Mô hình 3D Mobius Kaleidocycle

Tôi đã tạo một mô hình 3D dựa trên bài báo sau. Link bài báo:

• https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.1809796115

Dưới đây là các liên kết đến thông tin liên quan:

• https://www.oist.jp/news-center/press-releases/möbius-kaleidocycles-sensational-structures-practical-applications
• https://www.kyushu-u.ac.jp/ja/researches/view/908 (bằng tiếng Nhật)
• https://www.asahi.com/articles/ASRD15PXBRCXPLBJ00C.html?ref=smartnews (bằng tiếng Nhật)
• https://engineer.fabcross.jp/archeive/230425_kyushu-univ.html (bằng tiếng Nhật)
• https://github.com/shizuo-kaji/Kaleidocycle/blob/master/README.md
  • Có mô tả về bằng sáng chế tại liên kết này.
  • Tôi đã thay đổi giấy phép cho mô hình này để tránh rắc rối.

Theo bài báo này, kaleidocycle cổ điển đã được Bricard báo cáo vào năm 1927. Kaleidocycle này bao gồm sáu đơn vị cơ bản được nối với nhau bằng sáu bản lề để tạo thành một vòng lặp, và đặc trưng bởi việc có sáu bản lề nhưng chỉ có một bậc tự do (tức là nó chỉ có một chuyển động cố định).

Bài báo trên báo cáo về một kaleidocycle có thể duy trì một bậc tự do ngay cả khi số lượng đơn vị cơ bản là bảy trở lên. Đối tượng ở dưới cùng bên phải trong hình 10 của bài báo cho thấy hình dạng của kaleidocycle khi số lượng đơn vị cơ bản là vô hạn. Đây là một "dải Mobius xoắn 3π" hay dải Mobius với một vòng rưỡi xoắn. Đây là nguồn gốc của tên gọi “Mobius kaleidocycle”.

Về mô hình 3D

Mô hình 3D được tạo bằng Fusion360. Các kích thước chính được tham số hóa, nhưng nó không thực sự là một mô hình tham số. Thay đổi giá trị số của các tham số dễ gây ra lỗi. Do đó, chỉ nên được sử dụng bởi những người có kiến thức để tự khắc phục lỗi.

Tôi đã bao gồm mô hình bu lông và đai ốc, nhưng vì các ren nhỏ khó in nên việc lắp ráp mô hình bằng bu lông và đai ốc có sẵn trên thị trường sẽ dễ dàng hơn. Trong trường hợp đó, hãy sử dụng bu lông M3 x 25 và đai ốc M3. Bạn sẽ cần số lượng bu lông và đai ốc bằng với số lượng đơn vị cơ bản. Nói cách khác, MK7 cần 7 bu lông và đai ốc, MK8 cần 8 bu lông và đai ốc, và MK9 cần 9 bu lông và đai ốc. Việc lắp ráp sẽ dễ dàng hơn nếu chỉ có đai ốc làm bằng kim loại.

Vì yếu tố duy nhất quan trọng là chiều dài của bản lề, khoảng cách giữa chúng và góc xoắn, nên hình dạng của đơn vị cơ bản có thể được biến đổi khá tự do. Mô hình này được tạo ra với sự nhấn mạnh vào việc tránh sự cản trở khi bản lề quay và giảm thời gian in.

Nếu khe hở quanh bản lề quá nhỏ sẽ cản trở chuyển động xoay, nhưng nếu quá lớn sẽ khiến vòng bị biến dạng vì không giữ được hình dạng tròn; MK9 bị biến dạng khá nhiều, nhưng đây có thể là tác dụng phụ của việc làm cho mô hình nhỏ hơn. Tôi đã tạo mô hình với khoảng cách thông thường giữa các bản lề, nhưng nếu tăng số lượng đơn vị cơ bản, khoảng cách giữa các bản lề nên được rút ngắn lại, điều này có thể là nguyên nhân gây ra sự biến dạng.