Lục Giác Origami Gập Sống Động

Tóm tắt

Đây là một mẫu flasher hình lục giác có thể in 3D, dựa trên công trình của Shannon Zirbel, Robert Lang và nhiều người khác. Nó thể hiện khả năng của mẫu flasher có thể chuyển từ trạng thái phẳng sang trạng thái gấp gọn hơn nhiều, tất cả trong khi di chuyển với một bậc tự do.

Hướng dẫn in

Mẫu này tốt nhất nên in bằng PETG, hoặc một vật liệu tương tự linh hoạt khác. Chúng tôi đã in bằng PLA và nó vẫn ổn. Mẫu, ở tỷ lệ hiện tại, được thiết kế để in với hai lớp 0.1mm làm đế. Điều này đảm bảo rằng tất cả các nếp gấp đều có gần hai lớp filament vuông góc để uốn cong (in với một lớp đáy dày 0.2mm sẽ làm ít nhất hai bản lề bị gãy rất dễ dàng. Xem bài viết này để biết hướng dẫn tạo bản lề mềm của riêng bạn). Đây là hướng dẫn về cách sửa đổi độ dày từng lớp trong PrusaSlicer.

Nên lấy bản in ra khỏi mâm nhiệt càng sớm càng tốt: nhiệt dư từ mâm sẽ giúp bạn uốn các nếp gấp vào mẫu (xem video này để biết các hướng uốn chúng).

Bạn có thể thử nghiệm in hai lớp đầu tiên bằng vật liệu linh hoạt hơn, sau đó in các lớp còn lại bằng vật liệu cứng hơn. PLA đã hoạt động tốt cho ba bản demo mà chúng tôi đã thực hiện.

Cách làm cho bản lề ổn định sau khi in

Khi bạn lấy mẫu ra khỏi mâm nhiệt lần đầu, nó sẽ không gấp ngay lập tức. Bạn sẽ cần vào và bẻ các tấm (nhẹ nhàng!) để chúng bắt đầu cuộn theo cách thể hiện trong gif ở trên.

Nên lấy bản in ra khỏi mâm nhiệt càng sớm càng tốt: nhiệt dư từ mâm sẽ giúp bạn uốn các nếp gấp vào mẫu (xem video bên dưới để biết các hướng uốn chúng).

Hãy nhẹ nhàng, và nhìn mẫu flasher từ trên xuống (mặt có tất cả các tấm), chọn một trong sáu phần hình tam giác lớn và bẻ các nếp gấp mỏng lên, và các nếp gấp dày xuống. Các rãnh mỏng xoắn CCW ra khỏi hình lục giác sẽ cần nhô lên như núi, và các rãnh dày hơn xoắn CCW ra khỏi hình lục giác sẽ cần chìm xuống như thung lũng.

Đừng quá lo lắng về các rãnh ngắn, mỏng mà bạn thấy xoắn CW, cắt ngang các rãnh khác: chúng sẽ tự gấp lại khi bạn tạo các nếp gấp chính.

Lựa chọn thay thế

Nếu bạn thấy rằng sợi filament bạn có gặp khó khăn với mẫu mặc định, thì phiên bản thay thế có thể gấp lại được là một lựa chọn tốt. Nó bao gồm các vết cắt đặc biệt trên một số tấm, cho phép hành động gấp không đặt bất kỳ ứng suất ngang nào lên bản lề: việc triển khai của nó chỉ liên quan đến các mômen xoắn quanh các trục. Chỉ có một sự đánh đổi là nó không có độ bật như mẫu mặc định trong các trình tự mở và đóng.

Ứng dụng

Tấm pin mặt trời có thể triển khai

Làm việc với Phòng Thí nghiệm Động cơ Phản lực của NASA, một nhóm sinh viên và giảng viên kỹ thuật cơ khí đã thiết kế một mảng pin mặt trời có thể được nén chặt để phóng và sau đó triển khai trong không gian để tạo ra điện cho các trạm vũ trụ hoặc vệ tinh. Bằng cách áp dụng các khái niệm tương tự như trong mẫu flasher 3D này, chúng tôi hy vọng có thể phát triển các công nghệ du hành vũ trụ trong tương lai có thể gấp và mở ra trong không gian theo yêu cầu của bất kỳ ứng dụng nào chúng đang phục vụ.

Tìm hiểu thêm

Thiết kế này được phát triển bởi Nhóm Cơ chế Tuân thủ và Robot (CMR) từ Đại học Brigham Young (BYU). Theo dõi chúng tôi tại @byucmr trên Instagram, @CompliantMechanismsResearchGroup trên Facebook, hoặc truy cập trang web BYU Compliant Mechanisms and Robotics (CMR) để tìm hiểu thêm về các cơ chế tuân thủ.

Thông tin kỹ thuật

Để có thông tin kỹ thuật chuyên sâu, hãy xem các ấn phẩm sau:

Zirbel, S. A., Lang, R. J., Thomson, M. W., Sigel, D. A., Walkemeyer, P. E., Trease, B. P., Magleby, S. P., và Howell, L. L. (3 tháng 10 năm 2013). "Accommodating Thickness in Origami-Based Deployable Arrays." ASME. J. Mech. Des. Tháng 11 năm 2013; 135(11): 111005.

Lang, R.J., Magleby, S.P., Howell, L.L., “Single-Degree-of-Freedom Rigidly Foldable Origami Flashers,” ASME Journal of Mechanisms and Robotics, Vol. 8, trang 031005-1 đến 03005-15, DOI: 10.1115/1.4032102, 2016.

Robert Lang đã phát triển một chương trình cho Mathematica dựa trên bài báo đó, đây là thứ chúng tôi đã sử dụng để có được hình học cho mẫu này. Có thể tải xuống chương trình của ông ấy, Tessellatica, tại đây: https://langorigami.com/article/tessellatica/. Để tìm hiểu thêm về các cơ chế tuân thủ nói chung, hãy xem trang web BYU Compliant Mechanisms Research (CMR) hoặc các cuốn sách này: Compliant Mechanisms, Handbook of Compliant Mechanisms

Sở hữu trí tuệ

Các tệp in 3D có thể tải xuống được cung cấp ở đây có thể được sử dụng, sửa đổi và thưởng thức cho mục đích phi thương mại. Để cấp phép công nghệ này cho các ứng dụng thương mại, hãy liên hệ:

BYU Technology Transfer Office 3760 Harold B. Lee Library Brigham Young University Provo, UT 84602 Điện thoại: (801) 422-6266 https://techtransfer.byu.edu/contact