AirBender – Quạt Không Cánh Thật (Mark 4)

AirBender – True Bladeless Fan (Mark 4)

Quạt không cánh thì đúng là “đỉnh” – nhưng thường giá cũng khá chát. Mình muốn thử coi có tự dựng model và in 3D theo nguyên lý đó được không. Chắc cũng không khó lắm ha?

Sau khi đào sâu phần lý thuyết và làm đi làm lại qua nhiều phiên bản, cuối cùng AirBender Mark 4 ra đời: một mẫu quạt không cánh nhìn gọn đẹp, làm đơn giản và chi phí cũng dễ chịu.

Tính năng

• Quạt không cánh hoạt động thật, có hiệu ứng luồng gió rõ ràng.

• Dễ in và dễ ráp.

• Cần rất ít vật tư bổ sung (fan, controller và cáp USB).

• Không cần nam châm hay ốc vít (mấy món đó nhiều khi lại không có sẵn).

• Vận hành êm.

• Điều khiển công suất (chỉnh tốc độ biến thiên).

• Tiêu thụ điện thấp (chạy bằng USB, ví dụ dùng pin sạc dự phòng).

• Có thể mở ra bất cứ lúc nào để chỉnh hoặc sửa.

• Có cả bản trơn và bản có texture (vân vỏ cây).

• Kích thước: 17 cm x 17 cm x 55 cm (6.7" x 6.7" x 21.7").

Lý thuyết

Quạt không cánh dùng nhiều nguyên lý vật lý khác nhau để tạo luồng gió dễ chịu mà không thấy cánh quạt:

• Hiệu ứng Coandă – Trọng tâm của thiết kế. Không khí đi qua một khe hẹp và bám theo bề mặt cong. Nhờ vậy luồng gió được điều hướng và khuếch đại.

• Induction (Entrainment) – Luồng khí chạy nhanh tạo áp suất âm, kéo thêm không khí xung quanh từ phía sau và hai bên. Nghĩa là lượng gió thổi ra phía trước nhiều hơn đáng kể so với riêng motor có thể tạo.

• Nguyên lý Bernoulli – Không khí tăng tốc khi đi qua khe hẹp tạo giảm áp, giúp hút thêm không khí.

Cảm giác gió thường đều và “mềm” hơn so với quạt truyền thống (vốn hay có cảm giác gió bị “phập phồng” do cánh). Tuy vậy quạt cánh thường làm mát tốt hơn. Quạt không cánh cũng hay êm hơn… và nhìn cũng đẹp nữa.

Vật liệu

• Khoảng 1 kg filament (PLA, PETG, v.v.)

• Khoảng 25 g filament dẻo (TPU)

• 1x fan 120mm 5V (4-pin PWM) https://www.noctua.at/en/products/nf-a12x25-5v (có kèm dây cần thiết). Về lý thuyết, có thể dùng bất kỳ fan 120mm 5V nào có static pressure cao và airflow đủ.

• 1x fan controller https://www.noctua.at/en/products/na-fc1 (có kèm dây cần thiết). Về lý thuyết có thể bỏ qua, nhưng sẽ mất khả năng chỉnh công suất. Khi đó fan luôn chạy 100% và nghe khá rõ. Ở mức 80% thì gần như khó nhận ra tiếng quạt mà không bị giảm airflow đáng kể.

• 1x cáp USB nối dài Type-A sang Type-A. Không bắt buộc nhưng nên có, vì dây USB đi kèm fan rất ngắn.

• Keo dán

• Dây rút nhựa (cable ties) và/hoặc dây đai (cable straps) (tối thiểu 5 cái)

File STL

• 01_Fan_Bottom – Nắp đáy dạng vặn, cho phép tiếp cận từ phía dưới.

• 02_Flex_Stand – Chân đế (feet) để đứng vững.

• 03_Hull – Vỏ dưới, tạo cửa hút gió và chứa phần bên trong.

• 04_Voltage_Knob – Nắp chụp cho núm “Mode” của fan controller (núm nhỏ).

• 05_Power_Knob – Nắp chụp cho núm “Power” của fan controller (núm lớn).

• 06_Tower_Base – Gắn tiếp với 03_Hull, dẫn vào các ống dẫn gió.

• 06_Tower_Base_Textured – Giống 06_Tower_Base cho bản textured.

• 07_Tower_Tunnel_Left – Ống dẫn gió bên trái.

• 07_Tower_Tunnel_Left_Textured – Ống dẫn gió bên trái cho bản textured.

• 08_Tower_Tunnel_Right – Ống dẫn gió bên phải.

• 08_Tower_Tunnel_Right_Textured – Ống dẫn gió bên phải cho bản textured.

• 09_Tower_Tunnel_Arc – Đoạn cong nối hai ống dẫn gió.

• 10_Flex_Air_Seal – Gioăng giữa fan và 06_Tower_Base.

• 11_Flex_Fan_Holder – Ngàm chống rung cho fan và 06_Tower_Base.

• 12_Decoration – Nẹp trang trí quanh vòng cung của quạt.

• Fan_Complete_Demonstration_Not_To_Print – Mẫu quạt hoàn chỉnh để minh hoạ, không phù hợp để in.

File 3MF

• Fan.3mf - Chứa toàn bộ model với thiết lập in sẵn (không gồm phần flex).

• Fan_Textured.3mf - Chứa toàn bộ model với thiết lập in sẵn cho bản textured (không gồm phần flex).

• Fan_Flex_Parts.3mf - Chứa toàn bộ model flex với thiết lập in sẵn.

Khuyến nghị in

Các thiết lập này đã được thử và chạy ổn định.

Model cho PLA, PETG, v.v.

• Nozzle 0.4 mm

• Layer height 0.2 mm

• 2 perimeters

• 15% infill

• Nên dùng brim cho: 06_Tower_Tunnel_Left / 06_Tower_Tunnel_Left_Textured và 07_Tower_Tunnel_Right / 07_Tower_Tunnel_Right_Textured

• Cần supports cho: 06_Tower_Base / 06_Tower_Base_Textured

Model Flex (TPU)

• Nozzle 0.4 mm

• Layer height 0.2 mm

• 2 perimeters

• 5% infill (infill cao hơn làm chi tiết bị cứng quá)

Thiết lập đầy đủ nằm trong các file 3MF.

Lắp ráp

1. In 3D
   Với bản trơn, in Fan.3mf và Fan_Flex_Parts.3mf, hoặc in các model sau:
   - 1x 01_Fan_Bottom
   - 1x 03_Hull
   - 1x 04_Voltage_Knob
   - 1x 05_Power_Knob
   - 1x 06_Tower_Base
   - 1x 07_Tower_Tunnel_Left
   - 1x 08_Tower_Tunnel_Right
   - 1x 09_Tower_Tunnel_Arc
   - 1x 12_Decoration
   - 1x 02_Flex_Stand
   - 1x 10_Flex_Air_Seal
   - 4x 11_Flex_Fan_Holder

   Với bản textured, in Fan_Textured.3mf và Fan_Flex_Parts.3mf, hoặc in giống bản trơn nhưng thay 3 model sau:
   - 06_Tower_Base → 06_Tower_Base_Textured
   - 07_Tower_Tunnel_Left → 07_Tower_Tunnel_Left_Textured
   - 08_Tower_Tunnel_Right → 08_Tower_Tunnel_Right_Textured

2. Chuẩn bị dây rút
   Luồn 4 dây rút vào từng khe được thiết kế sẵn trên 06_Tower_Base.

   ℹ Chiều lắp của dây rút rất quan trọng.
   ℹ Có thể dùng cable straps thay cho cable ties.

   

3. Gắn ngàm giữ fan
   Cắm 4 cái 11_Flex_Fan_Holder vào các lỗ trên 06_Tower_Base, đưa đầu ngắn vào trước.

   ℹ Có thể cần dùng lực nhẹ – xoay tròn sẽ dễ vô hơn.

   

4. Lắp gioăng fan
   Chỉ cần đặt đúng vị trí; lát nữa fan sẽ ép nó xuống.

   

5. Gắn fan
   Giờ gắn fan vào được rồi. Kéo từng ngàm giữ fan xuyên qua lỗ ốc của fan cho tới khi phần hình nón nằm phía trên mép.

   ℹ Có thể cần dùng lực nhẹ – xoay tròn sẽ dễ vô hơn.
   ℹ Hướng dây fan ra phía trước.
   ℹ Ép fan sát vào gioăng.

   

6. Nối 06_Tower_Base với 03_Hull
   Dùng dây rút để siết cố định 06_Tower_Base và 03_Hull.

   ℹ Kiểm tra căn chỉnh giữa hull và tower base.

   

7. Gắn nắp cho núm power và mode
   Chụp nắp power và mode vào các núm trên controller.

   

8. Nối dây và cố định fan controller
   Cắm dây fan vào controller và cắm cáp USB. Cố định controller vào mặt trong của 03_Hull bằng cable strap hoặc dây rút.

   ℹ Siết vừa tay để khỏi làm gãy các tai gắn.

   

9. Lắp chân đế và nắp đáy
   Dán chân đế vào phần hõm và vặn nắp vào.

   ℹ Nắp khít khá chặt. Nếu vặn không mượt, mình thấy dùng chất bôi trơn cho kết quả tốt.

   

10. Dán các ống dẫn gió vào tower base
    Dán 06_Tower_Base, 07_Tower_Tunnel_Left, 08_Tower_Tunnel_Right và 09_Tower_Tunnel_Arc lại với nhau. Các mối dán được thiết kế để có thể bấm khớp vào nhau.

    ℹ Có thể dán thêm băng keo để giữ chắc trong lúc keo khô.

    

11. Gắn nẹp trang trí
    Dán 12_Decoration vào ngàm giữ.

    ℹ Nếu nẹp không khớp hoàn toàn (như trong hình), có thể chỉnh nhẹ scale của chi tiết.

    

Xong rồi! 🎉
Chúc bạn xài AirBender vui vẻ – nếu có câu hỏi hay góp ý để cải thiện, cứ để lại bình luận. Remix thoải mái luôn!

Nguồn tham khảo chính

• https://ijrti.org/papers/IJRTI1810031.pdf

• https://www.researchgate.net/publication/330705074_Computational_Fluid_Dynamic_Simulation_on_Bladeless_Fan_as_Active_Cooling_Application

• http://airfoiltools.com/airfoil/details?airfoil=e473-il