Nền tảng Pan Tilt 2 DOF bản lề đa vật liệu (Multimaterial 2 DOF Hinged Pan Tilt Platform)

Ở đây mình chia sẻ thành phẩm từ đồ án tốt nghiệp, xác nhận tính khả thi của việc chế tạo compliant mechanisms (cơ cấu đàn hồi) có thể uốn theo phương thẳng đứng bằng in FDM 3D đa vật liệu. Bản in này hướng tới các máy in multi-material như Prusa XL. Mình khuyên dùng PETG và loại TPU mềm nhất mà bạn in được. Cứ thoải mái remix hoặc dùng thương mại, chỉ cần ghi nguồn.

Để lắp Pan Tilt Platform, bạn cần 4x ốc/bu lông M3. Chỉ cần vặn chúng vào phần đáy.

Bật Beam Interlocking, đặt Interlocking direction là 90 Degree, và Interlocking boundary avoidance là 1.

Tóm tắt luận văn (Thesis abstract):

Luận văn này khảo sát tính khả thi của việc chế tạo compliant mechanisms có thể uốn theo phương thẳng đứng bằng công nghệ fused deposition modeling (FDM) đa vật liệu trên các máy in 3D phổ thông. Compliant mechanisms tạo chuyển động thông qua biến dạng đàn hồi, tránh dùng các khớp truyền thống. Bằng cách kết hợp TPU mềm (thermoplastic polyurethane) với nhựa cứng như PLA (Polylactic Acid) hoặc PETG (Polyethylene Terephthalate Glycol), có thể giảm vấn đề anisotropy của FDM—khiến các phần uốn theo phương thẳng đứng đặc biệt dễ hư do tách lớp. Công trình tập trung thiết kế và tạo mẫu một bản lề uốn thẳng đứng (vertical flexure hinge) bằng máy in đa vật liệu Prusa XL. Các mẫu bản lề đơn giản được dựng trong CAD, in theo phương đứng, rồi được thử bằng cách bẻ thủ công lặp lại cho đến khi hỏng hoặc đạt chuyển động ổn định, lặp lại được. Kết quả cho thấy có thể tạo bản lề hoạt động tốt khi TPU mềm được liên kết với PLA hoặc PETG cứng, và hình học liên khóa (interlocking geometry – IG) giúp tăng thêm độ bền liên kết tại bề mặt tiếp giáp. Dù không có kiểm thử mỏi (fatigue) chính thức, các bản lề vẫn chịu được nhiều lần bẻ bằng tay, cho thấy khả năng sử dụng chu kỳ ở mức giới hạn. Các đóng góp chính gồm: (1) chứng minh uốn thẳng đứng có thể được tạo bằng máy in phổ thông, (2) xác định các kết hợp vật liệu và đặc điểm thiết kế giúp tăng độ bám dính và hiệu năng, và (3) ghi nhận các dạng hư hỏng và giới hạn. Dù độ bền khi lặp chu kỳ nhiều lần vẫn chưa được giải quyết, nghiên cứu này cho thấy compliant mechanisms uốn ngoài mặt phẳng (out-of-plane) là khả thi với FDM đa vật liệu hiện tại, đồng thời gợi ý hướng nghiên cứu tiếp theo về chọn vật liệu, thiết kế bề mặt tiếp giáp và cải tiến slicer.