Đầu vòi nước Laminar Flow (mk3) - Tạo dòng chảy tầng hoàn hảo

Các phiên bản

mk2 - 2025-06-04

Lưu ý

Sau khi phát hành mk3, mình đã ra mắt tiếp bản mk2.2, phiên bản này có thể dễ tiếp cận hơn với một số người:

• Kích thước nhỏ gọn hơn và không cần dùng ốc vít
• Vẫn giữ được dòng chảy tầng (laminar flow) đẹp mắt như ở mk3

Tổng quan

Thú thật là mình thấy khá hài hước khi nhìn lại quá trình thiết kế mk2 – mình đã mắc vài lỗi sai. Thiết kế mk2 vốn dĩ là tâm huyết sau nhiều năm kinh nghiệm in 3D và nghiên cứu vật lý về dòng chảy tầng, nhưng kết quả lại là một thiết kế đầy khiếm khuyết.

Điểm chưa tốt

• Thân dài và mảnh dẫn đến khoang thoát nước không đủ thể tích.

• Nguồn nước vào nằm thẳng hàng với đầu ra, dễ gây áp suất cao ở giữa và áp suất thấp hơn ở các cạnh.

• Thu hẹp dần về phía đầu ra tạo ra sự chênh lệch áp suất ngay trước khi nước thoát ra.

Mình nghĩ việc thừa nhận sai sót là quan trọng để làm tốt hơn ở những lần sau! Tuy nhiên, mk2 vẫn có những điểm sáng:

Điểm tốt

• Thể tích dạng khối rất phù hợp cho kỹ thuật in FDM.

• In nghiêng Straightener Stage (bộ phận nắn dòng) để nước chảy song song với đường vân in.

• Diffuser Stage (bộ phận tán dòng) cũng có thể in được (giảm bớt linh kiện đi kèm).

• Các ống kính (lens) có thể thay thế giúp việc thử nghiệm và làm mẫu nhanh chóng hơn.

Chào mừng bạn đến với ✨ mk3 ✨!

Thiết kế này cố gắng kết hợp những gì mình đã học hỏi từ các phiên bản cũ, các dự án công khai và lý thuyết chung. Cụ thể:

• Các giai đoạn tách biệt:

  1. Entry (Lối vào): Để nước ổn định trước khi vào giai đoạn Diffusion.
  2. Diffusion: Triệt tiêu sự hỗn loạn của nước từ vòi.
  3. Straightening: Tạo dòng chảy tầng (R < 2300) thông qua đường kính ống so với lưu lượng.
  4. Exit: Khoang lớn để chuyển đổi áp suất đồng đều từ bộ nắn dòng sang ống kính.
  5. Lens (Đầu phun): Hình dạng và độ hoàn thiện được tinh chỉnh để tạo hiệu ứng cột nước như "cây gậy" trong suốt.

• Ưu tiên tạo áp suất đồng đều:

  • Hình dạng: Chuyển từ dài mảnh sang ngắn và đầy đặn hơn.
  • Đầu ra: Không thu hẹp dần như vòi tên lửa mà giống như một chiếc bong bóng có lỗ (như máy đùn), tăng thể tích khoang trước đầu ra.
  • Ống kính: Khớp nối chặt/ma sát, thay nhanh không cần ốc vít.
  • Đầu vào bên hông: Thay vì dòng nước đi thẳng, mình chuyển sang góc 90 độ để giảm chênh lệch áp suất.

Đánh đổi

• Độ phức tạp và kích thước lớn hơn một chút.
• Chưa có phiên bản "tất cả trong một" như mk2 (có thể sẽ có trong tương lai).

Triển khai thiết kế

• Thiết kế dạng vỏ sò (clamshell) giúp in từng phần theo hướng tối ưu (ví dụ: vân in song song hướng nước).
• Lens Holder: Thay ống kính nhanh không cần khóa nước.
• Stages: Các bộ phận Diffuser và Straightener tách rời.

Biểu đồ mặt cắt

Các giai đoạn

Các bộ phận in được

Có thể in bằng mọi loại nhựa trừ khi có yêu cầu đặc biệt, khuyên dùng PETG.

1. Base
2. Cap
3. Lens Holder
4. Lens Holder Gasket (TPU)
5. Stage - Diffuser
6. Stage - Straightener
7. Lens

Lưu ý khi in

• Stages: Dùng nozzle 0.4mm, các kích cỡ khác có thể gây lỗi.
• Base: Tạm dừng in để chèn đai ốc vuông M3 (8 cái) tại lớp 543 (cao 137.7mm với lớp in 0.25mm).
• Các file STL đã được xoay sẵn theo hướng in tối ưu.

Lắp ráp

1. Lắp Diffuser Stage vào khoang trung tâm của Base.
2. Lắp Straightener Stage vào khoang trung tâm của Base.
3. Gắn Lens Holder vào Cap bằng ốc M3-18mm (4 cái) và đai ốc lục giác (4 cái).
4. Gắn Cap vào Base bằng ốc M3-18mm (8 cái).
5. Lắp Lens vào Lens Holder, chú ý gioăng (gasket) nằm đúng vị trí giữa lens và cap.
6. (Tùy chọn) Bôi keo silicone quanh vùng gắn lens để tăng độ kín.

Danh sách linh kiện

Liên kết tham khảo

(Danh sách các video về Laminar Flow bao gồm Smarter Every Day, Captain Disillusion, v.v.)