Máy nén khí / Bơm hút chân không (tự chế bằng in 3D)

Đây là mẫu máy nén khí một cấp hoạt động được và có thể nhìn xuyên thấu, áp suất tối đa đạt khoảng 40psi. Tất nhiên là không thể in 3D hoàn toàn 100% được, nhưng các linh kiện cần thiết cũng không quá khó để tìm kiếm.

Dưới đây là video mình mô tả cách thức hoạt động, quy trình thiết kế, lắp ráp và một số bài test để xem khả năng thực tế của nó.

DANH MỤC VẬT TƯ (BILL OF MATERIALS)

• Ống acrylic 26-30mm cắt dài khoảng 60 đến 62mm (hơi khó cắt một chút, khoảng 61mm là ổn nhất).
• Ốc vít M3.

1. 22 con loại 12mm cho 4 đầu nối, nắp cap_single_oring và nắp đáy.
2. 9 con loại 15mm cho 2 giá đỡ vòng bi và thanh piston.
3. 4 con loại 8mm cho 2 tay quay (crank).
4. 4 con loại 5mm cho các mảnh vòng khóa.
5. 17 đai ốc.

• 4 thanh ren M3 dài 80mm.
• 2 vòng bi 688 (8x16x5).
• 2 vòng bi 608 (8x22x7).
• 1 vòng bi 623 (3x10x4).
• Hai miếng cắt laser theo file .dxf. Mặt sau mình dùng MDF 5mm và mặt trước dùng acrylic 3mm, nhưng dùng polycarbonate sẽ bền hơn (có thể dùng loại 5mm). Nếu bạn không có máy cắt laser, có thể in file stl case và case_front thay thế.
• 2 vòng đệm O-ring đường kính trong 20mm, dày 2mm (hoặc kích thước tương tự).
• 1 vòng đệm O-ring đường kính trong 24mm, dày 2.67mm (hoặc kích thước tương tự).
• Thanh kim loại vuông 6mm x 6mm (loại nào cũng được). Bạn cần mài bớt các góc để lắp vừa vào vòng bi.

1. 2 thanh dài 50-60mm.
2. 1 thanh dài 40mm.

• Khớp nối khí nén:

1. Van một chiều G1/8-6mm.
2. Van một chiều 6mm-6mm.
3. Ống dây 6mm.
4. Đầu nối G1/8-6mm.

• Các chi tiết in 3D:

1. crank x 2
2. bottom_cap
3. connector x 4
4. coke_cap (nếu bạn muốn tận dụng chai nước ngọt làm bình chứa khí)
5. drill_bit_6x6_adaptor (để gắn mũi khoan vào trục khuỷu)
6. case_bearing_holder x 2
7. piston_rod
8. cap_single_oring (cần thêm một vòng O-ring 11.11 x 1.78 hoặc tương đương)
9. piston
10. lock_ring x4
11. cap

THIẾT LẬP IN

Mình dùng PLA thấy vẫn ổn, nhưng nếu có điều kiện, bạn nên dùng loại vật liệu có nhiệt độ nóng chảy cao hơn. Các bộ phận in đậm là những chi tiết chịu áp lực, hãy thiết lập 4-6 lớp tường (wall layers), nhiệt độ in cao và lớp in dày để đảm bảo kín hơi tốt nhất.

Thanh piston rất dễ gãy, hãy in với 6 lớp tường và đặt nằm phẳng trên bàn in cùng với support.

LẮP RÁP

Trước khi lắp, mình khuyên bạn nên xem phần lắp ráp trong video. Mình có làm một đoạn stop motion để bạn dễ làm theo.

Bạn cần chà nhám miệng ống acrylic để loại bỏ các cạnh sắc.

Phần cap_single_oring cần được tạo ren bằng mũi taro G1/8-28. Nên taro từ dưới lên để răng ở phía trên đẹp hơn, vì khớp nối sẽ được vặn từ trên xuống.

Một vài lưu ý nhỏ: đừng vặn ốc quá chặt vào nhựa. Khi gắn thanh piston vào piston, bạn không nhất thiết phải dùng đai ốc vì ốc sẽ tự tạo ren vào nhựa, nhưng nếu dùng thì cũng đừng siết quá tay.

Nên dùng thêm keo khóa ren (Loctite). Với các khớp nối khí nén, hãy dùng băng tan (teflon tape) thật mỏng.

Bôi trơn các vòng O-ring và lòng xy-lanh.

Mình không có máy để khoan và taro thanh kim loại vuông, nhưng nếu bạn làm được thì trục khuỷu sẽ bền hơn nhiều khi ốc bắt trực tiếp vào kim loại. Hiện tại thì nó có thể bị trượt nhẹ.

VẬN HÀNH

Đây là một mô hình hoạt động được, nhưng không khí khi nén lại sẽ rất nóng, vì vậy đừng để máy chạy quá lâu, hãy cho máy nghỉ để làm mát. Bạn có thể dùng để bơm áp suất lên tới 40 psi cho bóng hoặc bánh xe đạp (bạn cần tìm đầu chuyển phù hợp cho ống 6mm). Đừng bơm bánh ô tô nhé, sẽ mất hàng giờ đồng hồ đấy và mình cũng chưa thử chạy máy liên tục lâu như vậy. Khi áp suất trên 20 psi, máy sẽ bắt đầu "quá tải" nhẹ, hãy nhớ rằng máy này làm từ nhựa chứ không phải kim loại như máy công nghiệp.

CHÚC CÁC BẠN VUI VẺ!