Bánh xe máy bay RC lò xo (spring-loaded) hoạt động thật sự hiệu quả

Nó là gì:
Đây là bánh xe cho máy bay RC với nan xoắn (spiral spokes), có khả năng hấp thụ một phần lực va chạm khi hạ cánh. Để đáp ứng nhiều nhu cầu khác nhau, mình làm 4 kiểu mâm (rim) và 5 kiểu lốp (tire) khác nhau (tất cả đều thay qua lại được); ngoài ra bánh xe có thể scale đầy đủ (tỷ lệ đều và không đều) để phù hợp nhiều kích thước và phong cách mô hình.
Ý tưởng dùng nan xoắn như một dạng “spring” giảm chấn thì không mới, cũng không phải do mình nghĩ ra — nhưng các thiết kế bánh xoắn cho máy bay RC mà mình từng thấy trước giờ thường không chạy ổn (hoặc quá cứng, hoặc dễ lắc ngang), nên mình tự thiết kế một bộ của riêng mình, và tới giờ thì nó vẫn hoạt động đúng như mong đợi.

Nó làm được gì:
Nan dạng lò xo có thể đóng vai trò như bumper/buffer để giảm nguy cơ hư hại thân (fuselage) khi hạ cánh mạnh, tuy nhiên sẽ không có lợi nếu càng đáp (landing gear) của bạn vốn đã đủ đàn hồi để chịu lực hạ cánh mà không cần thêm biện pháp. Nhớ là spring không phải shock absorber. Cũng cần lưu ý: máy bay mà nảy bật lên sau khi chạm đất thì trong tình huống đó gần như không kiểm soát được, nên hãy giữ mức “nảy” của mô hình ở mức hợp lý.
Với những bạn không cần treo (suspension) nhưng thích kiểu dáng, mình cũng thêm một phiên bản mâm không có lò xo. Bản này dùng như bánh máy bay bình thường.

Các lựa chọn để chỉnh độ đàn hồi của lò xo:
Để tính năng “lò xo” hoạt động đúng nghĩa là phải tránh cho nó hoạt động “quá tốt.” ;) Dĩ nhiên lò xo mà yếu tới mức bị ép xuống chỉ vì trọng lượng mô hình thì không ổn, nên mỗi mô hình sẽ cần loại lò xo khác nhau.
Vì vậy có 3 mức độ cứng để chọn: “Soft”, “Medium” và “Hard”. Ba mức này cho bạn lựa chọn độ cứng (tương đối), nhưng vật liệu cũng quan trọng y như vậy. Đừng dùng filament cứng giòn/ít đàn hồi như Greentec hoặc bất kỳ loại filament gia cường carbon nào cho phần rim. Ví dụ các lựa chọn rất ổn là Armadillo, PA6, PC, hoặc PA12 (thứ tự từ mềm tới cứng). Ít lý tưởng hơn nhưng vẫn dùng được trong giới hạn hẹp là PETG, ABS, hoặc ASA.
Và tiện nói luôn, đừng dùng filament quá nhạy nhiệt như PLA — nếu vẫn muốn dùng thì ít nhất hãy bảo vệ phần hub bằng một ống lót (bushing) bằng PETG, ABS, hoặc PC (hoặc đơn giản là một đoạn ống carbon). Khi chạm đất ở tốc độ hạ cánh, bánh xe chịu gia tốc cực lớn gây ma sát và làm nóng cục bộ chỉ trong tích tắc.

Scale bánh xe theo ý bạn:
Trước tiên, chọn kiểu lốp bạn muốn dùng. Tất cả file lốp đều có ghi “mm” để cho biết đường kính bánh khi scale 100%. Hãy dùng thông tin này để canh scale khi in cả lốp lẫn rim.
Lưu ý: scale bánh xe cũng làm thay đổi độ dày vật liệu của nan — nếu scale tổng thể xuống dưới 75% thì luôn dùng loại rim “hard” (hoặc dùng nozzle 0.25 mm). Nan luôn nên dày ít nhất 2 perimeter để bám/ăn vào rim cho đúng. Để minh hoạ: trong preview của slicer, mối nối nan-với-rim đúng phải trông như vầy:

Và KHÔNG được như vầy:

Bánh xe cũng có thể scale không theo tỷ lệ bằng cách chỉ scale theo trục Z (nếu bạn thích lốp bề ngang rộng, hoặc kiểu bánh “oldtimer” hẹp). Điểm quan trọng duy nhất là lốp và rim phải được scale cùng một giá trị.

In lốp (tire):
Dùng TPU mềm — khuyến nghị cá nhân của mình (về độ mềm và cả trọng lượng) là Varioshore TPU của ColorFabb, nhưng (dù nặng hơn) bất kỳ filament nào có độ cứng Shore A95 hoặc mềm hơn đều ổn. Đừng cố dùng filament “cứng” như PLA hay PETG — bạn sẽ không thể kéo lốp vào rim được.
Thiết lập cơ bản mình khuyên dùng:
Wall thickness: 1 perimeter khoảng 0.7 mm
Layer height: 0.15 mm
Không supports!
Infill: cần 10–12% infill để đỡ cấu trúc thành. Kiểu infill dạng ô kín như Grid, Triangles hoặc Cubic sẽ làm lốp căng hơn (gần giống “bơm hơi”), còn dạng ô hở như Rectilinear hoặc Gyroid sẽ cho lốp mềm/nhão hơn, thậm chí hấp thụ va chạm tốt hơn. Dĩ nhiên loại và % infill không quá quan trọng nếu in lốp kiểu “gearwheel”.
Đừng quên dùng keo stick hoặc painter's tape lót khi in TPU trên mặt PEI — nếu không nó sẽ dính vào buildplate “hơi bị” quá chắc.
Luôn in mỗi lần 1 cái lốp — είτε in đơn lẻ hoặc in tuần tự (sequential).

In mâm (rim):
Nếu bạn muốn dùng bản có lò xo: với đa số ứng dụng, biến thể độ cứng “medium” là lựa chọn tốt để bắt đầu.
Trong hầu hết trường hợp, 100% infill là đủ. Dùng concentric infill hoặc tăng số perimeter — phần hub sẽ phải khoan lại (rebore) sau, và các đường in concentric sẽ cho độ lăn tốt hơn các pattern khác sau khi khoan.
Để in một cặp rim có lò xo, bạn nên in file bản thứ hai ở chế độ mirrored. Tuy nhiên để khỏi tốn filament và điện, mình khuyên in 1 cái trước rồi chờ tới khi stress test (bên dưới) đạt thì hẵng in cái thứ hai.

Hậu xử lý (post processing):
Phần hub của rim cần được khoan lại sau khi in để khớp trục (axle) và có bề mặt trong mượt. Có một phần countersink 5 mm ở phía rim bị lồi ra. Dùng chỗ này để canh tâm mũi khoan cho chuẩn. Mình khuyên khoan gần sát đường kính trục (ví dụ trục 3 mm thì dùng mũi 3.2 mm, không phải 3.5 mm). Khoan chậm — ít nhất đủ chậm để không làm chảy nhựa hoặc làm lò xo bị quá tải.
Luồn lốp vào rim. Không cần keo. Xong! Lưu ý bạn luôn có thể tháo/đổi/tái sử dụng lốp.

Stress testing:
Gắn bánh vào máy bay rồi đáp mạnh một phát. Giỡn thôi. ;)
Cách tốt hơn: lắp một bánh (rim + tire) lên một trục (mũi khoan, cây ty, v.v.) rồi dùng hai ngón tay ấn xuống cân trong nhà tắm.
Test 1: hành trình lò xo không nên bị dùng hết (chạm đáy) cho tới khi bạn đạt khoảng 4–5 lần trọng lượng mô hình.
Test 2: nan không nên gãy trừ khi bạn đạt khoảng 10 lần trọng lượng mô hình (không, bạn không cần phải thử cho tới lúc nó gãy khi nào).
Nếu bánh đạt cả hai test, bạn có thể yên tâm là nó phù hợp với mô hình.

Vậy nếu test không đạt thì sao?
Nhớ rằng các tiêu chí test trên khá gắt — gắt hơn mức cần thiết cho nhiều mô hình. Có khả năng là càng đáp của bạn cũng không thể chịu được mức tải cao như bài test yêu cầu cho bánh. Nếu vậy, bạn phải tự xác định mức ổn định cần thiết. Tuy nhiên, nếu cần tăng độ ổn định:
Thứ nhất, bạn có thể cân nhắc chọn loại rim khác. Ba biến thể đi kèm chỉ là lựa chọn tương đối thô, nên khả năng đây là hành động đúng/duy nhất cần làm cũng không cao.
Thứ hai, cân nhắc in bánh với Z scale khác. Cách này (ngược với việc đổi rim type) cực kỳ nhạy để chỉnh độ cứng. Z scale dưới 100% sẽ làm lò xo mềm hơn, Z scale trên 100% sẽ làm lò xo cứng hơn. Dĩ nhiên nếu làm vậy bạn cũng phải in lại lốp.
Thứ ba, xem lại lựa chọn vật liệu filament cho rim. Nếu bạn muốn kiểu “khó phá huỷ”, thử để ý Armadillo hoặc PA6 của Ninjatek.
Thứ tư, bạn có thể để lại comment rằng cần thêm nhiều nấc độ cứng hơn cho rim. Mình không muốn bộ file bị rối vì quá nhiều lựa chọn, nhưng thật ra muốn biến tấu nan theo ý thì không có vấn đề gì.

Cuối cùng:
Khi gắn bánh lên máy bay, nhỏ một ít dầu vào trong hub để giảm ma sát khi lăn.
Và nếu bạn muốn “làm mình vui” một chút, bạn cứ chụp hình rồi đăng như một make nhé.