Giải pháp giảm rung cho mọi máy in 3D và loa

Một phần giới thiệu khá dài…

Mình xin chia sẻ gợi ý của mình về giải pháp giảm rung (vibration damping) cho bất kỳ máy in 3D nào.

Có nhiều hệ thống cố gắng—và thực tế cũng có giảm rung—nhưng không phải hệ nào cũng hiệu quả, hoặc áp dụng được cho mọi tình huống.

Nhiều kết cấu đang có trên thị trường ổn với các máy nhẹ (khoảng 5kg), nhưng với máy lớn hơn thì cần giải pháp “cứng cáp” hơn, chịu được toàn bộ tải quán tính và tải tĩnh sinh ra khi máy hoạt động. Những kiểu lò xo đơn giản (dù hình học có phức tạp hơn chút) sẽ tới một ngưỡng nào đó là kém hiệu quả. Lấy ví dụ Bambu Lab X1C: nếu AMS gắn đầy thì tổng trọng lượng có thể khoảng 20kg, tương đương 5kg cho mỗi chân khi máy đứng yên. Dù không xem là quá nặng, nhưng các hệ kiểu lò xo đơn giản có thể không phải tối ưu nhất.

Chuyển động không tự biến mất bằng “phép thuật” đâu—nó sẽ được tiêu tán theo cách nào đó (truyền nhiệt, hoặc biến thành dạng dao động khác như sóng âm). Nếu không được tiêu tán tại một thời điểm nào đó, nó sẽ lan truyền theo kết cấu đang đỡ máy cho tới khi tìm được đường để tiêu tán.

Polymer (nhựa dẻo) ví dụ TPU và TPE có thể ở mức 60 đến 90 theo thang độ cứng Shore A. 90A thì cứng quá, dưới 85A sẽ ổn hơn, như filament Ninjaflex, nhưng với tình huống kiểu này thì có vẻ vẫn chưa đủ.

Gợi ý của mình

Có những vật liệu có chỉ số Shore A thấp hơn nhiều, ví dụ Silicone và một số loại khác (silicone bắt đầu từ khoảng 10). Nhưng silicone dạng phổ biến, dễ mua nhất là loại bắn keo dùng cho kính và nhà bếp, thường có Shore A tầm 45–50, thấp hơn hẳn mọi TPU/TPE.

Ngoài ra nó dễ mua và rẻ. Mình thấy đây là một lựa chọn khả thi thay cho các hệ giảm chấn khác.

Hiệu quả kỳ vọng

Hệ này được thiết kế để chịu tải theo phương thẳng đứng (tương ứng trọng lượng của cả bộ), nhưng quan trọng hơn là hấp thụ tải theo phương ngang.

Proof of concept.

Một vài câu hỏi đáng quan tâm cho máy in 3D:

• Khả năng kháng lực ngang có quá yếu cho tải của máy không?
• Độ bền tổng thể có quá yếu khiến máy lắc quá nhiều không?
  • Cái này không ổn: hiệu ứng lắc có thể nguy hiểm, dù giới hạn khoảng +/-3mm
• Silicone bị lão hoá rồi nứt/gãy về sau.

Nếu gặp một trong các vấn đề trên thì silicone có thể không phải giải pháp tốt. Vấn đề là có RẤT nhiều loại elastomer Polydimethylsiloxane (silicone) khác nhau ngoài kia…

Cảnh báo và lưu ý

Vậy nên mình chia sẻ giải pháp này: đơn giản và sẵn sàng để bạn thử. Trước khi test, mình muốn nói rõ là mình không chịu trách nhiệm cho bất kỳ hư hại nào do trải nghiệm này gây ra.

Để tránh hiểu lầm: cái này không nhắm trực tiếp giảm tiếng ồn, mà là giảm rung—vì vậy một phần tiếng ồn có thể sẽ giảm theo.

Mình nhắc lại là silicone dù nhìn có vẻ khô sau vài phút, nhưng chưa “cure” (đóng rắn). Quá trình này có thể mất vài ngày tuỳ điều kiện môi trường; khối lượng silicone lớn sẽ lâu cure hơn.

Lắp ráp

Trước hết, đừng tập trung vào chiếc máy in dùng làm ví dụ—giải pháp này áp dụng cho mọi máy, bạn chỉ cần chỉnh phần tiếp xúc cho phù hợp.

1. In các chi tiết;
   1. Phần màu đậm “Stoper” nên in bằng TPU và đặt infill 100%. Các phần còn lại có thể PLA hoặc PETG (infill 40% trở lên).
2. Lắp theo đúng hướng như hình;
   1. Phần màu đỏ chỉ để căn tâm, sau đó sẽ bỏ đi, nên chỉ cần in 1 cái.
3. Lắp các phần (trừ “stoper” TPU);
   1. Chuẩn bị một miếng vải cũ để đặt chi tiết, đặt trên bề mặt phẳng.
   2. Nên đeo găng tay: silicone rất dính và khó rửa. Cẩn thận dính lên quần áo…
4. Bơm silicone qua lỗ nạp, chờ 1–2 phút rồi nếu cần thì bơm thêm.
5. Gắn “Stoper”;
   1. Để yên khoảng 24 giờ (hoặc hơn) ở vị trí đó.
6. Xoay phần chân lên trên, về đúng tư thế sẽ gắn vào chân máy sau này (sau khoảng 24 giờ hoặc hơn—tuỳ môi trường).
   1. Tháo “centering ring”.
7. Làm thêm cái nữa.
8. Phần cuối và “khó chịu” nhất: chờ silicone cure (có thể vài ngày). Cure không giống dry (khô bề mặt)…

Một lời gửi tới cộng đồng

Về lý thuyết thì giải pháp này có đủ yếu tố để hoạt động ổn, nhưng sẽ rất hay nếu có ai làm một nghiên cứu so sánh hệ này với các giải pháp khác.

Cảm ơn

Mình xin cảm ơn: Retless, drevilporkchops và Reckit vì đã đóng góp cho dự án này, cùng tất cả mọi người đã hỗ trợ theo cách này hay cách khác.

Change log

(29-08-2023) - tăng kích thước lỗ nạp (filling gate). drevilporkchops có báo là có thể dễ hơn nếu dán băng keo lỗ nạp rồi bơm silicone từ trên xuống.

Ủng hộ designer:

Thiết kế này miễn phí vì lợi ích cộng đồng, nhưng nếu bạn thích các thiết kế của mình và muốn đóng góp, bạn có thể donate qua buymeacoffee hoặc paypal, hoặc tốt hơn nữa là tham gia “My Club” của mình trên printables.com—mình sẽ rất trân trọng.