YouTuber chế tạo máy tính cơ học in 3D hoạt động được

Máy tính cơ học vốn nổi tiếng là những cỗ máy chính xác và đầy mê hoặc, nhưng bạn khó có thể nghĩ rằng chúng lại có thể được in 3D. Vậy mà một YouTuber đã chứng minh điều ngược lại: một chiếc máy tính bỏ túi hoàn chỉnh có thể được tạo ra chỉ từ nhựa in 3D.

YouTuber có tên 3D all Workshop đã trình diễn bản chế tạo hoạt động được nhưng còn nhiều giới hạn của mình trong một video gần đây. Nếu bạn đã từng biết đến Curta – đỉnh cao của dòng máy tính cơ học bỏ túi, còn được gọi là "cối xay tiêu" – thì bạn đã phần nào hiểu được nguyên lý hoạt động của chiếc máy tính in 3D này.

Nguyên lý Leibniz trường tồn hơn 200 năm

Theo chia sẻ trong video, chiếc máy tính cơ học in 3D của Workshop, giống như Curta, dựa trên một linh kiện đã hơn 200 năm tuổi mang tên trống bậc Leibniz (Leibniz stepped drum), đặt theo tên nhà triết học kiêm toán học người Đức Gottfried Wilhelm Leibniz.

Cốt lõi của cơ chế trung tâm này nằm ở các răng có độ dài khác nhau trên trống Leibniz. Mỗi trống có chín răng, đại diện cho các giá trị từ một đến chín, trong khi mức số không sẽ không kích hoạt răng nào cả.

Chiếc máy tính in 3D của Workshop có thể nhận đầu vào từ 1 đến 999, với mỗi trống phụ trách một chữ số. Người dùng dùng một cần gạt để di chuyển bánh răng lên xuống dọc theo trống, sao cho nó chỉ kích hoạt đúng số răng cần thiết cho một con số cụ thể.

Curta cũng sử dụng nguyên lý tương tự để nhập giá trị, chỉ khác là ở độ chính xác cao hơn hẳn – một trong những ưu điểm lớn của nhôm gia công so với nhựa in 3D.

Hy sinh tính năng để giữ kích thước bỏ túi

Vì muốn giữ chiếc máy tính in 3D ở kích thước bỏ túi, YouTuber buộc phải giới hạn khả năng của nó. Máy có thể cộng, và nhờ thêm một bánh xe phụ, nó cũng có thể nhân bằng cách thực hiện nhiều lần cộng lặp lại cùng một số. Curta cũng nhân theo cách tương tự, yêu cầu người dùng nhập số gốc và số lần muốn nhân.

Khác với Curta, chiếc máy của Workshop không thể trừ, cũng không thể chia – như chính tác giả giải thích, đơn giản là không đủ chỗ để nhét tất cả những chi tiết rắc rối đó vào một thiết bị cỡ lòng bàn tay. Chưa rõ cần kích thước lớn đến mức nào để bổ sung các chức năng này, nhưng nếu lấy phiên bản Curta in 3D to gấp ba lần làm tham chiếu – mà tác giả của nó nói rằng việc tăng kích thước là điều bắt buộc – thì có lẽ sẽ phải khá lớn.

Hàng trăm lần chỉnh sửa, 109 chi tiết

Thu nhỏ xuống kích thước tí hon của Workshop đồng nghĩa với vô số vấn đề chắc chắn sẽ phát sinh, và đúng là như vậy.

"Có rất nhiều vấn đề", anh chia sẻ, giải thích rằng "ngay cả những sai lệch nhỏ nhất khi in cũng có thể gây ra trục trặc".

Nếu từng dùng máy in nhựa 3D, bạn hẳn biết những sai lệch như vậy xuất hiện thường xuyên đến mức nào.

Các bánh răng liên tục bị kẹt do dung sai in 3D quá khắt khe, trong khi độ rơ (khe hở giữa các chi tiết cơ khí ăn khớp) có thể khiến các trống mất đồng bộ. Các chi tiết liên tục gãy trong quá trình thiết kế lại, thậm chí rung động từ việc nhấc máy lên và sử dụng cũng đủ để làm xáo trộn các linh kiện bên trong.

YouTuber này đã trải qua khoảng 100 lần chỉnh sửa thiết kế trong suốt dự án kéo dài hai tháng, cuối cùng khắc phục được các vấn đề bằng những chiếc lò xo in 3D được thiết kế riêng và một cơ chế bánh cóc giúp độ rơ không làm mất đồng bộ các trống.

Tổng kết lại, thành phẩm cuối cùng gồm 109 chi tiết riêng biệt, mất 17 giờ in để hoàn thành và dùng hết 90g nhựa in.

Chưa có bản thiết kế để tải về

Dù nhận được nhiều lời kêu gọi trên YouTube yêu cầu 3D all Workshop công bố hoặc thậm chí bán bản thiết kế của mình, anh vẫn chưa đưa nó ra công khai. Vì vậy, hiện tại bạn chưa thể tự mình vất vả với một lượt in kéo dài cả ngày chỉ để chơi được một lúc có thể rất ngắn.

Trong lúc chờ đợi, bạn có thể thử in 3D phiên bản Curta khổng lồ, hoặc nếu có vài nghìn đô đang chờ được tiêu, hãy thử tìm mua một chiếc Curta nguyên bản.

Đối với độc giả Việt Nam đam mê chế tạo và in 3D, dự án này là minh chứng thú vị cho thấy máy in 3D để bàn ngày càng có thể tạo ra những cơ cấu cơ khí phức tạp – dù để đạt được độ chính xác của máy gia công CNC vẫn là một thách thức lớn. Nếu bạn muốn thử sức, hãy chuẩn bị tinh thần rằng đây sẽ là dự án ngốn hàng tháng trời và gần như toàn bộ cuộn nhựa in bạn đang có.