傳統3D打印機太low?廣州高中生「一言不合」動手大改造

Home> 人物· 2020-01-01
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  近年來,3D打印技術日漸為我們所熟悉,並悄悄改變著我們的生活,3D打印機在生物醫療、科技、軍事、教育等領域也越來越常見。然而,廣州一名高三學生卻「嫌棄」起身邊的3D打印機來——「它們普遍笨重、體積大、佔地多,也不便存放、轉移、攜帶,並且內部空間利用率低……」

  他還不只是說說而已,從暑假萌生想法開始,經過大半年時間的用心設計、精工製作、反复打磨,他改變了傳統3D打印機的塊狀結構,在近日研發出一款體積小、可壓縮到平面狀的、方便攜帶且不需要拆卸的「剪叉升降式3D打印機」。不僅如此,該款打印機還可以換上激光雕刻頭,變身激光雕刻機。這項技術的研發者正是廣州市廣外附設外語學校的高三學生周秋文。

  為3D打印機提供研發新思路,專利正在申報中

  「在機械結構的設計上一般都會往小巧、精簡的方向發展,在一個機械的基礎功能實現以後,往往需要回過頭來對其結構進行簡化、改造,最終才能實現一個完善的機械設計。」聊起自己作品的設計理念,周秋文同學儼然是一位「產品經理」,說得頭頭是道。

  據周秋文同學介紹,使用剪叉式升降的結構,在一定程度壓縮了打印機的高度,在待機狀態高度可以壓縮在15cm甚至更小,是傳統打印機高度的1/3,還可以直接放入手提箱或背包裡,無需拆解,方便攜帶,隨拿隨用。該結構主要適用於小型3D打印機,追求輕小便捷,在不改變打印範圍的前提下盡可能縮小整機的體積,提高空間利用率。

  能做出這樣精巧的設計,得益於周秋文善於觀察、善於從生活中學習和獲取靈感。他通過觀察日常生活中的折疊單車、折疊家具、千斤頂和化學實驗室裡的升降台、工廠裡的剪叉式升降叉車等器物,充分參考這些物品的結構,將可折疊特點運用到3D打印機中,力圖解決佔空間大的問題。

  實際上,周秋文同學在三年前就第一次結合機械加工手藝和電子元氣件的知識,自主加工打造了全金屬鋁製cnc數控雕刻機,兩年前又自主設計加工打造出了3D打印機。通過不斷創新改良,2019年終於研發出「剪叉升降式3D打印機」,目前已經做出原型並實現了基礎功能,正等待他期末考後進一步調試和優化。

  儘管作品還不「完美」,周秋文還不滿意,但已有業內專家表示,這項結構性技術將為傳統3D打印機提供新的產品研發思路,具有較高的實際應用價值,或使中國3D產業受益。據悉,周秋文同學日前已向專利部門遞交了三項專利的申報,包括3D打印用設備抗震結構、激光雕刻機用放置托架以及3D打印機用升降台。

  享受學校科創氛圍,愛當科創老師「助教」

  周秋文高一時正好趕上廣外外校開辦創客社團,從此他便與之「不離不棄」。加入社團後他第一次使用到3D打印機,開始不斷增加對打印機的了解。也正是在社團裡,他接觸到編程、建模、電腦繪圖等知識,這對他後續的改造工作起到了很大幫助。

  記者了解到,廣外外校注重在科技創新方面對學生的培養,配置有專職的科創教師,利用每天下午放學後的時間,指導學生開展科創活動。為了滿足學生的活動需要,學校從2015年起先後投入100多萬元建成創客實驗室、新能源實驗室、數碼顯微探究實驗室各1間。

  目前學校創客實驗室按照國內一流標準打造,可以開展豐富多彩的教學活動、科創活動,涉及領域包括自動化控制、機械設計、開源電子硬件、三維設計與打印、激光加工與製造,以及機器人與人工智能等。這既為學生提供了廣闊的發展空間,也營造了讓周秋文等同學沉浸其中、樂此不疲的濃厚科創氛圍。

  周秋文同學在學校裡是「活躍分子」,繁忙的學習之餘還兼任著學校創客社團骨幹、學生會宣傳部幹事、班級電教設備管理員等多重身份。在老師的眼裡,他又是一個「內斂男孩」,屬於埋頭苦幹型。 「他每天下午都泡在創客實驗室,搗鼓著自己的發明創造。他話不多,比較專注,是社團中為數不多的從高一一直堅持到高三的孩子。」廣外外校高中部通用技術教師、創客社團指導老師陳順兵告訴記者。

  別的孩子到了高三都忙著複習備考,而周秋文依然每週都會來參與社團活動,還指導學弟學妹們學習三維建模,幫老師調試3D打印機、打印3D模型,樂於擔當老師的「助教」。

  在家裡,周秋文的父親對於兒子的「沉迷」也非常支持。原來周秋文從小學就整天擺弄各種新奇玩意兒,為了鼓勵他,父親甚至專門騰出一個房間給他造實驗室,配齊了切割機、角磨機、小型車床、銑床等。寬鬆開明的教育環境,讓周秋文早早立下了服務社會的理想志向,「如果能將該結構技術應用到實際製造業中,那就好了!我希望它最好能方便人們生活。當然,這項技術還有很多不成熟的地方,我還要繼續努力學習、不斷探索!」周秋文說道。

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