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【创新创业】(七):3D打印,打印梦想

2017/03/28

  通信学院有着一群爱“玩”的小伙伴,他们利用所学知识、利用课余时间“玩”出了混色3D打印系统、智能摄影棚、基于电力线载波控制的智能实验室等各种新花样,在各类创新创业竞赛中都活跃着他们的身影。本期记者带大家走近混色3D打印系统。

  如果你有机会走进位于健翔桥校区教三楼五层的通信实验室,一定能看到这样一台其貌不扬的设备,结构很简单,整体呈空心的三棱柱形,主体由三根竖直的支架连接上下两个三角形,中间部分是打印机喷头。在设备旁边,你还能看到摆放着的黄色小鹿、彩色花瓶和月球灯等小玩意儿,如果不介绍,谁都不会想到这些小玩意儿就是这台设备打印出来的作品。这台设备就是由电信2014级管宇鹏、张雨,计算机2015级付子昂三人团队设计制作的混色3D打印系统的硬件部分。除硬件外,团队还基于图形化编程环境LabVIEW开发了一套上位机软件控制系统,实现了3D打印颜色的设置及实时预览,用户通过上位机简单的操作即可控制打印机打印物品的颜色,还可以根据预览及时修改颜色参数,极大的提升了打印物品的美观性和个性化设计。这是一台自行设计的Delta型3D打印机,采用了三进料单挤出喷头结构,克服了目前桌面级3D打印机只能打印单色的缺点,实现了彩色3D打印。实际平均打印速度60mm/s,目前连续打印8小时无故障,打印的最薄厚度为0.1mm,最大直径可以达到18cm。

 

小组成员和作品合影

 

  2015年,当时在读大一的管宇鹏申报大创项目时,第一次在网上看到了开源3D打印机,一眼就迷上了这个神奇的东西,萌生了自己制造一个的想法。自那时起,这个想法便一直放在心里。大创项目结束后,在学院指导老师沈冰夏的鼓励下,他和张雨、付子昂组成小组,开始了3D打印机地研发实验。

  首先摆在面前的就是硬件问题。他们通过上网查阅资料,先自学了3D打印机的构造及工作原理,再将网购的一堆零部件一个个组装起来,一台“K800”模型的单色3D打印机就这样被造了出来。打印机的硬件部分解决了,接下来要解决的就是软件算法的程序编写问题。张雨介绍,刚开始设计编程时,因为相关专业知识基础薄弱,不懂不会的东西太多,仅仅一个简单程序的修改,都要耗费大量时间,完全是摸着石头过河。那段时间,他们常常是抱着电脑楼上楼下来回地跑。有同学好奇地问原因,原来他们下楼是去请教老师问题,上楼是回到实验室调试设备。提起这段经历,他们记忆最深刻的就是从反复修改程序,反复调试设备,从中磨练出了耐心,也体验到了辛苦背后的那份快乐。他们觉得这一切都是值得的。在他们的努力下,单色打印机可以正常工作。

  2016年9月,他们带着作品参加第八届英特尔杯嵌入式国际邀请赛。为了这次比赛,三个人整个暑假都泡在了实验里,调试设备、优化算法,最终在比赛前实现了双混色打印,并获得了三等奖的好成绩。管宇鹏谦虚地说,“在这次比赛中,我们主要有三点收获:一是所有的辛苦努力得到了大赛评委的认可,这对我们来说是鼓励也是鞭策;二是开阔了眼界,看到了3D打印的未来,也是我们今后努力的方向;三是看到了很多优秀的作品和优秀的参赛者,从中认识到了自身的不足。”

  他们十分憧憬3D打印的未来,真的希望3D打印能够推动第三次工业革命:“3D打印技术在工业、生物医疗领域有广阔的前景,现在已经有人用3D打印技术来做房子,没准将来我们可以用这个技术打印所需要的器官。”3D打印技术未来的前景,也是他们下定决心继续走下去的原因之一。

  寒假前,期末考试结束后,他们决定在实验室多待一周。沈冰夏老师很支持也和他们一起待在学校,同时在参赛上为他们解决了很多问题。就是这一星期的钻研,打印机超越双混色实现了三混色打印,相较大多数桌面级打印机只能打印单色的不足,这是巨大的进步。付子昂说有一次他们约好了要去吃炸鸡,但是打印机的调试结果一直不太让人满意,纠结了许久后订了外卖在实验室一边吃炸鸡一边继续调试。在得知要提交作品展示和成员合影的时候,他们来回“折腾了”一晚上,从各个角度拍摄作品和合影。从这件事可以感受到他们对于作品的珍爱和力求完美的精神。

  针对目前桌面级的3D打印机普遍仅支持单色打印,彩色打印机昂贵等问题,管宇鹏小组设计的这套混色3D打印系统无需更换喷头、耗材,无需后处理,一次成型多色、混变色,成本低但是打印美观度高,很适合推广到学校和家庭中。

  在回答如何开启创新之路的问题时,管宇鹏说一定要敢于尝试,哪怕你什么都不会,也可以边学便摸索,而不是选择等待。第一步是最难走的,只要迈出了第一步,后面的路自然就会走了。

  现在,他们已经将这套3D打印系统作为参赛作品提交了全国虚拟仪器设计大赛,如果顺利通过初赛,他们会在暑假前去西安参加复赛,预祝信息科大学子取得优异的成绩。(供稿:记者团 张兴)

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