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传统3D打印机太low?广州高中生“一言不合”动手大改造
海通社传媒 2020-01-02

  近年来,3D打印技术日渐为我们所熟悉,并悄悄改变着我们的生活,3D打印机在生物医疗、科技、军事、教育等领域也越来越常见。然而,广州一名高三学生却“嫌弃”起身边的3D打印机来——“它们普遍笨重、体积大、占地多,也不便存放、转移、携带,并且内部空间利用率低……”

  他还不只是说说而已,从暑假萌生想法开始,经过大半年时间的用心设计、精工制作、反复打磨,他改变了传统3D打印机的块状结构,在近日研发出一款体积小、可压缩到平面状的、方便携带且不需要拆卸的“剪叉升降式3D打印机”。不仅如此,该款打印机还可以换上激光雕刻头,变身激光雕刻机。这项技术的研发者正是广州市广外附设外语学校的高三学生周秋文。

为3D打印机提供研发新思路,专利正在申报中

  “在机械结构的设计上一般都会往小巧、精简的方向发展,在一个机械的基础功能实现以后,往往需要回过头来对其结构进行简化、改造,最终才能实现一个完善的机械设计。”聊起自己作品的设计理念,周秋文同学俨然是一位“产品经理”,说得头头是道。

  据周秋文同学介绍,使用剪叉式升降的结构,在一定程度压缩了打印机的高度,在待机状态高度可以压缩在15cm甚至更小,是传统打印机高度的1/3,还可以直接放入手提箱或背包里,无需拆解,方便携带,随拿随用。该结构主要适用于小型3D打印机,追求轻小便捷,在不改变打印范围的前提下尽可能缩小整机的体积,提高空间利用率。

  能做出这样精巧的设计,得益于周秋文善于观察、善于从生活中学习和获取灵感。他通过观察日常生活中的折叠单车、折叠家具、千斤顶和化学实验室里的升降台、工厂里的剪叉式升降叉车等器物,充分参考这些物品的结构,将可折叠特点运用到3D打印机中,力图解决占空间大的问题。

  实际上,周秋文同学在三年前就第一次结合机械加工手艺和电子元气件的知识,自主加工打造了全金属铝制cnc数控雕刻机,两年前又自主设计加工打造出了3D打印机。通过不断创新改良,2019年终于研发出“剪叉升降式3D打印机”,目前已经做出原型并实现了基础功能,正等待他期末考后进一步调试和优化。

  尽管作品还不“完美”,周秋文还不满意,但已有业内专家表示,这项结构性技术将为传统3D打印机提供新的产品研发思路,具有较高的实际应用价值,或使中国3D产业受益。据悉,周秋文同学日前已向专利部门递交了三项专利的申报,包括3D打印用设备抗震结构、激光雕刻机用放置托架以及3D打印机用升降台。

享受学校科创氛围,爱当科创老师“助教”

  周秋文高一时正好赶上广外外校开办创客社团,从此他便与之“不离不弃”。加入社团后他第一次使用到3D打印机,开始不断增加对打印机的了解。也正是在社团里,他接触到编程、建模、电脑绘图等知识,这对他后续的改造工作起到了很大帮助。

  记者了解到,广外外校注重在科技创新方面对学生的培养,配置有专职的科创教师,利用每天下午放学后的时间,指导学生开展科创活动。为了满足学生的活动需要,学校从2015年起先后投入100多万元建成创客实验室、新能源实验室、数码显微探究实验室各1间。

  目前学校创客实验室按照国内一流标准打造,可以开展丰富多彩的教学活动、科创活动,涉及领域包括自动化控制、机械设计、开源电子硬件、三维设计与打印、激光加工与制造,以及机器人与人工智能等。这既为学生提供了广阔的发展空间,也营造了让周秋文等同学沉浸其中、乐此不疲的浓厚科创氛围。

  周秋文同学在学校里是“活跃分子”,繁忙的学习之余还兼任着学校创客社团骨干、学生会宣传部干事、班级电教设备管理员等多重身份。在老师的眼里,他又是一个“内敛男孩”,属于埋头苦干型。“他每天下午都泡在创客实验室,捣鼓着自己的发明创造。他话不多,比较专注,是社团中为数不多的从高一一直坚持到高三的孩子。”广外外校高中部通用技术教师、创客社团指导老师陈顺兵告诉记者。

  别的孩子到了高三都忙着复习备考,而周秋文依然每周都会来参与社团活动,还指导学弟学妹们学习三维建模,帮老师调试3D打印机、打印3D模型,乐于担当老师的“助教”。

  在家里,周秋文的父亲对于儿子的“沉迷”也非常支持。原来周秋文从小学就整天摆弄各种新奇玩意儿,为了鼓励他,父亲甚至专门腾出一个房间给他造实验室,配齐了切割机、角磨机、小型车床、铣床等。宽松开明的教育环境,让周秋文早早立下了服务社会的理想志向,“如果能将该结构技术应用到实际制造业中,那就好了!我希望它最好能方便人们生活。当然,这项技术还有很多不成熟的地方,我还要继续努力学习、不断探索!”周秋文说道。


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