3D打印機(jī)制出的成品。
范歡靜演示3D打印機(jī)。 西江都市報記者 龍?zhí)靷?攝
????西江都市報記者 龍?zhí)靷?通訊員 潘彩嬌
????在電腦上利用CAD建模設(shè)計(jì)產(chǎn)品形狀，無需模具，按下打印機(jī)“打印”鍵，一顆心形陶瓷飾品就能出爐。此外，該機(jī)器還榮獲桂林電子科技大學(xué)舉辦的第三屆廣西高校大學(xué)生創(chuàng)新設(shè)計(jì)與制作大賽一等獎。在第十屆梧州寶石節(jié)到來之際，記者聯(lián)系了打印機(jī)的設(shè)計(jì)者——梧州學(xué)院電子系2010級機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化專業(yè)的范歡靜，讓其講述了當(dāng)寶石材料邂逅3D打印技術(shù)的故事。
????杠桿原理“撬開”創(chuàng)新思維
????“我們的目標(biāo)就是要不斷地創(chuàng)新，要做出與別人不一樣的產(chǎn)品。”范歡靜如是說。
????記者了解到，10月14日，范歡靜代表梧州學(xué)院參加桂林電子科技大學(xué)舉辦的第三屆廣西高校大學(xué)生創(chuàng)新設(shè)計(jì)與制作大賽，她的作品是可打印出細(xì)微首飾品的人工寶石材料氧化鋯陶瓷3D打印機(jī)（以下簡稱3D打印機(jī)）。由于該作品充分符合“低成本、環(huán)境友好型創(chuàng)新作品的設(shè)計(jì)與制作”的大賽主題，因此，深得專業(yè)評委的一致好評，并榮獲大賽一等獎。
????據(jù)悉，氧化鋯材料具有耐高溫、高抗彎強(qiáng)度和高耐磨性的優(yōu)點(diǎn)，主要用于首飾、燈飾等工藝品和耐磨零件上。然而，用氧化鋯材料制成的產(chǎn)品，都要依靠模具來生產(chǎn)，既花費(fèi)設(shè)計(jì)成本，在生產(chǎn)小飾品時又不能夠保證產(chǎn)品的精度，因此，經(jīng)常造成材料的損耗。而范歡靜及其團(tuán)隊(duì)研制出的3D打印機(jī)正是彌補(bǔ)了這個缺點(diǎn)。
????在學(xué)校的實(shí)驗(yàn)室，記者一睹了3D打印機(jī)的風(fēng)采。其外形類似一個長寬高各僅約50公分的柜子，里面分布著噴頭控溫裝置、三軸電機(jī)驅(qū)動電路、可視化系統(tǒng)等復(fù)雜儀器。范歡靜介紹說：“我們利用杠桿原理，實(shí)現(xiàn)材料由溶料缸從0.4mm的噴頭擠出，并使用嵌入式加熱的方法，大大減少了原材料和熱量損失。”
????“你們又是如何想到把3D打印技術(shù)與寶石材料結(jié)合起來的呢？”面對記者的疑惑，范歡靜說：“這多虧了陳指導(dǎo)了。”原來，在他們初期構(gòu)思產(chǎn)品的時候，指導(dǎo)老師陳炳忠曾一語中的：“人工寶石材料氧化鋯比較堅(jiān)硬、黏度比較高，目前仍沒人能夠運(yùn)用3D打印機(jī)把它制成產(chǎn)品，加上梧州盛產(chǎn)寶石，我們可以充分利用這些優(yōu)勢。”就這樣，范歡靜決定把創(chuàng)新設(shè)計(jì)向人工寶石材料氧化鋯陶瓷3D打印機(jī)。
????各學(xué)科協(xié)同攻克難關(guān)
????一臺機(jī)器的研制肯定得經(jīng)歷設(shè)計(jì)、制作、組裝、調(diào)試，改進(jìn)，再調(diào)試等紛繁的過程。最終，范歡靜得到了一個機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化學(xué)生、兩個電子信息工程學(xué)生和一個工業(yè)設(shè)計(jì)專業(yè)學(xué)生共四名得力隊(duì)友的支持。
????基于人工寶石氧化鋯材料具有高黏度的特性，如何使材料噴出的速度達(dá)到設(shè)計(jì)的要求成為困擾整個團(tuán)隊(duì)的難題。“增大壓力，我馬上就想到了運(yùn)用杠桿原理，但是兩者該如何結(jié)合，這又是令人頭疼的問題。”暑假期間，整個校園都安靜下來了，而范歡靜和隊(duì)員依然在實(shí)驗(yàn)室里探討如何解決這個阻礙他們前進(jìn)的困難，畫圖、鉗工、調(diào)機(jī)……每天早上他們9點(diǎn)鐘準(zhǔn)時來到實(shí)驗(yàn)室，直至晚上12點(diǎn)在值班人員的催促下才離開。
????盡管如此，他們依然找不到把杠桿原理結(jié)合到3D打印機(jī)的方法，甚至還燒壞了幾個電機(jī)。頓時，整個研發(fā)工作陷入了困境，眼看比賽日期越來越近。此時，帶隊(duì)老師陳炳忠的一句善意提醒化解了僵局：“這種材料雖然難以掌控，但關(guān)鍵在于噴頭壓力。”隨后，范歡靜和隊(duì)友們參考了機(jī)械設(shè)計(jì)原理、材料力學(xué)等書籍，不斷的修改圖紙。最終，杠桿原理和3D打印機(jī)實(shí)現(xiàn)了完美結(jié)合。
????追夢的腳步不會停止
????回顧過去，范歡靜坦言：“結(jié)果雖然難忘，但更重要的是自我動手能力獲得了提升和收獲了珍貴的友誼。”同時，對于未來的暢想，她也未曾停止：“目前，我們的3D打印機(jī)還沒能達(dá)到預(yù)期的效果，我們最希望設(shè)計(jì)出一個能夠自動供料的裝置，省去逐次加料打印的麻煩，那樣就不僅局限于只打印出微小飾品，而是能夠打印大型的產(chǎn)品了。” | 
