趙亞平，趙敏，姚猛，翁蕓嫻，朱俊

（蘇州農(nóng)業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇 蘇州 215008）

1 研究背景

3D打印技術(shù)出現(xiàn)在20世紀(jì)90年代中期，是利用光固化和紙層疊等技術(shù)的快速成型裝置。它與普通打印機(jī)工作原理基本相同，打印機(jī)內(nèi)裝有液體或粉末等“打印材料”，與電腦連接后，通過電腦控制把“打印材料”一層層疊加起來，最終把計(jì)算機(jī)上的藍(lán)圖變成實(shí)物。通俗地說，3D打印機(jī)是可以“打印”出真實(shí)的3D物體的一種設(shè)備，比如，打印一個(gè)機(jī)器人、打印玩具車，打印各種模型，甚至是食物等。之所以通俗地稱其為“打印機(jī)”，是參照了普通打印機(jī)的技術(shù)原理，因?yàn)榉謱蛹庸さ倪^程與噴墨打印十分相似。

這項(xiàng)打印技術(shù)稱為3D立體打印技術(shù)。目前，3D打印已經(jīng)成為一種潮流，并開始廣泛應(yīng)用在設(shè)計(jì)領(lǐng)域，尤其是工業(yè)設(shè)計(jì)、數(shù)碼產(chǎn)品開模等，可以在數(shù)小時(shí)內(nèi)完成一個(gè)模具的打印，節(jié)約了很多產(chǎn)品從開發(fā)到投入市場(chǎng)的時(shí)間。

2014年9月，在夏季達(dá)沃斯論壇上，國(guó)務(wù)院總理李克強(qiáng)公開發(fā)出“大眾創(chuàng)業(yè)、萬(wàn)眾創(chuàng)新”的號(hào)召，“雙創(chuàng)”一詞由此開始走紅，而作為培養(yǎng)專業(yè)人才的高等院校，也積極將雙創(chuàng)引入課堂中，建立了自己的雙創(chuàng)空間，作為目前流行的3D 打印技術(shù)，也被各高校首選為自己的雙創(chuàng)項(xiàng)目，如南京大學(xué)的Xworks雙創(chuàng)空間、東北大學(xué)的Xworks雙創(chuàng)空間等。

蘇州農(nóng)業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院智慧農(nóng)業(yè)學(xué)院于2015年啟動(dòng)“雙創(chuàng)，3Q教學(xué)”，努力踐行“創(chuàng)課成就創(chuàng)客”“讓每一位學(xué)生在此拓展未來”的教學(xué)理念，力爭(zhēng)實(shí)現(xiàn)“爭(zhēng)當(dāng)智慧農(nóng)業(yè)建設(shè)領(lǐng)跑者”的奮斗目標(biāo)。學(xué)院積極組建智農(nóng)3D打印技術(shù)工作室，采購(gòu)安徽煜銳三維科技有限公司C500型桌面打印機(jī)。

2 C500型桌面打印機(jī)存在問題分析

隨著設(shè)備使用年限的增長(zhǎng)，目前，C500型桌面打印機(jī)使用存在一些問題。該打印機(jī)使用的打印材料為PLA，PLA是聚乳酸簡(jiǎn)稱。聚乳酸（PLA）是一種新型的生物基及可再生生物降解材料，使用可再生的植物資源（如玉米、木薯等）所提出的淀粉原料制成。其具有良好的生物可降解性，使用后能被自然界中微生物在特定條件下完全降解，最終生成二氧化碳和水，不污染環(huán)境，這對(duì)保護(hù)環(huán)境非常有利，是公認(rèn)的環(huán)境友好材料。但是使用過程中發(fā)現(xiàn)，到了秋冬季節(jié)，打印機(jī)在打印過程中經(jīng)常出現(xiàn)打印作品底座翹邊，不能牢牢地和打印機(jī)的底板有效接觸，容易出現(xiàn)打印翹邊現(xiàn)象（如圖1所示）這樣一來，導(dǎo)致所打印的作品效果很差，甚至打印到一定高度時(shí)，作品坍塌，無(wú)法繼續(xù)完成打印，從而浪費(fèi)了打印耗材。

經(jīng)過調(diào)研、分析，最終發(fā)現(xiàn)是因?yàn)榍锒竟?jié)，環(huán)境溫度和打印機(jī)底板溫度均較低，而PLA材料在熔融后，會(huì)很快發(fā)生凝固。為此工作室采取了一定的補(bǔ)救措施，如打開空調(diào)以提升環(huán)境溫度，采用熱熔槍和膠棒固定作品底座，然而，經(jīng)過反復(fù)實(shí)驗(yàn)，效果均不夠理想。同時(shí)在使用過程中，大家一致反映打印機(jī)操作界面不夠人性化、文件格式兼容很低、作品打印效果相對(duì)較差。如重新購(gòu)置設(shè)備，原有打印設(shè)備將不能得到很好的使用，造成資源浪費(fèi)，且新設(shè)備購(gòu)置成本很高。

圖1 作品打印翹邊圖

3 打印機(jī)功能改進(jìn)方案及實(shí)施

通過調(diào)研、資料搜集以及請(qǐng)教指導(dǎo)老師、企業(yè)工程師，決定對(duì)現(xiàn)有打印設(shè)備進(jìn)行改進(jìn)升級(jí)。最終確定了升級(jí)方案：更換設(shè)備主板、加裝獨(dú)立溫控、屏幕、連接線束，為節(jié)約改進(jìn)升級(jí)成本，團(tuán)隊(duì)自主設(shè)計(jì)并打印溫控控制箱、屏幕轉(zhuǎn)接板、固定塊等元器件，團(tuán)隊(duì)成員進(jìn)行安裝，調(diào)試（如圖2、3所示）。

圖2 打印機(jī)主板、獨(dú)立溫控箱等

圖3 安裝與調(diào)試

改進(jìn)后的3D打印機(jī)如圖4所示。

4 結(jié)語(yǔ)

（1）項(xiàng)目中所需的溫控控制箱、屏幕轉(zhuǎn)接板、固定塊等元器件由團(tuán)隊(duì)成員自主設(shè)計(jì)、自主打印制作完成，充分鍛煉了動(dòng)手能力及創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力。

（2）打印機(jī)升級(jí)改造過程中，對(duì)整機(jī)進(jìn)行了拆卸和安裝，通過拆裝更加熟悉理解打印設(shè)備的結(jié)構(gòu)、組成、工作原理，有利于更好地使用和維護(hù)設(shè)備。

（3）實(shí)驗(yàn)證明，經(jīng)升級(jí)改造后的3D打印機(jī)能夠完全解決打印時(shí)作品容易翹邊的問題，操作界面更加友好，可以兼容多種文件格式，最終能夠確保最佳的作品打印效果。

（4）在對(duì)打印機(jī)改造升級(jí)過程中，遇到了各種各樣的難題，通過查閱資料、請(qǐng)教指導(dǎo)老師，企業(yè)工程師、團(tuán)隊(duì)成員反復(fù)討論論證等問題都一一得到了解決，大大節(jié)約了設(shè)備新購(gòu)成本的同時(shí)，提升了學(xué)習(xí)的成就感，加強(qiáng)了團(tuán)結(jié)協(xié)作。

圖4 改進(jìn)后的3D打印機(jī)