孟宇飛和他的激光雕刻機(jī)。
靈感源于私人訂制
隨著科技日新月異的發(fā)展,激光切割機(jī)、激光雕刻機(jī)等系列激光設(shè)備成為近年來(lái)流行的新興高科技、先進(jìn)自動(dòng)化的加工方式。
與傳統(tǒng)的手工操作相比,激光雕刻機(jī)精度高、加工速度快、操作簡(jiǎn)單快捷,受到各加工行業(yè)的寵愛(ài)。黃淮學(xué)院的“創(chuàng)客空間”也有一臺(tái)大型激光雕刻機(jī),用于實(shí)驗(yàn)研究。
采訪中筆者了解到,因?yàn)閷?duì)科技制作感興趣,孟宇飛上大二時(shí)加入了“創(chuàng)客空間”。剛開(kāi)始,他幫同學(xué)做項(xiàng)目,研究制作機(jī)器人。去年,他突然對(duì)“創(chuàng)客空間”的那臺(tái)大型激光雕刻機(jī)產(chǎn)生了濃厚的興趣。“平時(shí)做實(shí)驗(yàn)經(jīng)常會(huì)用到這臺(tái)大機(jī)器切割、雕刻,我想,現(xiàn)在人們都熱衷私人訂制,利用激光雕刻機(jī)加工雕刻,訂制手機(jī)殼、飾品和各種擺件是一個(gè)不錯(cuò)的選擇。”孟宇飛說(shuō)。
孟宇飛覺(jué)得,“創(chuàng)客空間”的那臺(tái)激光雕刻機(jī)放在家里用于DIY有點(diǎn)兒大材小用,體型龐大太占空間,另外價(jià)格也比較貴,家庭使用不太實(shí)惠。所以他決定嘗試做一個(gè)小型的機(jī)器,方便個(gè)人使用。
“用微雕軟件設(shè)計(jì)人們喜歡的Logo、文字等,然后通過(guò)微雕機(jī)雕刻到手機(jī)殼、紙片、小木板上等,滿足人們不同的個(gè)性化需求,那將是多么炫酷的事情。”孟宇飛向筆者描述了他對(duì)這臺(tái)微型激光雕刻機(jī)未來(lái)應(yīng)用前景的暢想。
舊光驅(qū)變廢為寶
孟宇飛介紹,他制作的微型激光雕刻機(jī)是由Arduino板、步進(jìn)電機(jī)控制器、100mW紅色激光器、一路耦合繼電器、高精度舵機(jī)、破舊光驅(qū)、杜邦線等幾部分組成。
孟宇飛覺(jué)得,大部分激光雕刻機(jī)的硬件可以利用廢品制作,這樣既能體會(huì)到自己動(dòng)手的樂(lè)趣,又可以節(jié)省成本。兩個(gè)電機(jī)是激光雕刻機(jī)工作的重點(diǎn)。他先尋找合適的光驅(qū),利用里面保留的步進(jìn)電機(jī),作為二維運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力。這其中需要用到兩個(gè)電機(jī),一個(gè)平躺著安裝,用作放置雕刻物品的托盤(pán),一個(gè)立著安放,用于安裝激光器。
由于不是所有的光驅(qū)都適用于激光雕刻機(jī),所以他事先收集了很多舊光驅(qū),逐個(gè)試過(guò)之后才找到可用的。
孟宇飛回憶,當(dāng)時(shí)他一共拆了4個(gè)舊光驅(qū),才把所需的電機(jī)收集完成。
除了利用舊光驅(qū)收集電機(jī)外,這個(gè)微型激光雕刻機(jī)的外殼也是用廢舊材料、利用工作室的那臺(tái)大型激光雕刻機(jī)切割而成的。
動(dòng)動(dòng)手變廢為寶,成本低廉卻不影響激光雕刻機(jī)的工作,制作完成后,孟宇飛覺(jué)得很有成就感。
坎坷的獲獎(jiǎng)之路
用微型激光雕刻機(jī)在手機(jī)上雕刻的字。
去年暑假,孟宇飛帶著他的微型激光雕刻機(jī)去鄭州參加了河南省“挑戰(zhàn)杯”大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競(jìng)賽,并榮獲了二等獎(jiǎng)。結(jié)果是美好的,過(guò)程卻是波折的?;貞浧疬@次參賽經(jīng)歷,他感慨萬(wàn)千。
孟宇飛告訴筆者,有同學(xué)參加過(guò)這項(xiàng)比賽,給他描述過(guò)以前參賽的場(chǎng)景。“去了比賽場(chǎng)地之后,才發(fā)現(xiàn)和我想象的很不一樣!”孟宇飛說(shuō),根據(jù)同學(xué)描述的情況,比賽場(chǎng)地應(yīng)該設(shè)在學(xué)校的大操場(chǎng)內(nèi),報(bào)名參賽的同學(xué)拿著自己的參賽編號(hào),按號(hào)排隊(duì)去評(píng)委席向老師演示作品。然而,孟宇飛去比賽的那天,混亂的現(xiàn)場(chǎng)讓他本來(lái)興奮緊張的情緒蕩然無(wú)存,整個(gè)人差點(diǎn)兒蒙了。
“我費(fèi)了九牛二虎之力,殺出重圍,找到一名老師過(guò)來(lái)看我的作品。”孟宇飛說(shuō),那天賽場(chǎng)安排出了點(diǎn)兒?jiǎn)栴},比賽設(shè)在了室內(nèi),場(chǎng)地比較小,參加小制作環(huán)節(jié)的一共100多人,現(xiàn)場(chǎng)一片混亂。
“一上午比賽就得結(jié)束,時(shí)間特別緊。”孟宇飛回憶,當(dāng)時(shí)參賽的人比較多,場(chǎng)地太擁擠,評(píng)委老師也沒(méi)有辦法坐在那里等同學(xué)排號(hào)去演示,都是在現(xiàn)場(chǎng)來(lái)回轉(zhuǎn)著看作品。很多評(píng)委都是被一大波人圍著,孟宇飛沒(méi)有辦法,只能和其他選手“搶”老師。他看準(zhǔn)時(shí)機(jī)將一名評(píng)委請(qǐng)到自己的展位后,將作品說(shuō)明書(shū)遞給了評(píng)委,并向他展示了激光雕刻機(jī)的構(gòu)造和工作原理。
比賽之路雖然曲折,但收獲很大。在參賽的選手中,孟宇飛的微型激光雕刻機(jī)不僅在創(chuàng)新能力上占據(jù)優(yōu)勢(shì),在制作水平、作品未來(lái)的發(fā)展規(guī)劃等方面也獲得了評(píng)委很高的評(píng)價(jià)。老師還就激光雕刻機(jī)的功能和雕刻精度方面提了一些建議。
學(xué)中做,做中學(xué)
由于制作激光雕刻機(jī)沒(méi)有足夠的技術(shù)支持,孟宇飛基本是靠在網(wǎng)絡(luò)上查找資料和咨詢老師解決制作過(guò)程中的難題。
“最初做激光雕刻機(jī)只是想慢慢摸索,沒(méi)有想過(guò)可以做到什么程度。”孟宇飛說(shuō),在他制作激光雕刻機(jī)的過(guò)程中,出現(xiàn)過(guò)很多波折。外殼制作沒(méi)有什么困難,但是編制程序和電路設(shè)計(jì)比較麻煩,他當(dāng)時(shí)翻閱了很多相關(guān)材料,又去請(qǐng)教老師,最后問(wèn)題才得以解決。
制成之后,他又改良過(guò)設(shè)備。有一次,他用手機(jī)殼做實(shí)驗(yàn),想看看雕刻效果,誰(shuí)知道手機(jī)殼被燒得變了顏色。孟宇飛告訴筆者,雕刻物必須選用合適的材質(zhì),否則不但達(dá)不到雕刻的效果,反而會(huì)損傷原有的物品。由于雕刻機(jī)是利用激光雕刻,所以雕刻物品的材質(zhì)必須和激光匹配。經(jīng)過(guò)很多次試驗(yàn),他才挑選出合適的材質(zhì)。
“學(xué)無(wú)止境。我一直有一個(gè)理念,‘邊做邊學(xué),邊學(xué)邊做’。”孟宇飛說(shuō),自己的專業(yè)知識(shí)尚不扎實(shí),在制作激光雕刻機(jī)的過(guò)程中,可以一邊學(xué)習(xí),一邊改進(jìn)。第一代微型激光雕刻機(jī)還不完善,最初由于對(duì)激光的使用把握不到位,所以他選擇了小功率的激光器,接下來(lái)他會(huì)采用功率大的激光器,以提高雕刻精度。另外,他還會(huì)對(duì)圖紙的導(dǎo)入軟件、兩個(gè)電機(jī)的靈活度進(jìn)行改進(jìn)。
在問(wèn)及對(duì)微型激光雕刻機(jī)未來(lái)投放市場(chǎng)有沒(méi)有想法時(shí),孟宇飛說(shuō),他希望在未來(lái)的日子里邊學(xué)習(xí)邊改良,等激光雕刻機(jī)功能完善之后再考慮市場(chǎng)應(yīng)用。
演示過(guò)程。
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激光是20世紀(jì)初以來(lái)繼原子能、計(jì)算機(jī)、半導(dǎo)體之后,人類(lèi)的又一重大發(fā)明,被稱為“最快的刀”、“最準(zhǔn)的尺”、“最亮的光”。
高能量激光里包含大量的能源,可以產(chǎn)生熱量,甚至燃燒物品。激光自身沒(méi)有顏色,它的顏色取決于波長(zhǎng),而波長(zhǎng)取決于發(fā)出激光的活性物質(zhì),即被刺激后能產(chǎn)生激光的那種材料。100mW激光器最大只能發(fā)出100mW激光,只能在暗色軟材質(zhì)上雕刻一個(gè)印記,而500W激光器可以在多數(shù)材料上隨意切割。
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