自主研發給3D打印機裝上“聰明大腦”

錢陣

　　錢陣領銜的“科創3D——開啓工業級3D打印的中國造”項目日前榮獲七屆中國國際“互聯網+”大學生創新創業大賽高教主賽道金獎。這是近年來安徽省省屬高校斬獲的首個主賽道金獎，和他一起同台競技的，大多是全國知名院校的碩、博團隊。

　　錢陣當年高考發揮失常，在高職努力練技術投身創業，恰巧與3D打印結緣，為了更上一層樓，他專升本，考取安徽信息工程學院創業班，在校期間成功研發出新型SLA和FDM兩種成型原理的3D打印機，將3D打印速度提升3倍，實現所有零部件100%國產化。對此，科大訊飛董事長劉慶峯讚歎道：“一個專升本的學生幹了博士生的活。”

　　25歲的錢陣是安徽信息工程學院首屆創業班學生。安徽信息工程學院是由科大訊飛舉辦、安徽省教育廳主管的非營利性應用型大學。作為安徽高等教育的改革試驗田，2019年，該校大膽改革人才選拔與培養模式，探索開設工商管理專業新方向（創新創業方向），即創業班。創業班的專升本考試中，筆試和麪試各佔150分，面試則主要考察學生的創新創業能力，被視為安徽前所未有的突破和創新。（本報2020年11月10日創業版曾報道）

　　目前，錢陣留在學校創客廣場繼續孵化，人體頭蓋骨模型、汽車外殼、精密的傳動齒輪、模具、零配件、樓盤沙盤……五花八門的3D打印訂單紛紛找上門，讓他和創業小夥伴們應接不暇。

　　為創業在車間苦練車牀技術

　　長期以來，中國工業級3D打印機存在打印成型速度慢、精度低、核心部件系統依賴進口等問題。2016年，還在滁州職業技術學院讀大一的錢陣就萌發了革新3D打印技術的念頭，他組建了5人團隊，從打造硬件開始嘗試。由於手頭沒資金，一些打印機零部件需要自己加工。大一下學期，錢陣一有空就去實訓車間裏轉悠，旁聽車牀技術課。

　　“絲”是機械行業對0.01毫米的俗稱，“一絲車八刀，刀刀見鐵屑”被稱為車牀工人最高境界，要把鐵屑車到連儀器都難以測量的精細程度，一般人很難做到。

　　錢陣向這個目標發起挑戰。別人在用好的車刀練習時，他專門挑揀被撞壞的、報廢的車刀練習，一遍遍修復、打磨，覺得“這樣更有挑戰性”。

　　大一的錢陣也包攬了學校車牀、銑牀、CAD設計、三維建模等所有技能大賽的冠軍，所有專業課平均分保持在92分以上。一位老師説：“錢陣磨出的精度和有十年經驗的老師傅相差無幾，他車牀工藝的精度已經超過一般工廠的工藝要求。”

　　在精密儀器公司做兼職時，錢陣注意到，一款奧地利進口機牀的出料口設計不夠科學，就和老師傅説了自己的想法。他找了一些紙盒子壘在出料口，改變了出料方式。試用一個月後，公司最終按照錢陣的想法重新改進了出料口的工藝。

　　“企業追求效率，所以我在編數控車牀的程序時，追求‘一刀進，少抬刀甚至不抬刀，速度快，加工精度高’。”得益於在工廠時的觀察和訓練，他悟出了自己的獨家秘訣——“能大刀，不小刀；能高速，不低速；能一刀進，不二刀出”。

　　後來，在帶領創業團隊設計3D打印機時，錢陣一直秉持高速度、高精度、高強度、國產化、無人化的思路。

　　正是他用機器高速打印出的精密傳動齒輪，讓一款日本老古董鬧鐘的指針重新動了起來。這一技術理念也幫助他將產品應用拓寬到工業、科研、機器人等領域，他甚至為寶馬、奔馳、奧迪等汽車廠家打印過齒輪。

　　錢陣算了一筆賬：打印同等數量產品，需要100台普通打印機，如果運用自己的技術，只需要34台。對於企業來説，能一次性減少近900萬固定資產投入，每台設備每年比進口設備節省必要消耗品成本15萬。

　　打破思維慣性 做“原創”整機研發

　　5年多來，錢陣歷經了上萬次的軟硬件研發、測試。

　　2019年，錢陣發現大多數企業都是從國外進口打印設備核心配件，他決定從打造“原創”的激光器入手，力求提升打印精度。為了學習前沿技術，錢陣託國外的朋友幫助蒐集核心部件學習資料，但一家外國企業卻出價100萬元。錢陣只能靠網上能搜索到的有限的視頻，“腦補”出新部件的工作原理和方式。網上的相關書籍和視頻都要收費，還只能限時瀏覽，他就快速點擊翻閲，拼命把內容記下來。

　　研究資料的缺失，反倒讓他跳出了傳統的定式思維，自主研發出“閉環高速不失真振鏡”，讓打印速度提升30%，從而突破了核心部件國外進口限制，解決了“卡脖子”問題。

　　“打個比方，在3D打印系統中，振鏡是核心的中樞部件，好比人的心臟，那麼激光光束就好比血液。通過振鏡控制、改變激光光束方向，最終形成圖案，控制打印精度。”錢陣解釋道。

　　雖然有了原創的激光器和振鏡，但很多相應的特種金屬零配件在市場上卻買不到，錢陣只能買來原材料自己動手加工。飛出來的鐵星經常燙傷他的手，有時鐵屑扎進肌肉裏直到化膿了才發現。

　　新型設備的顛覆性變革在於，以往3D打印機工作時，通過一來一回、往復運動讓物體成型，但機器來回運動會造成一定誤差和間隙。他另闢蹊徑，巧妙設計了單趨向成型的打印運動軌跡，降低耗材和成本，再次提升打印速度。

　　憑藉長期積累的機械製造經驗，設計模型、反覆測試，錢陣團隊最終自主研發出算法、主控板及控制系統，相當於給打印機更換了更聰明的“大腦”，這也打破了國外在3D打印算法系統上長期壟斷的局面。

　　“錢陣造出新型3D打印整機的經歷，體現了大學生創業者的逆向思維、工程積累、工匠精神和產品意識。”安徽信息工程學院院長吳敏評價道。

　　創新創業教育的意義

　　“在創業班進一步學習和孵化，讓我的創業不斷檔，越來越系統。”錢陣説，專升本以後，他與不同專業的師生交流，創業團隊也擴充至20餘人，囊括機械設計與製造及其自動化、軟件工程、計算機科學與技術、人工智能、工商管理、財務管理等專業的學生。學校則依託創業孵化基地，予以環境營造、導師指導、政策扶持等支持，助力錢陣的項目成長，項目還得到了科大訊飛的高級專家團隊的專業輔導。

　　吳敏介紹，創業班的課程設計、培養方案與傳統四年制本科教學不同，從初創意識到運營方案，再到產品市場，圍繞企業的發展歷程來專門設計課程。同時，創業班吸納國企、民企總監以上級別的高管成立專家庫，在直接傳道授業的同時，還能給項目提供一些實際幫助。

　　“大學生創新創業成功率或許不高，但能培養學生的創新精神和動手能力，涵養他們能拼肯幹的品質，讓他們經歷一番折騰，今後進入企業，或是當上職業經理人時，能夠獨當一面，這才是創業教育的意義所在。”在吳敏看來，高校創新創業教育、培養一定要和地方產業發展結合起來。把現代工廠設備搬進實驗室，學生直接上手，模擬工業環境。

　　“學校將和蕪湖市政府聯合共建創新創業學院，吸納更多有創業基礎和經驗的學生前來就讀，孵化、扶持他們的創業項目，為地方發展培養更多產業工程師與青年創客。”他説。

　　中青報·中青網記者 王海涵 王磊 來源：中國青年報 （ 2021年12月21日 11 版）