哈爾濱工業(yè)大學(xué)材料學(xué)院首屆3D打印創(chuàng)意大賽初賽晉級(jí)作品賞析

來(lái)源：哈爾濱工業(yè)大學(xué)材料學(xué)院

為激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)，提高學(xué)生的三維造型能力、創(chuàng)造性思維能力及實(shí)驗(yàn)動(dòng)手能力，哈爾濱工業(yè)大學(xué)材料學(xué)院在建院30周年之際，舉辦首屆3D打印創(chuàng)意大賽。初賽評(píng)審依據(jù)作品模型、效果圖、設(shè)計(jì)理念，從作品完整度、創(chuàng)新性、美觀性、打印可行性四個(gè)維度遴選出10組參賽作品進(jìn)入實(shí)物打印環(huán)節(jié)。讓我們一起來(lái)欣賞吧！

作品1：哈工大�；湛善囱b立體模型

設(shè)計(jì)理念：
哈工大�；彰烙^大氣，深受師生們喜愛(ài)。為全方位地展現(xiàn)�；罩�美，我們隊(duì)伍將�；樟Ⅲw化，設(shè)計(jì)了這個(gè)哈工大�；湛善囱b立體模型。

模型的三個(gè)主要部件，囊括了哈工大�；盏闹饕獦�(gòu)成，包括主樓、齒輪與展開(kāi)的書(shū)。同時(shí)，我們微調(diào)了部分文字的內(nèi)容與位置，例如書(shū)上改成了“規(guī)格嚴(yán)格，功夫到家”的校訓(xùn)。另有三個(gè)附加零件：哈工大星、長(zhǎng)征五號(hào)運(yùn)載火箭、衛(wèi)星，展現(xiàn)了哈工大在航天領(lǐng)域的杰出貢獻(xiàn)，突出了哈工大的學(xué)校特色與深厚底蘊(yùn)。

各部件組合為最終體，錯(cuò)落有致，富有張力，既保留�；盏拇髿馀c剛勁，又增添精巧與充實(shí)感。

整個(gè)模型分為六個(gè)部件，似繁實(shí)簡(jiǎn)。各部件分別打印，方便各自調(diào)整角度，省去了打印過(guò)程中許多難以處理的支撐，提高了打印的可行性，為后續(xù)工作提供了方便。

消耗材料質(zhì)量：295g
打印所需時(shí)長(zhǎng)：24h 40min


作品2：真理

設(shè)計(jì)理念：

尊嚴(yán)只在劍鋒之上，真理只在大炮射程之內(nèi)。

——艾躍進(jìn)教授

東風(fēng)-21彈道導(dǎo)彈是中國(guó)人民解放軍火箭軍裝備的一型陸基機(jī)動(dòng)式中程彈道導(dǎo)彈，是中國(guó)第二代中程地對(duì)地戰(zhàn)略導(dǎo)彈，也是中國(guó)第一代固體燃料彈道導(dǎo)彈。其衍生型號(hào)東風(fēng)-21D于2010年后進(jìn)入量產(chǎn)，主要攻擊海上艦艇目標(biāo)，其末端突防速度可達(dá)10馬赫，被譽(yù)為“航母殺手”，是我國(guó)近海拒止能力的重要力量，是“二炮”部隊(duì)的先進(jìn)“大炮”，其將作為真理保護(hù)祖國(guó)邊疆。

消耗材料質(zhì)量：398g
打印所需時(shí)長(zhǎng)：35h 20min

作品3：長(zhǎng)征五號(hào)B

設(shè)計(jì)理念：

我們小組設(shè)計(jì)的是長(zhǎng)征五號(hào)B型火箭。本模型在參考真實(shí)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了適當(dāng)?shù)乃囆g(shù)設(shè)計(jì)，以高度的中心對(duì)稱和優(yōu)美的頭錐曲線，配合刻有哈工大英文名的圓形底座，試圖營(yíng)造出干練、優(yōu)雅的技術(shù)美感，同時(shí)在可打開(kāi)的整流罩內(nèi)部還配有一顆衛(wèi)星，豐富了本模型的結(jié)構(gòu)層次和視覺(jué)效果，表達(dá)我們對(duì)中國(guó)航天事業(yè)的熱愛(ài)和信心。為了充分減少支撐結(jié)構(gòu)，我們決定采用零件打印再總體組裝的思路，同時(shí)結(jié)合樹(shù)脂材料的特點(diǎn)，對(duì)裝配體連接機(jī)構(gòu)的形狀設(shè)計(jì)進(jìn)行了反復(fù)修正。另外，由于箭體尺寸較大，我們?cè)O(shè)計(jì)了殼層結(jié)構(gòu)，以零件的形式逐個(gè)打印也很好地滿足了中空減重的設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)過(guò)程中更加體現(xiàn)了火箭的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。

消耗材料質(zhì)量：284g
打印所需時(shí)長(zhǎng)：79h 38min

作品4：大概是個(gè)空間站

設(shè)計(jì)理念：

顧名思義，作品為一個(gè)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)易的空間站，主要包括推進(jìn)器、環(huán)形艙體、太陽(yáng)能板、天線幾個(gè)主要部分，其中環(huán)形艙體部分在設(shè)計(jì)中可以旋轉(zhuǎn)。為方便打印，作品采用了模塊化設(shè)計(jì)，可在打印后拼裝形成一個(gè)整體，同時(shí)為了方便擺放，作品還設(shè)計(jì)了配套的支架。該作品體現(xiàn)了哈工大的航天特色，設(shè)計(jì)意圖是激發(fā)更多人對(duì)航天事業(yè)的熱情，促進(jìn)我國(guó)航天事業(yè)的建設(shè)與發(fā)展。作品在艙體頂部刻有“HIT”字樣，以彰顯哈工大特色。該作品靈感來(lái)源于影視作品《流浪地球》的“領(lǐng)航員國(guó)際空間站”。

消耗材料質(zhì)量：145g
打印所需時(shí)長(zhǎng)：19h 11min

作品5：永不停歇

設(shè)計(jì)理念：

2023年是材料學(xué)院成立30周年，自1993年建院以來(lái)，為航天、航空、新材料等領(lǐng)域培養(yǎng)了大量人才。結(jié)合哈工大“立足航天，服務(wù)國(guó)防”的辦學(xué)特色，本小組構(gòu)建了一個(gè)衛(wèi)星繞月軌道以及探月工程的3D打印模型，整個(gè)模型由“繞月人造衛(wèi)星”以及“無(wú)人月球探測(cè)”兩個(gè)部分組成，繞月人造衛(wèi)星代表著中國(guó)從嫦娥一號(hào)到嫦娥五號(hào)等的一系列環(huán)繞月球探測(cè)工程，火箭代表著中國(guó)航天工程在月球的軟著陸以及月球樣品自動(dòng)取樣返回探測(cè)工程。本次構(gòu)建的模型旨在紀(jì)念材料學(xué)院在航天事業(yè)中作出的突出貢獻(xiàn)，也以此提醒我們探索未知的決心永不動(dòng)搖。

注：本模型中的月球部分為夜燈。此外，效果圖中的機(jī)械結(jié)構(gòu)為自制電機(jī)，需將3D打印部分安裝至電機(jī)上。

消耗材料質(zhì)量：214g
打印所需時(shí)長(zhǎng)：15h 54min


作品6：長(zhǎng)征五號(hào)

設(shè)計(jì)理念：
參照長(zhǎng)征五號(hào)運(yùn)載火箭進(jìn)行建模。

消耗材料質(zhì)量：146g
打印所需時(shí)長(zhǎng)：35h 31min

作品7：長(zhǎng)征七號(hào)A

設(shè)計(jì)理念：
航天技術(shù)是國(guó)家綜合實(shí)力的重要組成和標(biāo)志之一，進(jìn)入空間的能力是綜合國(guó)力和科技實(shí)力的重要標(biāo)志。運(yùn)載火箭則是而今人類克服地球引力、進(jìn)入空間的唯一工具，是發(fā)展空間技術(shù)、確�？臻g安全的基石。哈爾濱工業(yè)大學(xué)一直以來(lái)立足航天、服務(wù)國(guó)防，為長(zhǎng)征系列火箭研究貢獻(xiàn)了自己的力量。本作品以中國(guó)載人航天工程中的貨運(yùn)火箭為設(shè)計(jì)思路，1:200粗略還原了長(zhǎng)征七號(hào)A（代號(hào)CZ-7A）。長(zhǎng)征七號(hào)火箭最早原型是長(zhǎng)征二號(hào)F/H型（簡(jiǎn)稱：長(zhǎng)二F換型），即利用長(zhǎng)征二號(hào)F型的成熟技術(shù)，在大體不變的情況下?lián)Q裝新研制的液氧煤油發(fā)動(dòng)機(jī)，即換發(fā)型（H型）。研制一種新型中型火箭，其綜合長(zhǎng)征二號(hào)F的成熟技術(shù)又同時(shí)運(yùn)用長(zhǎng)征五號(hào)的新技術(shù)，并賦予新的編號(hào)“長(zhǎng)征七號(hào)”。

消耗材料質(zhì)量：38g
打印所需時(shí)長(zhǎng)：4h 51min

作品8：房子

設(shè)計(jì)理念：
參照《我的世界》里面的房屋模型建模，把反重力的部分刪除，切割后各部分建模。

消耗材料質(zhì)量：287g
打印所需時(shí)長(zhǎng)：25h 11min

作品9：翻頁(yè)時(shí)鐘

設(shè)計(jì)理念：
基于傳統(tǒng)的翻頁(yè)時(shí)鐘，采取電控方案，外殼由3D打印結(jié)合制作。其中大部分外殼由紅色耗材打印，時(shí)分的翻蓋由黑色耗材打印，打印出的翻蓋上有數(shù)字標(biāo)示，經(jīng)過(guò)后期涂色處理，凸顯標(biāo)示。

采用電控方案實(shí)現(xiàn)，時(shí)分秒由3個(gè)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)比為1：6：60，其中時(shí)鐘轉(zhuǎn)一圈，為12小時(shí)，分鐘上十位數(shù)轉(zhuǎn)一圈為2小時(shí)，個(gè)位數(shù)轉(zhuǎn)一圈為10分鐘。

消耗材料質(zhì)量：120g
打印所需時(shí)長(zhǎng)：30h 55min


作品10：“鼠”式坦克

設(shè)計(jì)理念：

本次設(shè)計(jì)作品為對(duì)于二戰(zhàn)末期德國(guó)制造的“鼠”式坦克進(jìn)行建模。由于“鼠”式坦克為人類迄今為止所制造的重量最大的坦克且只有一輛實(shí)車(chē)現(xiàn)存于世，從而具有很高的知名度，也是對(duì)于早期坦克設(shè)計(jì)重甲重炮理念的最后嘗試，因此作為建模目標(biāo)。此次模型將坦克分為車(chē)體、底部、炮塔、炮管、履帶等多個(gè)部分進(jìn)行單獨(dú)建模，打印后進(jìn)行組裝，從而使每一部分都能夠以近似長(zhǎng)方體的形態(tài)進(jìn)行打印，可以有效地減少支撐，降低打印的復(fù)雜度。此外在炮塔與車(chē)體之間加入了座圈連接，可以使炮塔具有旋轉(zhuǎn)的功能，并盡可能地在模型中復(fù)原了進(jìn)氣孔、觀察鏡、艙門(mén)等細(xì)節(jié)，更加復(fù)原現(xiàn)實(shí)，從而盡可能使模型貼合現(xiàn)實(shí)形態(tài)。本次模型采用1:90比例進(jìn)行建模，成品長(zhǎng)度13.5cm左右，使其較為符合打印合適的大小。

消耗材料質(zhì)量：157g
打印所需時(shí)長(zhǎng)：33h 11min