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

來源：哈爾濱工業(yè)大學材料學院

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

作品1：哈工大�；湛善囱b立體模型

設(shè)計理念：
哈工大校徽美觀大氣，深受師生們喜愛。為全方位地展現(xiàn)�；罩�美，我們隊伍將�；樟Ⅲw化，設(shè)計了這個哈工大�；湛善囱b立體模型。

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

各部件組合為最終體，錯落有致，富有張力，既保留校徽的大氣與剛勁，又增添精巧與充實感。

整個模型分為六個部件，似繁實簡。各部件分別打印，方便各自調(diào)整角度，省去了打印過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
打印所需時長：24h 40min


作品2：真理

設(shè)計理念：

尊嚴只在劍鋒之上，真理只在大炮射程之內(nèi)。

——艾躍進教授

東風-21彈道導彈是中國人民解放軍火箭軍裝備的一型陸基機動式中程彈道導彈，是中國第二代中程地對地戰(zhàn)略導彈，也是中國第一代固體燃料彈道導彈。其衍生型號東風-21D于2010年后進入量產(chǎn)，主要攻擊海上艦艇目標，其末端突防速度可達10馬赫，被譽為“航母殺手”，是我國近海拒止能力的重要力量，是“二炮”部隊的先進“大炮”，其將作為真理保護祖國邊疆。

消耗材料質(zhì)量：398g
打印所需時長：35h 20min

作品3：長征五號B

設(shè)計理念：

我們小組設(shè)計的是長征五號B型火箭。本模型在參考真實數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，進行了適當?shù)乃囆g(shù)設(shè)計，以高度的中心對稱和優(yōu)美的頭錐曲線，配合刻有哈工大英文名的圓形底座，試圖營造出干練、優(yōu)雅的技術(shù)美感，同時在可打開的整流罩內(nèi)部還配有一顆衛(wèi)星，豐富了本模型的結(jié)構(gòu)層次和視覺效果，表達我們對中國航天事業(yè)的熱愛和信心。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，同時結(jié)合樹脂材料的特點，對裝配體連接機構(gòu)的形狀設(shè)計進行了反復修正。另外，由于箭體尺寸較大，我們設(shè)計了殼層結(jié)構(gòu)，以零件的形式逐個打印也很好地滿足了中空減重的設(shè)計，設(shè)計過程中更加體現(xiàn)了火箭的結(jié)構(gòu)特點。

消耗材料質(zhì)量：284g
打印所需時長：79h 38min

作品4：大概是個空間站

設(shè)計理念：

顧名思義，作品為一個設(shè)計簡易的空間站，主要包括推進器、環(huán)形艙體、太陽能板、天線幾個主要部分，其中環(huán)形艙體部分在設(shè)計中可以旋轉(zhuǎn)。為方便打印，作品采用了模塊化設(shè)計，可在打印后拼裝形成一個整體，同時為了方便擺放，作品還設(shè)計了配套的支架。該作品體現(xiàn)了哈工大的航天特色，設(shè)計意圖是激發(fā)更多人對航天事業(yè)的熱情，促進我國航天事業(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。該作品靈感來源于影視作品《流浪地球》的“領(lǐng)航員國際空間站”。

消耗材料質(zhì)量：145g
打印所需時長：19h 11min

作品5：永不停歇

設(shè)計理念：

2023年是材料學院成立30周年，自1993年建院以來，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)國防”的辦學特色，本小組構(gòu)建了一個衛(wèi)星繞月軌道以及探月工程的3D打印模型，整個模型由“繞月人造衛(wèi)星”以及“無人月球探測”兩個部分組成，繞月人造衛(wèi)星代表著中國從嫦娥一號到嫦娥五號等的一系列環(huán)繞月球探測工程，火箭代表著中國航天工程在月球的軟著陸以及月球樣品自動取樣返回探測工程。本次構(gòu)建的模型旨在紀念材料學院在航天事業(yè)中作出的突出貢獻，也以此提醒我們探索未知的決心永不動搖。

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

消耗材料質(zhì)量：214g
打印所需時長：15h 54min


作品6：長征五號

設(shè)計理念：
參照長征五號運載火箭進行建模。

消耗材料質(zhì)量：146g
打印所需時長：35h 31min

作品7：長征七號A

設(shè)計理念：
航天技術(shù)是國家綜合實力的重要組成和標志之一，進入空間的能力是綜合國力和科技實力的重要標志。運載火箭則是而今人類克服地球引力、進入空間的唯一工具，是發(fā)展空間技術(shù)、確�？臻g安全的基石。哈爾濱工業(yè)大學一直以來立足航天、服務(wù)國防，為長征系列火箭研究貢獻了自己的力量。本作品以中國載人航天工程中的貨運火箭為設(shè)計思路，1:200粗略還原了長征七號A（代號CZ-7A）。長征七號火箭最早原型是長征二號F/H型（簡稱：長二F換型），即利用長征二號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)動機，即換發(fā)型（H型）。研制一種新型中型火箭，其綜合長征二號F的成熟技術(shù)又同時運用長征五號的新技術(shù)，并賦予新的編號“長征七號”。

消耗材料質(zhì)量：38g
打印所需時長：4h 51min

作品8：房子

設(shè)計理念：
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
打印所需時長：25h 11min

作品9：翻頁時鐘

設(shè)計理念：
基于傳統(tǒng)的翻頁時鐘，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，時分的翻蓋由黑色耗材打印，打印出的翻蓋上有數(shù)字標示，經(jīng)過后期涂色處理，凸顯標示。

采用電控方案實現(xiàn)，時分秒由3個步進電機驅(qū)動，轉(zhuǎn)動比為1：6：60，其中時鐘轉(zhuǎn)一圈，為12小時，分鐘上十位數(shù)轉(zhuǎn)一圈為2小時，個位數(shù)轉(zhuǎn)一圈為10分鐘。

消耗材料質(zhì)量：120g
打印所需時長：30h 55min


作品10：“鼠”式坦克

設(shè)計理念：

本次設(shè)計作品為對于二戰(zhàn)末期德國制造的“鼠”式坦克進行建模。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車現(xiàn)存于世，從而具有很高的知名度，也是對于早期坦克設(shè)計重甲重炮理念的最后嘗試，因此作為建模目標。此次模型將坦克分為車體、底部、炮塔、炮管、履帶等多個部分進行單獨建模，打印后進行組裝，從而使每一部分都能夠以近似長方體的形態(tài)進行打印，可以有效地減少支撐，降低打印的復雜度。此外在炮塔與車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原了進氣孔、觀察鏡、艙門等細節(jié)，更加復原現(xiàn)實，從而盡可能使模型貼合現(xiàn)實形態(tài)。本次模型采用1:90比例進行建模，成品長度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
打印所需時長：33h 11min