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[第一届线上比赛] 莒县刘官庄镇中心小学-3D飞越-乐真楼

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5050 jxmzt7122 发表于 2018-6-19 21:24:31
第一:成员介绍
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       3D打印千万颗播种计划”的提出与实施,为广大青少年拓宽了成长空间,为莘莘学子的开拓创新、不断探索提供了新方法、新途径。随着3D打印技术在莒县的推广实施,莒县刘官庄镇中心小学积极参与,第一时间成立了以“学3D,用3D”为主旨的“3D飞越团队”,引领学生们掌握3D打印技术,提高科技创新能力。“3D飞越团队”自成立以来,坚持每周三次培训活动,注重学生能力培养,激励学生特长发展,很快成为学校的明星社团。在2017中国3D打印“科技创新”设计大赛莒县分赛中,各参赛队员充分发挥自身特长,通力合作,最终以总分第一的成绩获得团队一等奖。
       “3D飞越团队”口   号:放飞梦想  超越自我
       “3D飞越团队”指导老师:庄需花、宓西广、荆学艳
       “3D飞越团队”成   员:宓子婷、朱姿霖、鲁成硕、宓子涵
       成员介绍:
       宓子婷,本次模型设计主力队员,喜欢阅读、绘画、3D打印设计,多次参加紫熙童子军特训营活动。在首届山东省发明创新大赛中设计的创意车模荣获特等奖。
       朱姿霖,本次模型设计辅助队员,喜欢阅读、无人机、3D打印设计,参加2018期紫熙童子军特训营活动并担任小队队长。在山东省中小学创客大赛日照分赛中以第一名的成绩取得省赛资格。
       鲁成硕,本次模型设计辅助队员,喜欢围棋、无人机、3D打印设计,多次参加紫熙童子军特训营活动。在首届山东省发明创新大赛无人机障碍赛中荣获二等奖,在山东省中小学创客大赛日照分赛中以第二名的成绩取得省赛资格。
       宓子涵,本次模型设计辅助队员,喜欢阅读、写作、3D打印设计。作文《梦为努力浇了水》在第十一届“文心雕龙杯”全国校园文学艺术大赛中荣获一等奖。
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第二:作品介绍
       本届比赛的主题是“标志性建筑还原”。一开始感觉心目中的标志性古建筑有很多,当真正选择一个建筑来做的时候,又感到有点无从下手,最后决定利用3D打印来制作大家经常看到的——我们学校的标志性建筑——乐真楼。
       莒县刘官庄镇乐真楼是全面改薄项目工程,2016年7月开工建设,2017年9月完工并投入使用,该楼主体框架结构,4层,长63米,宽20米,建筑面积4990平方米,投资643万元。该楼的启用,彻底解决了学校学科专用教室和教学公共用房不足的问题,极大地改善了学校的办学条件。
       乐真楼整体设计效果图:
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       乐真楼打印成品图:
18.jpg

       在作品的设计过程中,我们充分发挥所选建筑物就近的优势,首先进行了实地查看、现场测量,接着讨论确定设计比例。在确定设计比例时,我们有点纠结,到底是设计一个外型美观的建筑物模型呢?还是设计一个无论外部形态、还是内部构造都清晰可见的标志性建筑呢?
       最终,我们还是决定进一步发挥设计就近建筑物的优势,设计一个外部细致美观,内部清晰可见的标志性建筑物。为此我们决定外墙单独设计,采用双色、三色打印;内部逐层设计,以确保每一个框架、每一面墙、每一扇门窗都跟真实的建筑物一样。
       乐真楼外墙设计图:
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       乐真楼内部构造设计图:
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       乐真楼设计时的图片:
3.png

       因为我们设计的模型相对较大,细节体现较多,致使一体成型打印支撑太多,为了使打印出来的标志性建筑模型更加清晰,减少支撑材料浪费,因此采用了分层分段打印的方式进行。同时,为了模型的整体牢固性,我们在打印基础层时,将所有的竖桩全部打印出来,其它各层利用相减命令,将有竖桩的地方减去,这样其它各层打印后,直接插入基础层的竖桩即可。在分段打印时,我们将基础层、第三层、顶层分2段打印,第二层、第四层分3段打印,这样能使打印后的模型在插入基础层的竖桩时相互错开连接,不易散落。
       打印时的照片:
打印6.jpg

       因模型在细节方面体现过多,打印时常有拉丝、粘连现象出现,这给模型打印后的处理和组装造成了一定的困难。设计时,在外围所有竖桩上都设计了凹槽,但打印出来后,卡槽并不明显,再加上打印时出现了变形、走样等情况,使外围竖桩不能完美地与内部结构连接,从而使外墙的插入不够牢固,因此在组装外围竖桩与外墙时,很多部位借助了粘合剂进行了粘连。
       打印后期处理:
后期处理5.jpg

       为了凸显乐真楼外型的细致美观,我们认真探索3D打印原理,努力实现多色打印,尽量使用材料的原有颜色。在打印外墙时,我们实现了内白、外橙、字蓝的三色打印效果。但由于外型设计细节太多、换料时机难以把握等问题,尚无法做到全部依靠材料颜色。整个模型,包括内墙颜色、外墙颜色及大部分字体都采用了材料原色,局部使用了丙烯颜料涂色进行补充。
       打印中的外墙:
打印41.jpg

       完成三色打印的外墙:
31.png

第三:作品难点介绍及解决方案
       1、为实现设计模型的内部结构清晰可见,致使模型设计较大,不能一体成型。
       解决方案:为达到突显细节的设计效果,使模型设计过大,同时为了减少过多支撑造成的材料浪费,我们在打印模型时采用逐层分段打印,整个模型共分为17个部分打印(基础层2、二层3、三层2、四层3、顶层2、楼顶层1、北墙1、南墙1、东西墙1、楼名1)。
       2、模型分层分段打印后的组装问题。
       解决方案:为了便于组装,实现组装后的整体连接性,我们在打印基础层时,将所有的竖桩全部打印出来,其它各层利用相减命令,将有竖桩的地方减去。这样其它各层打印后,直接插入基础层的竖桩即可。同时,在分段打印时,我们将基础层、第三层、顶层分2段打印,第二层、第四层分3段打印,这样能使打印后的各层模型在插入基础层的竖桩时能够实现连接处相互错开,不易散落。
设计时,本想使个外墙与框架实现卡槽连接,在每根竖桩上都设计了凹槽。但打印出来后,卡槽并不明显,再加上打印时出现了变形、走样等情况,使外围竖桩不能完美地与内部结构连接,从而使外墙的插入不够牢固,因此在组装外围竖桩与外墙时,很多部位借助了粘合剂进行了粘连。
       3、模型外型的细致美观、颜色等问题。
       解决方案:为实现模型外型的细致美观,充分展现3D打印技术,我们努力探索多色打印,尽量使用材料的原有颜色。在打印外墙时,我们实现了内白、外橙、字蓝的三色打印效果。但由于外型设计细节过多、换料时机难以把握等问题,尚无法做到全部依靠材料颜色。整个模型,包括内墙颜色、外墙颜色及大部分字体都采用了材料原色,局部使用了丙烯颜料涂色进行补充。


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