3D打印技术在物理实验装备维修中的应用

郑旖

摘要：3D打印技术的迅速发展，为物理实验装备维修提供了重要的保障能力，例如电火花打点计时器压纸盖、螺旋测微器止动旋钮和机械停钟按钮等替换品的制造。3D打印技术只需将数字化“模具”的三维数据，通过3D打印机，便能迅速投入生产，只需很短的时间，便能将数字化“模具”快速打印出来。利用3D打印技术，可以实现“一个人就是一家工厂”梦想。

关键词：3D打印技术;物理实验装备;维修;应用

我们在进行物理实验过程中，难免会遇到实验装备的损坏现象。当我们进行实验装备维修时，很多时候会遇到这样的情况：损坏的零件使用传统的工具无法制造，很难找到或买到合适的零件替换。由于没有合适的零件进行维修替换，我们只能把损坏的器材放置存储。如今，3D打印技术的迅速发展，为物理实验装备维修提供了重要的保障能力。

3D打印技术始现于20世纪末期，这种技术的运行基础就是数字模型文件将材料的制造技术转换为数字化的过程[1]。3D打印技术具有生产方式简单、打印时间短、相对成本低、主动性和灵活性强、高效率、产品千变万化的特点[2]。它不需要依靠传统的模具，也不需要运用大量的机械设备，只需要将设计者设计的数字化“模具”的三维数据，通过3D打印机，便能迅速投入生产，只需很短的时间，便能将数字化“模具”快速打印出来，因此，3D打印技术又叫快速成形技术。利用3D打印技术，可以实现“一个人就是一家工厂”梦想[3]。

3D打印技术尤其适用于小型号且小批量的装备生产，这一点正好迎合了物理实验装备维修的需要[1]。下面以部分物理实验装备为例，介绍3D打印技术在物理实验装备维修中的应用。

一、电火花打点计时器压纸盖的制造

电火花打点计时器的结构如图1所示，在物理实验中，电火花打点计时器损坏最多的情况是压纸盖的弹性卡断裂。由于弹性卡断裂后无法压住纸条，影响整台电火花打点计时器的工作。由于用万能胶粘合断裂面效果不佳，又很难买到配套的压纸蓋替换，只能用橡皮筋临时固定，对实验效果造成一定影响。如今，利用3D打印技术便可以解决压纸盖的问题。笔者通过SolidWorks建模软件设计的压纸盖数字化“模具”如图1所示，3D打印机打印的压纸盖实体如图2所示。

二、螺旋测微器止动旋钮的制造

螺旋测微器的结构如图1所示，在物理实验中，我们会遇到止动旋钮损坏的情况。由于止动旋钮很小，损坏后不易粘合，传统工具很难制造，也很难买到合适的旋钮。止动旋钮损坏后，在取下被测物体后，无法固定测微螺杆的读数，影响读取实验数据的准确性。如今，利用3D打印技术便可以快速制造一个新的止动旋钮出来。笔者通过SolidWorks建模软件设计的止动旋钮数字化“模具”如图1所示，3D打印机打印的止动旋钮实体如图2所示。

三、机械停钟按钮的制造

机械停钟的结构如图1所示，由于实验室现有的机械停钟的按钮是塑料按钮，在实验过程中，会出现塑料按钮槽口被压裂的情况。由于按钮很小，传统工具很难制造，也很难买到合适的按钮替换，没有按钮的停钟很难按压，只能放置存储。如今，利用3D打印技术，便可以轻松制造替换的按钮出来。笔者通过SolidWorks建模软件设计的按钮数字化“模具”如图1所示，3D打印机打印的塑料按钮实体如图2所示。

3D打印技术是一项颠覆性的创新技术，它为提升信息化条件下的物理实验装备维修保障能力和推动物理实验装备维修保障变革创新提供了重要的技术手段和理论支撑[3]。3D打印技术实现了物理实验装备材料的数字化，只要计算机中存储了相关的设计“模具”数据，就可以利用这些数据进行生产。因此，传统的物资存储就转变成了设计“模具”数据的存储，这样大大节约了存储的空间，节约了运输时间，也有效地削减了成本，这也是物理实验装备维修的一大突破[1]。在未来的物理实验装备维修保障领域，3D打印技术必将发挥举足轻重的作用[3]。

参考文献：

[1]莫伟东.3D打印技术及其在航空装备维修中的应用[J]，产业与科技论坛，2017年第16卷第24期

[2]叶园;阮鹏.3D打印技术在汽车维修中的应用研究[J]，科技展望，2016/22

[3]郭继周;吴集;邓启文.3D打印技术对装备维修保障的影响与对策[N]，装备学院学报，2016 （4）：第27卷第2期