“一個專升本的學生干了博士生的活”95后“回爐再造”成功研發(fā)工業(yè)級3D打印設備
高考發(fā)揮失常,在高職努力練技術投身創(chuàng)業(yè),恰巧與3D打印結緣,為了“回爐再造”,考取專升本并潛心科研、攻克技術難關……25歲的錢陣的人生經(jīng)歷似乎要比同齡人更加豐富、曲折。
前不久,畢業(yè)于安徽信息工程學院的他迎來了人生的“高光時刻”——他領銜的“科創(chuàng)3D——開啟工業(yè)級3D打印的中國造”項目獲七屆中國國際“互聯(lián)網(wǎng)+”大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)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,和他一起同臺競技的,大多是全國知名院校的碩、博團隊。

“ 沉甸甸”的金獎背后,是安徽信息工程學院(下稱“安信工”)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育改革成果的體現(xiàn)。該校是由人工智能頭部企業(yè)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(yǎng)模式,探索開設工商管理專業(yè)新方向(創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)方向)(下稱“創(chuàng)業(yè)班”)。當年在創(chuàng)業(yè)班的專升本考試中,筆試和面試各占150分,面試則主要考察學生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力,被視為安徽前所未有的突破和創(chuàng)新。
錢陣就是首屆創(chuàng)業(yè)班學生,當年帶著創(chuàng)業(yè)想法和基礎報考了該校,在校期間成功研發(fā)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(xiàn)所有零部件100%國產(chǎn)化。對此,科大訊飛董事長劉慶峰贊嘆道,“一個專升本的學生干了博士生的活。”
目前,錢陣留在學校創(chuàng)客廣場繼續(xù)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(chuàng)業(yè)小伙伴們應接不暇。
創(chuàng)業(yè)靈感來于車間機床的磨練
我國的3D打印產(chǎn)業(yè)已全面進入工業(yè)化發(fā)展。2020年,全國3D打印產(chǎn)業(yè)規(guī)模為208億元,其中,3D打印設備產(chǎn)業(yè)規(guī)模93億元。但一直以來,中國工業(yè)級3D打印機存在打印成型速度慢、精度低、核心部件系統(tǒng)依賴進口等問題。
2016年,還在滁州職業(yè)技術學院讀大一的錢陣就萌發(fā)了革新3D打印技術的念頭。創(chuàng)業(yè)團隊剛組建時,只有5名同學,對很多思路還摸不著頭腦,只能從打造硬件開始嘗試。
由于手頭沒資金,一些打印機零部件需要錢陣自己加工。大一下學期,錢陣一有空就去實訓車間里轉(zhuǎn)悠,觀察其他老師上課,想學車床知識和技術。
實訓老師見狀問他:“同學,你是不是想學這個?”
“是的,我想學,我想創(chuàng)最優(yōu)!”錢陣答道。
“絲”是機械行業(yè)對0.01毫米的俗稱,“一絲車八刀,刀刀見鐵屑”被稱為車床工人最高境界,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(fā)起挑戰(zhàn)。別人在用好的車刀練習時,他待在一旁專門挑撿被撞壞的、報廢的車刀,一撿就是一大捆,他一遍遍修復、打磨,覺得“這樣更有挑戰(zhàn)性”。
最終,學校一位資深老師評價:“錢陣磨出的的精度和有十年經(jīng)驗的老師傅磨出的相差無幾,他車床工藝的精度已經(jīng)超過一般工廠的工藝要求”。
大一,錢陣也包攬了學校車床、銑床、CAD設計、三維建模等所有技能大賽的冠軍,所有專業(yè)課平均分保持在92分以上。
不滿足于現(xiàn)狀的他決定去精密儀器公司做兼職。剛到公司,他注意到,一款奧地利進口機床的出料口設計不夠科學,于是和老師傅說了自己的想法。隨后,他找了一些紙盒子壘在出料口,改變了出料方式。試用了一個月后,公司最終按照錢陣的想法重新改進了出料口的工藝。因此,他又被調(diào)去另一家工廠做鉗工,一周時間,勝任了車間所有崗位。
“企業(yè)追求效率,所以我在編數(shù)控車床的程序時,追求‘一刀進,少抬刀甚至不抬刀,速度快,加工精度高’。”得益于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”。
后來,在帶領創(chuàng)業(yè)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(chǎn)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(chǎn)品應用拓寬到工業(yè)、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。
他算了一筆賬:打印同等數(shù)量產(chǎn)品,需要100臺普通打印機,如果運用自己的技術,只需要34臺。對于企業(yè)來說,能一次性減少近900萬固定資產(chǎn)投入,每臺設備每年比進口設備節(jié)省必要消耗品成本15萬。
打破思維慣性 做“原創(chuàng)”整機研發(fā)
5年多來,他歷經(jīng)上萬次的軟硬件研發(fā)、測試。2019年,一直在觀察行業(yè)動態(tài)的錢陣發(fā)現(xiàn),大多數(shù)企業(yè)都是從國外進口打印設備核心配件,因此,國內(nèi)對打印結構、路徑原理等研究依賴于慣性思維。
他決定從打造“原創(chuàng)”的激光器入手,力求提升打印精度。研發(fā)過程中,錢陣必須學習前沿技術,他曾托國外的朋友幫助搜集核心部件學習資料,但一家外國企業(yè)卻出價一百萬。錢陣無奈,只能瀏覽網(wǎng)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(wǎng)上的相關書籍和視頻要收費,只能在網(wǎng)上限時瀏覽。他就快速點擊翻閱,拼命把內(nèi)容記下來。因此,他的記憶力也大幅提升。
研究資料的缺失,反倒讓他跳出了傳統(tǒng)的定式思維,自主研發(fā)出“閉環(huán)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。
“我打個形象且通俗的比方,在3D打印系統(tǒng)中,振鏡是核心的中樞部件,如果將其比作人的心臟,那么激光光束就能比作血液。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。
不過,研發(fā)過程中,不斷有質(zhì)疑聲傳來——“你一個專升本的學生,搞什么科研?”面對質(zhì)疑,錢陣并不在意。“我的信條就是走自己的路,將每一項技術、每一個理念學到極致。”
雖然有了原創(chuàng)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(jīng)常燙傷了他的手,鐵屑也扎進肌肉里,但他醉心工作,絲毫沒有察覺。一星期后,才注意到,手部傷口已經(jīng)化膿。
研發(fā)過程充滿了不確定性,有一次打印高強度特種材料時,錢陣發(fā)現(xiàn),無論如何調(diào)試,機器一直不運行,忙活一整天都找不到原因,他就耐下性子,一遍遍調(diào)試摸索、仔細查看。他最終發(fā)現(xiàn),是機器的一個不起眼的小參數(shù)和某項材料性能有偏差。打那以后,問題迎刃而解。
新型設備的顛覆性變革在于,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。他另辟蹊徑,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。
有了以上技術基礎,他一鼓作氣,憑借長期積累的機械制造經(jīng)驗,設計模型、反復測試,最終自主研發(fā)出算法、主控板及控制系統(tǒng),相當于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(tǒng)上長期壟斷的局面。至此,“原創(chuàng)”整機研發(fā)大功告成。
“錢陣造出新型3D打印整機的經(jīng)歷,體現(xiàn)了大學生創(chuàng)業(yè)者的逆向思維、工程積累、工匠精神和產(chǎn)品意識。”安徽信息工程學院院長吳敏評價道。
創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育的意義是什么
“在創(chuàng)業(yè)班進一步學習和孵化,讓我的創(chuàng)業(yè)不斷檔,越來越系統(tǒng)。”錢陣說,考上專升本以后,他與不同專業(yè)的師生交流,創(chuàng)業(yè)團隊也擴充至二十余人,囊括機械設計與制造及其自動化、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(yè)的學生。
學校則依托創(chuàng)業(yè)孵化基地,予以環(huán)境營造、導師指導、政策扶持等支持,助力錢陣的項目成長。每當打印出一個新產(chǎn)品的時候,錢陣也會主動找機械學院的專家探討精度問題。管理學院對他開辦企業(yè)給予指導和關注。“我們學習如何推銷產(chǎn)品及定價時,用到了管理經(jīng)濟學的知識,團隊還學會了看公司財務報表。”
“平時,學生通過模擬軟件學習公司注冊、管理、運營等內(nèi)容,考核方式也接地氣,除了理論,還重點考核項目流水、營業(yè)額、行業(yè)認可度、團隊成員合作能力等指標。”吳敏介紹,創(chuàng)新班的課程設計、培養(yǎng)方案與傳統(tǒng)四年制本科教學不同,從初創(chuàng)意識到運營方案,再到產(chǎn)品市場,圍繞企業(yè)的發(fā)展歷程來專門設計課程。
同時,創(chuàng)業(yè)班吸納國企、民企總監(jiān)以上級別的高管成立專家?guī)欤谥苯觽鞯朗跇I(yè)的同時,還能給項目提供一些實際幫助。科大訊飛的高級專家團隊就對錢陣的項目進行了專業(yè)輔導。10月下旬,科大訊飛相關部門專程來考察投資。未來,團隊將在醫(yī)療、航空航天、快速原型開發(fā)等領域拓展業(yè)務。
今年,創(chuàng)業(yè)班新招95名學生,一進校就申報了26個創(chuàng)業(yè)項目。據(jù)統(tǒng)計,三屆創(chuàng)業(yè)班共招生262人,共53個項目正在孵化期,學校為每個項目配備創(chuàng)業(yè)導師。
早在5年前,學校構建了創(chuàng)業(yè)教育三層金字塔體系。人才培養(yǎng)成效究竟如何?“互聯(lián)網(wǎng)+”大賽不僅是對學生創(chuàng)業(yè)、商業(yè)、職業(yè)素養(yǎng)等能力的全方位檢驗,也是對學校教育體系、教育質(zhì)量、科技成果轉(zhuǎn)化與應用能力的國家級大考。 今年,該校報名的參賽項目有627項、參賽學生2491人,各項數(shù)據(jù)均創(chuàng)歷史新高。共36個項目獲得省賽入場券,23支隊伍晉級省決賽,并取得了4金19銀的優(yōu)異成績,獲獎數(shù)位列全省前列。
“大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)成功率或許不高,但能培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神和動手能力,涵養(yǎng)他們能拼肯干的品質(zhì),讓他們經(jīng)歷一番折騰,今后進入企業(yè),或是當上職業(yè)經(jīng)理人時,能夠獨當一面,這才是創(chuàng)業(yè)教育的意義所在。”在吳敏看來,高校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育、培養(yǎng)一定要和地方產(chǎn)業(yè)發(fā)展結合起來。把現(xiàn)代工廠設備搬進實驗室,學生直接上手,模擬工業(yè)環(huán)境。
“學校將和蕪湖市政府聯(lián)合共建創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)學院,吸納更多有創(chuàng)業(yè)基礎和經(jīng)驗的學生前來就讀,孵化、扶持他們的創(chuàng)業(yè)項目,為地方發(fā)展培養(yǎng)更多產(chǎn)業(yè)工程師與青年創(chuàng)客。”他說。


錢陣研發(fā)的3D打印機。受訪者供圖
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