正在制作的骨盆縮小版模型

軟件中的骨盆3D圖。

　　用打印機打出一個塑料人體骨盆，這聽起來像是科幻電影的一幕，卻已經真實出現在青島2中校園里。2中新學期啟用了工程坊實驗室等創新實踐中心，配備了3D打印機、三維掃描相機、快速成型設備等一系列裝備，而這也是全省首個設在中小學內的3D打印實驗室。記者4月16日對該實驗室進行了探訪，發現從動物卡通模型到復雜精密的工業齒輪，都可以直接打印出來，這讓親自動手操作的學生大呼“神奇”。

　　先掃描骨盆再分析數據

　　16日上午，當記者進入工程坊實驗室時，2中高一學生賀奕雄正在電腦上忙著看三維立體骨盆設計圖。他說：“這是用三維掃描相機對人體骨盆模型進行掃描，輸入電腦以后再進行數據分析，然后輸入到3D打印機里面，機器就開始自動打印了。”

　　聽似簡單的數據分析，卻讓賀奕雄吃了不少苦頭，“我大約用了6個小時進行設計，因為很多細微地方都要求很精確，失敗了很多次才設計出大體形狀，接下來還要用6個小時進行打印，總共要用12個小時左右的時間，我打印的是縮小版骨盆，打印時間更短，如果是1：1比例的仿真，耗時要更長。”賀奕雄邊說邊指著一旁的快速成型設備，“里面還看不出形狀，現在只打印到第10層，要打印300多層才能成型，而普通打印只是打印一層。”

　　“現在材料都是塑料，假如換成人體細胞進行打印，就可以造出人體器官，進行器官移植。”賀奕雄說。

　　實驗室設備身價不菲

　　在工程坊實驗室不大的空間里面，卻擺放著大大小小好幾臺機器，學生宋璨對這些機器一一進行了介紹，首先是熔融擠壓快速成形設備，可以在幾個小時內利用三維CAD設計的圖形直接生產出復雜零件。

　　宋璨還重點介紹了一臺三維掃描儀，這臺機器是用來偵測并分析現實世界中物體或環境的形狀(幾何構造)與外觀數據(如顏色、表面反照率等性質)，在虛擬世界中創建實際物體的數字模型。

　　另外，還有可以打印永久標記的激光打標機、“雕刻”內部圖案的激光內雕機、以及用于切割和雕刻激光切割機。工程坊實驗室負責老師許鵬飛說，這些機器個個身價不菲，總投資在200多萬元，他此前是到西安交通大學進修了一個星期，專門學習如何操作這些機器，回校以后又用了很長時間進行機器調配，才把實驗室建立起來。

　　打印齒輪精確到0.1毫米

　　在建立這個實驗室以后 ，青島2中30多名高一學生自發組成了“3D 打印工藝社”，并在實驗室里面陳列著他們親手通過3D 打印制作的物品：駿馬、象棋棋子、喜羊羊，以及構造復雜的行星齒輪。

　　據了解，行星齒輪因為大小齒輪間相互咬合，運轉起來就象太陽系中的行星而得名，是工業生產中的基礎零部件。“要讓齒輪正常運轉就必須很精確，我們動手做的這個齒輪能夠精確到 0.1毫米，如果是更為先進的3D 打印設備，那么精度能夠更高。”學生劉志帥介紹，要做好這個行星齒輪需要運用數學和物理知識，還要具備空間想象力，制作起來并不容易。

　　許鵬飛介紹，3D打印原理“分層制造，逐層疊加”，就是讓材料逐層堆積，“自然生長”成三維實體，不需要機械加工，就能直接從設計好的計算機圖形數據當中生成任何形狀的物體，因此可以先在計算機上進行十分精確的設計，再進行3D打印。

　　65萬個光點雕出孔子像

　　王立辛和楊琦兩名學生還現場給記者展示了如何操作激光內雕機，這臺機器是將兩束激光從不同的角度射入玻璃中，準確地交匯在一個點上。兩束激光在交點上發生干涉和抵消，其能量由光能轉換為內能，放出大量熱量，將該點在玻璃內融化形成微小的空洞，最后這些空洞就形成了所需要的圖案，從而在內部就完成了雕刻。

　　只見兩名女學生先在電腦中調出孔子全身像，然后把有機玻璃柱放入激光內雕機，散發著綠色光芒的激光就開始當起“雕刻師”，不到6分鐘時間，一個完整精細的孔子像就被雕刻在玻璃柱內。

　　“這個孔子像總共用了65萬個光點匯集而成，我們還能制作更為復雜的大樓、人臉，以后可以用三維掃描儀先掃描下人臉，然后接著雕刻到玻璃內，從而做出一個有紀念價值的工藝品。”王立辛說。

　　目的是進行創新人才培養

　　2中工程坊實驗室是全省首個設在學校里面的3D 打印實驗室，除了工程坊實驗室，青島2中還建立了能模擬各種機器原理的慧魚工程創新實驗室，以及機器人創新實驗室，這3個實驗室每學期可以接受100人進行創新課程的教學任務。2中學生創新發展辦公室主任矯蕾表示，未來2中將建立人體健康、生物、化學、現代儀器等10個創新實驗室，將與一些高校、醫院和企業進行合作。

　　“教育的根本目的在于實現學生真正發展，而不是追求更高的升學率，學校不應該只是簡單傳授給學生知識和經驗，而是教會學生如何進行創新式思維，我們設立這些實驗室目標，就是培養具有創新精神和實踐能力的人才，我們也歡迎外界有條件的企業 、科研機構前來合作。”2中校長孫先亮表示。

　　他說，青島2中已經整合了學生各類創新活動，為學生搭建起科學創新平臺、機器人及模型創新平臺、工程創新平臺、創意發明平臺、環保及能源創新平臺等五大類創新活動平臺，2中將圍繞這些創新平臺積極組織指導學生參加各類比賽、開發相關校本課程，給學生創新素養的提升提供發展空間。