浙江机电职业技术学院 310053
水是生命之源，人离不开水，到哪里都需要喝水，这就使储水工具比不可少。但因为瓶装饮用水不可避免需要使用塑料，虽然可以回收利用，但这也将消耗一定能源。同时由于消费者素质高低差距，瓶装水的塑料随地抛扔现象也是存在的，这一定程度上影响了文明城市的建设。我们希望设计一种新型的储水工具--缠绕式便携水囊。该储水工具体积小并可方便携带，可直接固定于手臂之上，可以解放双手。我们选择通过缠绕式便携水囊进行储备饮用水，在一定程度会减少瓶装饮用水的消耗，符合低碳绿色的主旋律。
我们希望通过3D打印技术快速成型水囊主体结构，其中记忆金属弹片为镶嵌在水囊背部。水囊边缘采用压胶技术，密封防漏，双焊接封边工艺提高承压能力。主材料采用新型弹性材料。水管使饮用舒适方便，螺旋盖口用于日常加水倒水以及清洗水囊，开盖时省时省力，密封不漏水。本产品设计的结构合理，功能齐全，使用效果好，是一种可实现智能生产的绿色便捷的缠绕式便携水囊。
在科技高速发展的今天3D打印技术越来越走进我们的生活，渗透到我们生活的各个角落，广泛的运用到工程制造，民用发展，医疗，建筑行业等。而3D打印( 3D prining)技术，又称“增材制造”( additive manufacturing)技术。3D打印是一种与传统的材料加工方法截然相反，基于三维CAD模型数据，通过增加材料逐层制造的方式。其采用直接制造与相应数学模型完全一致的三维物理实体模型的制造方法。3D打印技术内容涵盖了产品生命周期前端的“快速原型”( rapid prototyping) 和全生产周期的“快速制造”( rapid manufacturing)相关的所有打印工艺、技术、设备类别和应用。3D打印技术在生活中运用十分广泛[1]。得益于3D打印技术，赋予了我们设计的产品新的生命和活力。
3D打印技术自动、快速、直接和比较精确，能有效地缩短了产品研发周期，同时不用剔除边角料，提高了材料的利用率，降低生产成本，是一种值得推广的成型技术。然而目前3D打印技术在打印材料上受到一定限制，目前打印材料主要是塑料、树脂、石膏、陶瓷、砂和金属等，能用于3D打印的材料非常有限。但大体来看，3D打印的未来还是可观的，随着3D打印机运用的推广，对其技术发展也有更高的要求，主要表现在对3D打印机的操作便利性和打印完成的实体质量有更严格的要求[2]。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆3D打印技术在商业与服务业的应用，将促使生产模式、商业模式、竞争模式等发生巨大的变革，促进“个性化定制”商业模式的产生，并衍生出新的细分产业，引导新的经济发 展，从而更好地提高人们的生活品质，为人们提供更优质的服务[3]。结合缠绕式便携水囊的设计，我们将采用3D打印进行加工。
对于一个产品，材料是核心，据不完全统计，目前3D打印材料的种类已超过了200种，新型材料的发展日新月异，其中柔性材料也是崭露头角的一新星。知名3D打印服务商Shapeways近日发明一种名为Elasto Plastic的新型弹性3D打印材料。其最大的特点是即使成型之后，仍然具有一一定的柔韧性，支持外界用力挤压、扭曲甚至是拉扯等，并且弹性十足，回弹效果十分出色。有趣的是，它还能够防水，可以作为容纳液体的容器使用。据悉这里材料支持3D激光打印机层层烧结成型。不过它并不耐火、高温和不太适合制作细小的物件。目前它还处理测试阶段。针对水囊的使用要求，同时保证材料的环保与安全性。新型弹性材料Elasto Plastic （热塑性弹性材料）就是本设计所采用的材料，用其来制成的柔软可缠绕式水囊主体部分。
3D打印的方法一般有两种分类方法。第一种按照材料分，分为液态材料（液态树脂固化成形，熔融材料固化成形），离散颗粒（激光熔融颗粒成形，粘结剂粘结颗粒成形），实体薄片（采用光堆积成形，薄片粘结堆积成形）。第二种按成形方法分，基于激光及其他光源的成形技术：如液态光敏树脂选择性固化（SLA）、叠层实体制造（LOM）、粉末材料选择性激光烧结（SLS）、形状沉积成形（SDM）；基于喷射的成形技术（ Jetting echnology），如熔融沉积成形（FDM）、三维打印成形（3DP）、多相喷射沉积（MJD）等[4]。我们将采用FDM成型方法使水囊主体成型，这项3D打印技术由美国学者Scott Crump于1988年研制成功。FDM通俗来讲就是利用高温将材料融化成液态，通过打印头挤出后固化，最后在立体空间上排列形成立体实物。使用这种方式不需要剔除边角料，并且材料利用率高，能够做到较高的精度和很高的复杂程度，大大解放了人的劳动力，并且可以通过计算机的数据采集来进行个性化定制，并且不论什么款式只要设计出来便可输入电脑都可以通过3D打印来制造[5]。另外在本设计利用了记忆金属弹片制成的啪啪圈的自动卷曲功能，在传统水杯的基础上增加了快速折叠与携带的功能，因记忆金属弹片弯曲量大的可以使水杯实现自动折叠。记忆金属弹片为镶嵌在水囊背部。水囊边缘采用压胶技术，密封防漏，双焊接封边工艺提高承压能力。将水囊和啪啪圈的有机结合使水囊具有自动卷曲功能；同时将啪啪圈和水囊设置不同的尺寸和款式，用户可根据需要将水囊缠绕于不同的身体部位,比如手腕、腰部既实用又美观。基于此，本项目计划设计开发这种可实现智能生产的绿色便捷的缠绕式便携水囊。
本项目所创新的缠绕式便携水囊结构更加巧妙、设计更加新颖，并且集多功能为一体；材料简单，制作方便，材料浪费少，具有良好的经济效益。
[1]姚俊峰.3D打印理论与应用[M].北京:科学出版社,2018.
[2]Susmita Bose AB.3D打印技术与应用[M].北京:机械工业出版社,2017.
[3]李彦莹.3D打印技术发展现状分析[J].财富与科学, 2016?,?8?(5):1.
[4]曹国凤.激光加工[M].北京:化学工业出版社，2015.
[5]陈丽华.逆向设计与3D打印[M].北京:电子工业出版社2017.
论文作者:何莎莎 楼洋洋 朱雪铭
论文发表刊物:《成长读本》2018年10月总第35期
论文发表时间:2018/10/18
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