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全球最领先的物理实验室3D打印成型

2015-08-01 09:31
seele_jin
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  2012年7月4日,欧洲核子研究中心(CERN)大型强子对撞机(LHC)项目的研究人员发布了一个重大发现:上帝粒子——希格斯玻色子被发现了!这是现代理论物理学中一个至关重要的基本粒子。世界上最大、功能最强的粒子对撞机获得了成功,但它的工作才刚刚开始。

  尽管众多媒体笼统地将之称为大型强子对撞机,真正发挥关键作用的是在LHC里的两个粒子物理探测器。其中一个探测器被称为紧凑μ介子螺线管(CMS),它有几个任务,其中包括寻找额外的维度,以及发现可能组成暗物质的粒子。

  CMS实验的合作者之中有一个名叫James Wetzel的科学家,他是来自爱荷华高能物理系的博士。Wetzel自己正好有一台3D打印机,并拥有3D建模和CAD方面的一些经验。

  “CMS实验是全球领先的物理实验室——CERN的大型强子对撞机上的一个大型试验。”Wetzel解释说,“我创建了一个1:120比例的实验模型,以展示其中的主要活性成分。这个模型的主要作用就是进行演示,并让人们真正看到演讲者正在讨论的、或者一个讲解员试图解释的东西。它比一个数字模型要有用得多。”

  Wetzel使用SolidWorks软件自己创建模型。他根据实验本身获得的基本技术数据报告,得到每个部分的确切尺寸。然后,他使用一台Afinia H480 3D打印机完美地打印出模型。值得一提的是,Afinia H480 3D打印机为我国著名3D打印机厂商太尔时代在美国的贴牌产品。

  “这个模型包括大约20个独立的部分。”Wetzel解释说,“这些端盖(在模型的端部蓝色和红色交替的部件)其实是一个单独的部件,但是我会在3D打印中间切换线材。Afinia上的软件允许你输入多个暂停点,所以我会让它在每一个颜色变化的地方暂停一下。而这个模型中间红色和白色的交替层才是由不同的部件组成的。这些部件每个大约需要10-12小时才能打印完成。”

  但是一不小心,Wetzel的这个小小的兴趣项目就变成了一项艰巨的任务。在看到他的3D模型后,在伊利诺伊州Batavia的Fermi国家加速器实验室的一位外联协调员打电话给他,问他是否有可能制造出70个这样的模型,送给参与CMS实验的美国研究机构,以及20位相关的贵宾。考虑到每个这样的模型每个都需要大约50个小时的3D打印时间,要制作70个这样的模型已经不是一台3D打印机所能办得到的了。

  Wetzel的想法是找专业的公司为他完成这项任务,但他很快就发现,这些公司的报价非常之昂贵,其中有家公司要价13万美元,而另外一家公司的报价甚至达到100万美元左右。

  一怒之下,Wetzel决定自己3D打印出所有70个模型。根据计划,他把6台Afinia H480 3D打印机放在一起,在自己的办公桌上建立了一个微型制造工厂。使用Afinia的优质线材,一种ABS,他精心打印出超过1400件部件,以组装出所有70个模型。Wetzel说,他总共用了大约价值2000美元的ABS线材,这与某家公司100万美元的报价相去甚远。当完成了Fermi国家加速器实验室的这个大定单之后,Wetzel也正考虑向外界公开出售全3D打印的模型,预计价格会是275美元一个。

声明: 本文由入驻维科号的作者撰写,观点仅代表作者本人,不代表OFweek立场。如有侵权或其他问题,请联系举报。

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