大學生自制激光雕刻機

□班永威   劉   迪    文/圖

打開電腦中的微雕軟件，選好自己喜歡的圖案，連接雕刻機與電腦，將手機殼放入雕刻機托盤上調整好位置，啟動雕刻機，幾個簡單的步驟后，一個嶄新的訂制手機殼就呈現在筆者眼前。近日，筆者采訪了黃淮學院“創客空間”的成員、正在讀大三的孟宇飛，他利用一周時間，將廢舊光驅拆卸重組，制作成了一臺微型激光雕刻機。

孟宇飛和他的激光雕刻機。

靈感源于私人訂制

隨著科技日新月異的發展，激光切割機、激光雕刻機等系列激光設備成為近年來流行的新興高科技、先進自動化的加工方式。

與傳統的手工操作相比，激光雕刻機精度高、加工速度快、操作簡單快捷，受到各加工行業的寵愛。黃淮學院的“創客空間”也有一臺大型激光雕刻機，用于實驗研究。

采訪中筆者了解到，因為對科技制作感興趣，孟宇飛上大二時加入了“創客空間”。剛開始，他幫同學做項目，研究制作機器人。去年，他突然對“創客空間”的那臺大型激光雕刻機產生了濃厚的興趣。“平時做實驗經常會用到這臺大機器切割、雕刻，我想，現在人們都熱衷私人訂制，利用激光雕刻機加工雕刻，訂制手機殼、飾品和各種擺件是一個不錯的選擇。”孟宇飛說。

孟宇飛覺得，“創客空間”的那臺激光雕刻機放在家里用于DIY有點兒大材小用，體型龐大太占空間，另外價格也比較貴，家庭使用不太實惠。所以他決定嘗試做一個小型的機器，方便個人使用。

“用微雕軟件設計人們喜歡的Logo、文字等，然后通過微雕機雕刻到手機殼、紙片、小木板上等，滿足人們不同的個性化需求，那將是多么炫酷的事情。”孟宇飛向筆者描述了他對這臺微型激光雕刻機未來應用前景的暢想。

舊光驅變廢為寶

孟宇飛介紹，他制作的微型激光雕刻機是由Arduino板、步進電機控制器、100mW紅色激光器、一路耦合繼電器、高精度舵機、破舊光驅、杜邦線等幾部分組成。

孟宇飛覺得，大部分激光雕刻機的硬件可以利用廢品制作，這樣既能體會到自己動手的樂趣，又可以節省成本。兩個電機是激光雕刻機工作的重點。他先尋找合適的光驅，利用里面保留的步進電機，作為二維運動的動力。這其中需要用到兩個電機，一個平躺著安裝，用作放置雕刻物品的托盤，一個立著安放，用于安裝激光器。

由于不是所有的光驅都適用于激光雕刻機，所以他事先收集了很多舊光驅，逐個試過之后才找到可用的。

孟宇飛回憶，當時他一共拆了4個舊光驅，才把所需的電機收集完成。

除了利用舊光驅收集電機外，這個微型激光雕刻機的外殼也是用廢舊材料、利用工作室的那臺大型激光雕刻機切割而成的。

動動手變廢為寶，成本低廉卻不影響激光雕刻機的工作，制作完成后，孟宇飛覺得很有成就感。

坎坷的獲獎之路

用微型激光雕刻機在手機上雕刻的字。

去年暑假，孟宇飛帶著他的微型激光雕刻機去鄭州參加了河南省“挑戰杯”大學生課外學術科技作品競賽，并榮獲了二等獎。結果是美好的，過程卻是波折的。回憶起這次參賽經歷，他感慨萬千。

孟宇飛告訴筆者，有同學參加過這項比賽，給他描述過以前參賽的場景。“去了比賽場地之后，才發現和我想象的很不一樣！”孟宇飛說，根據同學描述的情況，比賽場地應該設在學校的大操場內，報名參賽的同學拿著自己的參賽編號，按號排隊去評委席向老師演示作品。然而，孟宇飛去比賽的那天，混亂的現場讓他本來興奮緊張的情緒蕩然無存，整個人差點兒蒙了。

“我費了九牛二虎之力，殺出重圍，找到一名老師過來看我的作品。”孟宇飛說，那天賽場安排出了點兒問題，比賽設在了室內，場地比較小，參加小制作環節的一共100多人，現場一片混亂。

“一上午比賽就得結束，時間特別緊。”孟宇飛回憶，當時參賽的人比較多，場地太擁擠，評委老師也沒有辦法坐在那里等同學排號去演示，都是在現場來回轉著看作品。很多評委都是被一大波人圍著，孟宇飛沒有辦法，只能和其他選手“搶”老師。他看準時機將一名評委請到自己的展位后，將作品說明書遞給了評委，并向他展示了激光雕刻機的構造和工作原理。

比賽之路雖然曲折，但收獲很大。在參賽的選手中，孟宇飛的微型激光雕刻機不僅在創新能力上占據優勢，在制作水平、作品未來的發展規劃等方面也獲得了評委很高的評價。老師還就激光雕刻機的功能和雕刻精度方面提了一些建議。

學中做，做中學

由于制作激光雕刻機沒有足夠的技術支持，孟宇飛基本是靠在網絡上查找資料和咨詢老師解決制作過程中的難題。

“最初做激光雕刻機只是想慢慢摸索，沒有想過可以做到什么程度。”孟宇飛說，在他制作激光雕刻機的過程中，出現過很多波折。外殼制作沒有什么困難，但是編制程序和電路設計比較麻煩，他當時翻閱了很多相關材料，又去請教老師，最后問題才得以解決。

制成之后，他又改良過設備。有一次，他用手機殼做實驗，想看看雕刻效果，誰知道手機殼被燒得變了顏色。孟宇飛告訴筆者，雕刻物必須選用合適的材質，否則不但達不到雕刻的效果，反而會損傷原有的物品。由于雕刻機是利用激光雕刻，所以雕刻物品的材質必須和激光匹配。經過很多次試驗，他才挑選出合適的材質。

“學無止境。我一直有一個理念，‘邊做邊學，邊學邊做’。”孟宇飛說，自己的專業知識尚不扎實，在制作激光雕刻機的過程中，可以一邊學習，一邊改進。第一代微型激光雕刻機還不完善，最初由于對激光的使用把握不到位，所以他選擇了小功率的激光器，接下來他會采用功率大的激光器，以提高雕刻精度。另外，他還會對圖紙的導入軟件、兩個電機的靈活度進行改進。

在問及對微型激光雕刻機未來投放市場有沒有想法時，孟宇飛說，他希望在未來的日子里邊學習邊改良，等激光雕刻機功能完善之后再考慮市場應用。

演示過程。

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激光是20世紀初以來繼原子能、計算機、半導體之后，人類的又一重大發明，被稱為“最快的刀”、“最準的尺”、“最亮的光”。

高能量激光里包含大量的能源，可以產生熱量，甚至燃燒物品。激光自身沒有顏色，它的顏色取決于波長，而波長取決于發出激光的活性物質，即被刺激后能產生激光的那種材料。100mW激光器最大只能發出100mW激光，只能在暗色軟材質上雕刻一個印記，而500W激光器可以在多數材料上隨意切割。