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摘下“月亮”送给你:理工男用3D打印月球灯

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“摘下月亮”只是玩笑话?如果你现在还这么想可就OUT啦!来自清华大学的一群理工男用3D打印技术模拟月球表面,打造出一款缩微版的月球灯。果真是“只有想不到,没有做不到!”
 
  “你能把天上的月亮摘下来送给我吗?”恋爱中的年轻男女总是喜欢用夸张的言辞考验对方的感情。“摘下月亮”只是玩笑话?如果你现在还这么想可就OUT啦!来自清华大学的一群理工男用3D打印技术模拟月球表面,打造出一款缩微版的月球灯。果真是“只有想不到,没有做不到!”

 
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  “3D打印的月球灯是完全按照月球表面的探月照片来还原的,绝对真实。”团队负责人,清华大学汽车系在读研究生王世栋介绍:“月球灯的模型表面由基于灰度图像的3D还原建模技术构成,表面的凹凸明暗通过灯具表面浮雕厚薄的透光度不同表现出来。”
 
  别看他说得很简单,想做出一个百分百还原的缩微月球光是脑洞大开可不够。
 
  月球的表面地势起伏悬殊,要想真实地模拟出月球的样子首先需要一个灰度图,暗处为月海(山谷),亮处为山峰。由于月球绕轴自转的周期与绕地球公转的周期刚好相同,因此我们用肉眼始终只能观察到月球的半个球面,大约占月球表面的59%。其余的41%则显得相当神秘。虽然没有航天器登陆过月球背面,不过关于它的探测数据并不少。
 
  “首先就是根据灰度图复原月球地貌。”王世栋和团队寻遍了NASA(美国国家航空航天局)和各类天文网站,尽最大可能找到月亮的灰度图来精准建模。按照传统的思路,通过灰度图复原月球地貌后,只需要一个强光源来模拟太阳,照射到月球上,就可以得到一个逼真的月亮啦。不过,问题来了:如果我以后想带“月亮”出门,难道还必须配合一个强光射灯才可以?
 
  No No No!这画面简直太不优雅了。那么,换个思路,从反射改为透射又会怎么样呢?暗处为月海(山谷),厚度小,如果是透射反而就会变亮;亮处为山峰,厚度高,如果是透射反而会暗。而且,改为投射后,这个迷你的月球不仅可以用来装饰,还可以用作照明,反倒一举多得。
 
  确定思路后,就要将月亮的灰度图通过代码编辑进行数值化,进而得到一个3D模型。王世栋虽是理工男,但并不是“程序猿”出身,为了加快研发进度,他每天仅睡3个小时,一个星期就把matlab和C语言“攻克”。让团队感到意外的是,程序代码一次性获得成功,离月球灯更近一步。
 
  接下来就进入3D打印的地盘了。王世栋透露,第一次3D打印出来的“月亮”还是存在很多问题的,比如明暗分布失真、疙瘩太多引起密集恐惧症、手感较差、接缝难看等等。前后测试了20多轮,这个3D模型才算是定下来,耗时3个多月。
 
  “由于月球灯的精度过高,直径15厘米的月亮就要打印20个小时,这就需要把机器调校到很好的水平,不然中途出个bug,整个月球灯就报废了,只能重新打印。”
 
  经过1000分钟的盘旋雕琢,打印精度0.2mm以下,堆叠纹理1200层,才能打印出一个月球灯。
 
  这款月球灯可不是王世栋的第一个作品了。1989年出生的他本科毕业于清华大学,后来成为清华大学、德国亚琛工业大学汽车系硕士研究生。2013年,王世栋和清华大学汽车系博士张抗抗等几位志同道合的小伙伴开始创业,利用一个暑假的时间,在学校亲手制作了属于他们的第一台3D打印机。不满足于做出国际水平的3D打印机,王世栋还要做出格调满满的3D打印产品,让3D打印不再是噱头,飞入寻常百姓家。
 
  不必抬头仰望星空,可以直接把“月亮”带回家。科技不再是单调的黑白灰和冰冷冷的金属触感,一捧光就可以温暖人心。

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