摘要
对于建筑学科的学生来说，材料科学和CNC控制机器人是迷人的课题。而能够亲手把自己的一些想法变成好玩并且可以工作的机器作品更是令人兴奋的。有的作品，也许是有趣但没有太多实用价值的，或者追求艺术表达但经不起推敲，或者实用但不够有颠覆性，或许初衷只是为了支持一个学术课题可行性的研究——总而言之，还不是真正的产品，但作品之上，可以看到的是创客们释放的创造力和背后的故事。来自麻省理工学院（MIT）硕士毕业生梁博然的糖3D打印机的实现过程，正是一个这样玩转机械、电子、软件的既有科技智商、又有实践检验还要大胆创新的创客的故事。
正文
同在麻省理工学院学习设计与计算的硕士生梁博然在2015年9月了解到麻省理工学院的媒体实验室（（MIT Media Lab）实现3D技术的新突破，发布了玻璃3D打印机，其能够在1000摄氏度下用熔融的玻璃进行打印。并使得他受到启发，从某种方面而言，糖的材料属性与玻璃非常相似，它们的粘度都会随着温度的变化而变化，而且糖没有玻璃对超高温的要求，梁博然想：为什么不做一个以糖为打印原料的3D打印机呢？
MIT Media Lab的玻璃3D打印
说干就干，经过一个月左右时间的理论准备，今年8月份在一次为期11天的由世界著名建筑学会AAVS（建筑联盟学院）香港主办的以“糖”及“后现代景观”为主题的机器人工作坊里，梁博然带领了12个学生，在Makeblock的DIY 机器人搭建平台上创造了一台以糖原料的神奇3D打印机，借鉴了玻璃3D打印机的窑炉设计，利用重力来传送材料，使得这台3D打印机能够熔化糖，控制在一定的温度，将糖加温到刚好最黏稠时用其逐层构建起非常像玻璃的3D雕塑结构。
MIT Media Lab的玻璃打印（上） VS 梁博然的糖打印（下）
梁博然： 在香港大学获得建筑学系的学士学位后，梁博然现在去了美国攻读美国麻省理工学院（MIT）设计与计算专业的科学硕士学位并于今年7月毕业。
学生作品
学生作品
学生作品
学生作品
这些颜值超高的3D打印作品就来自这个为期11天的机器人工作坊，全部的机械构建得到了知名的DIY机器人搭建平台Makeblock的赞助。参加工作坊的学生能学到关于CNC控制理论、机器人技术和3D打印的知识。在工作坊期间，他们能够使用这台糖3D打印机创建雕塑一般精美的糖果。
甜美的糖3D打印机的大部分机械搭建来自Makeblock，CNC使用GRBL的開源三轴控制器。通过USB，可发送G代码来控制三个步进电机。程序加载运行在Arduino Uno。
打印喷嘴和糖的存储罐是定制的。这一部分的设计要求很高，比如这个存储罐需要具有水密性，它要能够承受高达150摄氏度的温度，并需要有专门的发热部件来维持糖的温度，还需要能够保温。此外它的底部需要与喷嘴连接，并需要一个热电偶，整个组件还要能够便于清洗。
糖3D打印机使用工业温度传感及控制器和软性加热板，来设置目标温度，实时监测，不够的话自动打开加热板
在创建整个项目时很多工具是必须要有的。Makeblock组件可以容易组装在一起,能够帮助减少制造零配件时间。研究常需要实验了几次才成功，预算常常是机器价值的好几倍。Makeblock 机械件可以随意拆开组装，不像定制的机械件，失败就得重做，減省一笔费用。用Makeblock 平台搭建机器人，可以减少开发的成本和方便地随时修正和调整。水射流切割机用于制造铝质部件，Rhino5.0软件则用来设计个机器和定制化的部件。
这款糖3D打印机除了能够打印彩色雕塑以外没有任何实际的用途。打印出来的雕塑因为太不健康并不适宜食用，，而且在高湿度环境中还会溶化、吸引有害的昆虫等。但是，梁博然发明它的真正目的是引导和启发学生学习3D打印技术，理解复杂的CNC控制机器人和迷人的材料科学，并深入理解作为这两门科学结合的产物的3D打印机。
梁博然和他带队的香港学生与糖3D打印机彩打的雕塑作品合影
据笔者与梁博然了解，这个项目他参考了玻璃打印项目的解决方案，设计思路也遵循了“拿来主义”，玻璃打印项目花费了1-2年，而糖打印站在前人的肩膀上，前后也就用了1-2个月，加上梁博然自己本身有丰富的CNC机器设计经验，又用了Makeblock材料和平台，设计完成很快。另外朋友也参与了玻璃打印机项目， 任何问题可以请教，还参考了玻璃打印机的相关学术论文。这些都大大帮助了梁博然的糖打印机的快速实现。
毕业后他留校MIT担任研究员，并有计划继续探索糖3D打印的改进空间。目前3D糖打印的速度较慢，如何考虑重量，和温度，头的孔的大小的影响，来考虑优化速度会是梁博然要继续研究的方向，又比如如何改善它的进料系统，采用高压挤出的方式而不是依靠重力作用，把喷嘴做得小一点，从而可以实现更高的打印分辨率和更快的给料速度。另外在不平台的床上打印也将是另一个有趣的实验。梁表示在今年内发布学术文章，让更多后来人了解和借力他的发现和成果。
拥有想法变为现实的能力，会选择最便捷有效的方式来实践自己的想法，乐于传承和学习，又善于分享和迭代，通过分享进行迭代，如此往复，把机器越做越好，这就是真正的创客们推崇和践行的开源精神吧。