陳琪佳 陳立新 陳愛蘭

項目摘要

便攜式球體印刷章克服了傳統(tǒng)印章通常只能在平面上進(jìn)行壓印的局限性，廣泛應(yīng)用于圣誕球、乒乓球等球體圖案印刷，也可以在其他形狀的凸面上印刷，比如洋蔥形、橄欖形等。其特點是：制作簡單方便，同一尺寸的印章可以在不同尺寸的球體上印刷；一次可以同時印刷多種顏色；印刷的最大面積可以達(dá)到半個圓球；印刷的圖案位置準(zhǔn)確，而且方便快捷。此印刷章以空心半球為依托外殼，以氣球皮作為章面，具有伸縮性，以光敏材料作為印色塊，顏料儲存量大，以海綿作為緩沖底層，利用擠壓形成不同尺寸的凹面,使凹面上的印色塊與凸面球體相吻合。

選題背景

我的家鄉(xiāng)瑞安是著名的工藝品之鄉(xiāng)，主要生產(chǎn)圣誕飾品出口歐美國家。以前，我隨媽媽到這些工藝品廠參觀，都會看見叔叔阿姨們聚精會神地在白色泡沫球上繪畫，將泡沫球裝點得非常漂亮。但是,和這些叔叔阿姨們聊天后才知道，長期從事這項工作的人都患有不同程度的頸椎病。因為他們每天都是用同一姿勢拿著畫筆在球體上繪畫。長年累月的繪畫使他們的肩膀酸疼，導(dǎo)致頸椎勞損。看著這些叔叔阿姨這么辛苦，我想能否用機(jī)器印刷代替手工繪畫呢？于是，我查閱了相關(guān)網(wǎng)站，發(fā)現(xiàn)球體印刷機(jī)器的價格高，通常在幾萬到幾十萬元不等，印刷機(jī)器的體積大而且耗電，不適合家庭式作坊。所以，我想設(shè)計一種既簡單又方便的球體印刷章來代替手工繪畫。

設(shè)計思路

先設(shè)計一個印章外殼，這個外殼為半球形，章面為平面但具有伸縮性。然后將印色塊粘在章面上，利用擠壓形成不同尺寸的凹面,使凹面上的印色塊和凸面球體相吻合。

研究過程

我設(shè)計的印刷章進(jìn)行了總共6次制作及改進(jìn)。首先是印章外殼的3次制作及改進(jìn)，隨后又進(jìn)行了印色塊的3次制作及改進(jìn)。

印刷章外殼的3次制作及改進(jìn)

制作印刷章外殼的第一個難點就是怎樣使印刷章的章面和球體凸面相吻合。我想這個印刷章的章面應(yīng)該要有伸縮性，而且它依托的外殼和球體差不多，要有弧度。所以，我選了一個空心半球作為印章的外殼，用一塊彈力好且有一定厚度的橡膠皮作為章面?？墒前肭虻倪吘壓拖鹉z皮接觸的面積太小，而且橡膠含有一定的油脂，無法粘在半球上，只好改用透明膠帶，將橡膠層粘在半球上。試著用手指擠壓橡膠章面，伸縮性很好，于是在頂部用熱熔膠粘上一個手柄。這樣第一個球體印刷章的外殼就完成了。這次制作的印章外殼存在比較明顯的缺點：橡膠太厚，含有油脂，不容易固定在半球上；橡膠的取材不太方便；印章的外觀很粗糙，不美觀。

針對上述缺點，我進(jìn)行了第2次印刷章制作。我上網(wǎng)查了很多資料，并且咨詢過很多人，始終沒有找到理想的材料。我曾試過用襪子、醫(yī)用手套做章面，但襪子容易臟，手套伸縮性不好。后來我想到用氣球皮做章面。試驗后發(fā)現(xiàn)，它的伸縮性和橡膠一樣好，而且取材方便，非常符合章面的要求，只是經(jīng)過多次印刷后，氣球皮容易破裂，因此還是不算理想。

第3次制作外殼時，我把一定厚度的海綿用保鮮膜包裝后，放入半球內(nèi)。由于海綿本身具有伸縮性，使印章多了層緩沖底層，章面受到擠壓時，可以根據(jù)擠壓的力度形成不同尺寸的凹面。

為了讓印色塊添加顏料更方便，我把印刷章手柄改成中空式，顏料可以直接從手柄內(nèi)加入。又為印刷章外殼做了一個蓋子，防止光敏印色塊上儲存的顏料流失。全部完成后將印章外殼涂上彩粉，這樣印章的外觀顯得更美觀了。見圖2。

印色塊的3次制作及改進(jìn)

需印刷的圖案由原子材料或光敏材料制成，粘在氣球皮上。我將這部分叫做印色塊。

最初的印色塊是用原子章材料制成的。使用后發(fā)現(xiàn)原子章材料儲存顏料的量太少，印在球體上的圖案不是很清晰，而材料伸縮性不好，只能印一些小的圖案。經(jīng)老師推薦，我又改用光敏材料制作印色塊。通過上網(wǎng)查資料我了解到光敏材料是一種超微泡材料，本身具有儲油滲油及光閃熔特性。光敏材料在受到強(qiáng)光照射的時候，可以吸收光能并轉(zhuǎn)換成熱能，顏色越暗吸收的能量越多。曝光時，光敏材料表面見光部分瞬間吸收大量的光能后，溫度迅速上升并達(dá)到熔點，閃光結(jié)束后，表面熔體的溫度迅速降低，形成一定厚度和強(qiáng)度的薄膜，這層薄膜同時起到封孔閉孔的作用，并隔絕印油的滲透。

光敏印色塊制作完成后，將印色塊的邊緣用502膠水粘在氣球皮上，再將重疊的部位剪掉，便于在印色塊的背面添加顏料，然后套在半球上。

在湖嶺工藝品廠使用印章的過程中，我發(fā)現(xiàn)他們需要將不同顏色的花樣印在球體上。為了解決這個問題，我進(jìn)行了第3次印色塊改進(jìn)。我將印色塊分割開來，讓印色塊吸入不同顏色的顏料，然后按照所需要的位置粘貼在同一個章面上，這樣一次操作就可把不同顏色的花樣印刷在球體上。不但圖案的位置準(zhǔn)確，而且方便快捷，克服了傳統(tǒng)印章通常只能在平面上進(jìn)行壓印，并且一次只能印刷一種顏色的局限性。

印刷章的應(yīng)用

印刷章制作完成后，我把它拿給湖嶺宏星工藝品廠及湖嶺耐克工藝品廠的叔叔阿姨們使用。經(jīng)使用后證實，相同的一個圖案，用手工繪畫每天1個工人的產(chǎn)量約200件，而使用印刷章后至少可以完成16 000件。沒有繪畫技能的叔叔阿姨也可以輕松地操作這個印刷章，從此再也不用熬夜工作了。經(jīng)過6個多月的印章使用，他們的頸椎病得到了不同程度的緩解。

這種印章可廣泛應(yīng)用于圣誕球、乒乓球等球體圖案印刷，也可以在任何凸面上印刷，比如洋蔥形、橄欖形等。

自從工廠里的叔叔阿姨使用了我的印刷章后，我經(jīng)常跟著媽媽到工廠去看他們生產(chǎn)。一次，我跑到生產(chǎn)車間看到阿姨們用一些紅色的線在球上貼不同的花樣。“阿姨，這些花樣很漂亮，可是你們每個人貼的大小及形狀都不太一樣，客戶會不會覺得質(zhì)量有問題呢？”我很好奇地問?！笆前。骷?，手工的產(chǎn)品就是這樣，沒辦法做得完全一樣?！卑⒁毯軣o奈地回答。”聽了阿姨們的這些話，我開始琢磨起來。突然，我靈機(jī)一動：用我的印章先把圖案印在球上；再刷上液體不干膠，等膠水干了后，整個球就變得很有黏性了；線或其他的材料就可以沿著圖案貼，這樣每一個貼出的圖案大小及形狀就會完全一樣！當(dāng)我把這個想法告訴阿姨們時，得到了她們一致的贊賞。后來，這種方法就開始在生產(chǎn)中應(yīng)用起來。我給這個方法起了個名字叫做“定位”。

有一天，媽媽高興地告訴我，國外的客戶發(fā)來E-MAIL，稱贊中國工人太棒了！每個手工做出來的產(chǎn)品竟然一模一樣，質(zhì)量好極了！

該項目獲得第26屆全國青少年科技創(chuàng)新大賽創(chuàng)新成果競賽項目小學(xué)組技術(shù)與設(shè)計一等獎。

專家評語

項目設(shè)計具有創(chuàng)新性，項目成果已應(yīng)用于生產(chǎn)實際，并已在生產(chǎn)上廣泛推廣，真實、實用。