Меня многие часто спрашивают: “Что вы там делаете в своем технопарке со школьниками?” Я начинаю старательно и последовательно рассказывать о том, какие у нас есть направления обучения для ребят есть: робототехника, программирование, квадрокоптеры, биоинженерия, аддитивные технологии.
- Что за технологии?
Начинаю пояснять, что это 3d-моделирование и 3d-печать. Тут вопросов летит еще больше, поэтому решил вам рассказать, что это за технология и зачем она школьнику.
У нас в технопарке это направление пользуется достаточно большим спросом, думаю из-за того, что во время экскурсии по технопарку, мы всегда подходим к небольшой выставке изделий из пластика, которые напечатаны на 3d-принтере. Особенно ребятам нравиться то, что это все они могут напечатать на занятиях в нашем объединении.
На это направление мы принимаем школьников с 12 лет, к этому времени ребята уже уверенно пользуются компьютером, ориентируются в работе операционной системы и готовы осваивать профессиональный софт.
Технология 3d-печати в последнее время стала активно развиваться, на Дзене можно найти десятки статей по запросу 3d-печать. Кто-то рассматривает данное направление, как хобби, кто-то, как возможность создать необходимую деталь, а кому-то хочется воспользоваться технологией для создания собственного бизнеса. Мы же школьников знакомим со всеми направлениями.
Суть технологии заключается в том, что по трем перпендикулярным направляющим движется печатающая головка, которая выдавливает нагретый до температуры плавления пластик, подобно тому, как выдавливается зубная паста из тюбика. После выдавливания, из так называемого “тюбика” - экструдера пластик быстро сцепляется с предыдущими слоями и застывает, образуя изделие нужной формы. По этому принципу работает 3D-ручка. Для образовательных целей данная технология уникальна, поэтому она уже началась интегрироваться с разными учебными дисциплинами на разных уровнях образования.
Преимущества для обучения
- Учащиеся могут достаточно быстро получить готовое изделие, а на начальном этапе можно даже не уметь моделировать, а просто скачать файл с моделью из интернета.
- На 3d принтере ребята могут создать интересующий их артефакт (это может быть игрушка, игровой персонаж или фигурка любимого киногероя).
- Ребята знакомятся с основами материаловедения, подбирая материал для своего изделия, оценивая эксплуатационные характеристики своей модели.
- Обучающиеся начинают изучать сложные для освоения профессиональные программы 3d-моделирования.
- Освоив технологию 3d-печати школьники могут заниматься конструированием, инженерией и прототипированием.
- Ученики начинают сразу профессионально ориентироваться в современных технологиях производства и понимать принцип работы станков с ЧПУ (числовым программным управлением).
Данное направление еще можно рассматривать, как технологию обучения школьников основам бизнес проектирования. Ведь при помощи 3d-печати можно быстро спроектировать изделие для его дальнейшего продвижения и продажи, например, на маркетплейсах.
Если, действительно у технологии большие перспективы и возможности, тогда как можно приобщить к этому направлению школьников?
Первое знакомство
Начать можно еще до знакомства с компьютером и программами. Можно начать с использования 3d-ручки, ее принцип работы аналогичен работе 3d-принтера, тот же пластик, но только вместо направляющих и двигателей выступает рука. С помощью такой ручки ребята познакомятся с технологией и смогут создать свои первые изделия, узнают, как можно повысить прочность своей конструкции.
После того как учащиеся попытались создать свои изделия ручным способом можно перейти к работе с уже готовыми 3d-моделями из сети Интернет. Существует несколько сайтов, на которых можно скачать модели на любой вкус.
Программа для 3D печати
Если вы уже нашли и скачали необходимую модель из сети, ее нельзя сразу отправить на 3d-печать, сначала ее нужно подготовить для печати. Этот процесс осуществляется при помощи специальной компьютерной программы - слайсера. В этом программном обеспечении модель разделяется на слои и проектируется детальный и подробный путь движения печатающей головки и настройки других параметров принтера во время его работы. Например, в слайсере можно настроить уровень заполнения изделия пластиком, оценить продолжительность печати и рассчитать массу необходимого для печати пластика, создать специальные поддержки.
Программа слайсер является обязательным программным обеспечением, которое необходимо для работы 3d-принтера. При выборе подходящего принтера для 3d-печати, необходимо определиться с его характеристиками и способом печати. В настоящее время принтеров становится все больше, уже есть принтеры которые печатают не только пластиком, но и бетоном или даже живыми клетками. При работе с пластиком выделяют две технологии печати: FMD-печать и печать полимерной смолой. Если в первом случае изделие создается путем расплавления пластика, то в случае с полимерной смолой, 3d-объект создается за счет затвердевания специальной жидкости путем воздействия лазерного луча или ультрафиолетового излучения. Следует отметить, что в настоящее время учеными разработано несколько десятков материалов для 3d-печати с разными характеристиками. Существуют пластики разного цвета, разной температуры плавления, разной прочности, упругости, гибкости, прозрачности и других характеристик.
Программы для моделирования
Можно, конечно, начать с простых программ для моделирования, если вашему ребенку до 12 лет. Это может быть Fusion 360, Tinkerсad или что-то еще. Функционал этих программ ограничен, но зато web-интерфейс понятен для ребенка.
Профессиональные среды
У себя в технопарке мы изучение 3d-моделирования начинаем с 12 лет и ребята учатся моделировать уже в профессиональных средах 3d.
Blender
Отличная программа для знакомства с основами 3d-моделирования. Преимуществами среды является ее бесплатность, достаточная «легкость», установочный дистрибутив не занимает много места на жестком диске. У программы широкие возможности для создания виртуальных персонажей, анимаций, интерьеров и целых компьютерных миров. А вот инженерам в ней работать будет некомфортно.
Компас 3D
Это профессиональная среда для 3d-моделирования с очень внушительным функционалом, возможностью, создавать чертежи, сборки, визуализации. В программе есть много библиотек уже с готовыми наборами различных деталей, крепежей и различных элементов. Там можно создать готовые чертежи, которые будут соответствовать всем требованиям ГОСТа. Программа платная, но разработчик дает доступ в учебных целях преподавателям и студентам.
Как мы усложняем задания для наших учеников
1. На первых занятиях мы предлагаем ребятам выполнить простое задание, которое заключается в создании брелока с собственным именем. Ребятам нужно подготовить макет путем выдавливания текста и добиться соединения букв, а затем подготовить модель к печати и запустить принтер. Задание несложное, но оно предполагает выполнение всех этапов 3d-печати и работе с файлами на компьютере.
2. Далее изделия идут посложнее. Это могут быть подставки для телефона, которые из себя представляют простейшую сборку из нескольких деталей.
3. На следующем этапе задание еще усложняется и в сборку добавляются движущееся части, это могут быть шестерни. Ребята проектируют свои первые механизмы.
4. На последнем этапе обучения 3d-моделированию и прототипированию мы предлагаем задание по проектированию корпусов различных устройств: портативных колонок, радиоприемников и других устройств.
Мне очень нравится задание, в результате которого ребята проектируют свой собственный насос с крыльчаткой и делают это они опираясь на интуицию. Самое интересное в этом задании то, что после того, как ребята напечатали свои насосы мы их испытываем - подключаем к двигателю (в нашем случае это шуруповёрт) и измеряем количество воды перекаченное за определенное время. После таких испытаний школьники начинают задумываться о том, насколько эффективна их конструкция.
После выполнения таких заданий ребята становятся способными уже на многое!
Скажите, а вы верите в будущее 3d-печати?
Подписывайтесь, будем образовываться дальше!
