3д принтер в школе для чего

Обновлено: 16.05.2024

3D-печать обеспечивает совершенно новый уровень творческих методов обучения и понимания для студентов. А благодаря своей доступности, 3D-принтеры в классах уже не фантастика.

3D-печать может применяться на всех уровнях образования, от начальных школ до университетов. Не говоря уже о том, что практически любой предмет, при помощи 3D-принтера, становится более понятным и интересным. И не так сложно интегрировать 3D-печать в учебную программу, как вы думаете…

3D-принтер на уроке решает сразу ряд важных проблем, таких как:

3D-печать имеет дополнительное преимущество в том, чтобы поддерживать интерес для молодых учеников с помощью наглядного пособия. Процесс проектирования и последующей печати их творчества стимулирует, но обратная связь от идеи к творчеству делает процесс обучения приятным, но, что более важно, делает обучение эффективным.

Стимулировать взаимодействие во время занятий

Использование 3D-принтера мгновенно превращает любой класс в интерактивный учебный процесс. Будь то печать частей скелета для использования на уроках биологии или создание прототипов для инженерных классов, этот процесс требует изучения посредством взаимодействия и стимулирует процесс обучения.

Сложные понятия становятся не только видимыми, но и осязаемыми. Все, что вы обычно рисуете на доске, вы можете объяснить с помощью моделей, которые учащиеся могут потрогать и исследовать под любым углом.

Практическое обучение через 3D модели

Специально для занятий искусством и техникой, очень полезно использовать возможности создания прототипов, чтобы воплотить в жизнь творческие идеи и дизайн учащихся.

Вот еще несколько идей для применения 3D принтера в процессе обучения:

.Студенты инженерного дизайна могут распечатать прототипы
Студенты-архитекторы могут распечатать 3D-модели конструкций
Классы истории могут распечатать исторические артефакты для изучения
Студенты графического дизайна могут распечатать 3D-версии своих работ
Студенты географии могут распечатывать топографические, демографические карты или карты населения.
Кулинарные ученики могут создавать формы для продуктов питания
Учащиеся автомобильной промышленности могут распечатать запасные части или модифицированные образцы существующих деталей для испытаний.
Химики могут распечатать 3D-модели молекул
Биологи могут создать клетки, вирусы, органы и другие важные биологические артефакты.

Покупая 3Д принтер для вашей школы обратите внимание на его ключевые характеристики.

Первое это конечно безопасность. Корпус 3Д-принтера для школы должен быть полностью закрыт. К такому корпусу можно подключить вытяжку или поставить фильтр, что устранит проблему испарений при нагревании пластика. Ученики не обожгутся, случайно коснувшись горячего сопла или стола. Закрытый корпус обеспечивает тихую работу принтера и защитит его от пыли и других загрязнений.

Хорошая кинематика, жесткий корпус и фирменные европейские рельсы или валы, обеспечат долгую и качественную работу. Не плохо если купленный 3D-принтер будет иметь дополнительные функции, например возможность подключить лазер.

После покупки 3Д принтера вы обнаружите, что для эффективной работы нужны различные аксессуары, такие как скребки, резачки, пинцет, клей и т.д. очень хорошо если все необходимые предметы, а также пластик PLA для пробной печати, будут поставляться сразу в наборе. Иначе вы рискуете потратить еще кучу денег, которых уже может и не быть. Желаем вам сделать правильный выбор .

Любой преподаватель в наше время должен идти в ногу со временем, отслеживать технологические новинки и знакомить с ними учащихся. Ученики должны стремиться быть в курсе текущих промышленных новинок.

Технология 3D печати довольно новая, но она развивается действительно очень быстро. Совсем недавно быстрое прототипирование было ограничено в школах из-за высокой стоимости оборудования, расходных материалов. Но появилась технология послойного наращивания, и школьники в нашей школе с радостью используют данную технологию для быстрого прототипирования и мелкосерийного производства.

В настоящее время 3D настолько доступны (как приобретение самой машины, так и расходных материалов), что об этой технологии можно не только рассказывать, но и активно пользоваться на занятиях.

Использование 3D печати открывает быстрый путь к итерационному моделированию. Ученики могут разрабатывать 3D детали на различных программах как Catia , Solidworks , Autodesk , 3 ds Max , а также на программах бесплатного распространения ( OpenSCAD ). Применение

3D технологии неизбежно ведет к увеличению доли инноваций в ученических проектах. Ученики вовлекаются в процесс самой разработки и производства создаваемой детали.

Однажды нарисовав на листке бумаги свой замысел и смоделировав ее CAD программе и напечатав ее на 3D принтере, школьники будут печатать на 3D принтере еще и еще. Как говорится , лучше один раз подержать в руках плод своего творения , чем сто раз видеть ее на альбомном листе. . Это действительно «вау-эффект», когда смоделированная на компьютере авторский рисунок фигуры, игрушки или скульптуры учащегося через небольшой промежуток времени оказывается у него в руках.

3D принтер уже сейчас используется во многих сферах деятельности нашей жизни. Ф ормы самых различных объектов могут быть смоделированы в 3D и затем воплощены в жизнь с помощью 3D принтеров.

3D печать мож но приме нить на уроках изобразительного искусства и черчения, так же как и на занятиях биологии, математики, физики и технологи и. Самые разные художественные формы (скульптуры, игрушки, фигуры , детали ) которые дети создают на уроках изобразительного искусства, различные чертежные работы на уроках черчения, также мо жно напечата ть на 3D принтере. Выполнив чертеж определенной детали, распечатав его на 3 D принтере , это было бы интересно для самих учащихся и облегчило бы им в усвоении учебного материала в целом. Так же на уроках изобразительного искусства и черчения использования эт ой технологическ ой новинк и, ведет к тому что каждый ученик разработал и защитил бы свой проект авторской идеи.

П ростой пример того что применение 3D принтер а в образовании очень важна и актуальна, что если на уроке биологии вместо картинки ДНК, каждый ребенок смо г бы распечатать себе кусочек двойной спирали и пощупать её. А н а урок ах физик и можно распечатать работающие модели механизмов, стенды для физических опытов. На урока х математики различные поверхности заданные хитрыми функциями, сечения фигур, фракталы.

Использование 3D-принтеров на уроках изобразительного искусства и черчения, «тянет» за собой целую вереницу необходимых знаний в моделировании, физике, математике, программировании. 3D-печать — это мощный образовательный инструмент, который может привить ребёнку привычку не использовать только готовое, но творить самому.

Во время работы на 3D-принтере постоянно рождаются новые идеи. Ведь принтер печатает самостоятельно, в то время когда ученик может спокойно следить за его работой и обдумывать новые идеи. 3D-принтер освобождает детей от рутинного занятия и позволяет ему заниматься творчеством.

В данной обзорной статье речь пойдет о применении 3D-печати в образовании, в частности в школьном образовании. Начиная говорить о 3D-печати в школах, важно понимать, что 3D-печать не может быть отдельной дисциплиной, обучение 3D-печати как таковое не может заменять какие-то существующие школьные предметы, например информатику, черчение или геометрию.

Прежде всего я бы разделил обучение 3D-печати в школах на две большие составляющие, которые в принципе могут существовать одна без другой.

Первое – это обучение 3D-моделированию, ведь для того, чтобы напечатать какое-либо изделие, надо иметь предмет для печати. В случае обычной печати этой любой документ, таблица, картинка, фотография, презентация и т.д. В случае 3D-печати - это 3D-модель, которую нужно создать в одном из многочисленных редакторов, например таком простом редакторе, как Autodesk Tinkercad.

Изучение процесса создания 3D-моделей можно сравнить с более продвинутым уроком информатики. Обучение происходит поэтапно от простого к сложному, начать можно с создания модельки типа кубика, потом нарисовать конус, шестеренку, небольшую вазу, добавить на кубик надпись, например свое имя или название школы.

Дальше уроки усложняются, можно попробовать создать небольшую машинку, человечка Лего и т.п. В зависимости от направленности обучения – инженерного, художественного или архитектурного можно продолжать обучение 3D-моделированию в таких программах, как 3D Studio Max, ZBrush, ArchiCAD и других. Весь процесс обучения 3D-моделированию как таковой не связан с 3D-печатью, только ничтожная часть всех создаваемых на сегодняшний день 3D-моделей в последствии печатается. Из создаваемых моделей превалирующая часть существует в цифровом формате, как впрочем, и подавляющее большинство другой цифровой информации, такой как документы и графический контент. Является ли обучение 3D-моделированию необходимым в школьном образовании на сегодняшний день, ответ – конечно нет. Помогает ли оно в образовании детей? Конечно, это дает возможность лучше овладеть компьютером, а также в процессе создания моделей визуализировать знания получаемые на уроках геометрии, черчения и рисования.

Итак, мы выяснили, что 3D-моделирование – это отдельная дисциплина, которая может преподаваться в школах, как дополнительный курс или быть частью уроков информатики, но к 3D-печати оно имеет опосредованное отношение. Я бы сравнил это с фотографией и издательством газет - во всех газетах есть фотографии и трудно представить газеты без фотографий, но при этом огромное количество фотографий не попадает в газеты, а используется для других целей.

Переходя непосредственно к 3D-печати важно отметить, что модели для 3D-печати происходят из 3-х источников:

их можно смоделировать,
найти готовые модели на таких сайтах, как MyMiniFactory и многих других
получить с помощью 3D-сканирования.

Первым шагом для того, чтобы начать печатать должно стать знакомство с программой-слайсером. Программа-слайсер обычно поставляется вместе с 3D-принтером и представляет собой «переводчик» с языка 3D-модели на язык принтера. С помощью этой программы происходит подготовка модели на печать с заданными параметрами.

Принтеру необходимы четкие команды: что делать, как двигать каретку, с какой толщиной слоя будет идти печать, каким материалом, на какой температуре, как будут заполняться пустоты и многое другое. Таким образом начинающему 3D-печатнику нужно научиться пользоваться этим программным продуктом перед началом непосредственной печати.

Второй частью обучения 3D-печати станет обучение взаимодействию с 3D-принтером, процесс 3D-печати требует определенных знаний и опыта, в частности о свойствах различных видов пластика или смол, межслойной адгезии, спекании пластика, о его подаче и пр. С помощью опытного наставника на примере печати моделей различной формы, с различными настройками, учащиеся могут достигнуть начального уровня знания по самому процессу печати и совершенствовать их по мере накопления опыта с учетом возможностей того 3D-печатного оборудования, которое есть в их распоряжении.

Мы поняли, как получить 3D-модель, как подготовить ее к печати и как произвести саму печать, но не ответили на главный вопрос, для чего же тогда нужна 3D-печать в школе?

Здесь важно понимать, что преподавать 3D-печать в школе, как предмет бессмысленно, так как это узкоспециальная дисциплина, которая необходима небольшому проценту учеников для применения в будущих профессиональных задачах. Такие знания обычно получают во время получения средне-специального или высшего образования. А вот для чего 3D-печать прекрасно подойдет – это встраивание в процесс обучения по другим предметам. На первый взгляд смелое утверждение вполне легко доказать на ряде простых примеров.

Математика

3D принтер поможет изучить таблицу умножения быстро и с удовольствием.

Биология

Не обязательно препарировать живую лягушку, можно сделать напечатанную 3D-модель и провести эту процедуру гуманным способом.

Анатомия

Можно распечатать череп или другие органы и наглядно изучить его строение.

География

Каждый ученик может напечатать по квадратику и вместе собрать ландшафт земной поверхности.

Отдельной образовательной сферой, где 3D-принтеры являются незаменимыми инструментами является сфера дополнительного образования, а именно многочисленные и очень популярные на сегодняшний день кружки робототехники, моделирования, прототипирования и другие.

3D-печать очень востребована в таких образовательных учреждениях, как детские технопарки Кванториумы и ЦМИТы, которые являются аналогами кружков юного техника из нашего детства. Эти центры оборудованы всем необходимым, включая 3D-принтеры, 3D-сканеры, фрезеры, мини ЧПУ-станки и прочее.

Этот набор оборудования позволяет не только и не столько обучаться навыкам 3D-печати, сканирования, моделирования и прочему, но и создавать настоящие проектные работы, которые можно представлять на олимпиадах, выставках или даже впоследствии превратить в технологические стартапы. В конце каждого модуля предусмотрено итоговое занятие, на котором проходит командная защита научно-технических проектов, обучающихся и естественнонаучных исследовательских работ.

В конце этой небольшой статьи я бы хотел дать несколько советов по выбору оборудования, наилучшим образом подходящего для школ и учреждений дополнительного образования.

Если в вашей школе в программу курса по информатике или как отдельный дополнительный курс входит 3D-моделирование и стоит задача печатать несложные модели начального или среднего уровня сложности, то я бы порекомендовал обратить внимание на бюджетные модели 3D-принтеров, созданных специально для этих целей.

Например, модель 3D принтера FlashForge Adventurer 3 обладает закрытым корпусом, безопасным легкосъемным соплом, веб-камерой для удаленного мониторинга печати из приложения, цветным тач-скрин дисплеем, знакомым детям по смартфонам и планшетам.

Для более продвинутого уровня обучения прекрасно подойдет такая модель, как FlashForge Inventor, которая позволит создавать более сложные модели полупрофессионального уровня.

Если же задача состоит в том, чтобы обеспечить 3D-принтерами Кванториум или ЦМИТ, то нужно выбирать максимально универсальные модели, способные печатать широким диапазоном разных материалов, желательно с увеличенной камерой для реализации больших проектов. Такие принтеры способны справляться с различными, иногда очень сложными и самое главное разнообразными задачами. К таким моделям безусловно относится принтер Raise3D Pro2, который за счет своей универсальности, наличия полнофункционального слайсера, облачного сервиса и массы дополнительных функций по праву считается лидером в своем сегменте.

Если же заранее известны какие-то конкретные сферы использования принтера, то можно подобрать модель под эти конкретные задачи, например для создания детализированных миниатюр подойдут принтеры, работающие по технологии фотополимерной печати, например модель Phrozen Shuffle 4K, которая способна создавать модели ювелирной точности и детализации.

Надеемся данная статья была полезна для вас, и вы получили примерное представление о 3D-печати в образовании, специалисты нашей компании всегда будут рады помочь вам с выбором необходимого оборудования.

3D печать заключается в изготовлении объемного изделия, созданного на основе цифровой модели, полученной в результате сканирования или обработки в специальных компьютерных программах. Основными техническими преимуществами использования 3D принтеров являются полное воссоздание модели, высокая скорость печати, экономный расход сырья, возможность создания аналогичных объектов в любом количестве.

Все виды 3D принтеров отличаются между собой базовой печатной технологией:

SLA технология заключается в лазерном или ультрафиолетовом воздействии на сырье, после чего пластик становится твердым.
SLS методика предусматривает распределение порошкового сырья на поверхности изделия. Многослойное нанесение разноцветного пластика позволяет создать необходимый объект.
MJM заключается в воздействии ультрафиолета на полимеры, после чего объект твердеет.
DLP, в рамках которого проектор воздействует на модель стандартным световым потоком для затвердевания полимера.
FDM предусматривает создание объемного объекта в результате расплавления пластиковых нитей.

Какой 3Д принтер выбрать для школы?

Несмотря на высокую стоимость современного оборудования для печати объемных объектов, такая техника обязательно должна быть в каждой общеобразовательной и специализированной школе. Убеждений в пользу совершения такой покупки существует немало.

Использование 3D оборудования для печати способствует научно-техническому творчеству и развитию образного мышления школьников, позволяет максимально визуализировать учебный процесс, интегрировать различные науки.

В процессе выбора модели трехмерного принтера для использования в школе, стоит учитывать следующие параметры :

Платформа печати (металл, стекло, фанера);
Формат файлов;
Производители (лучшие модели предлагают американские и европейские бренды, более бюджетные варианты поставляют китайские и отечественные производители).

Какие бывают пластики?

После покупки подходящей модели печатной техники для создания трехмерных объектов, стоит выбрать специальные виды пластиков для 3D принтера. Материалы для печати производятся в виде тонкой нити с минимальным диаметром. В базовой комплектации большинства моделей используются пластики с толщиной в 1,75 мм, но есть возможность дополнительного монтажа системы подачи пластика плотностью в 3 мм.

Для использования в 3D принтерах возможно использование следующих видов расходных материалов:

PLA – материал органичного происхождения, который подходит для создания изделий для декоративного использования, так как не способен выдержать механические повреждения и имеет ограниченный срок использования.
ABS – пластик со значительным сроком хранения, механической и термической устойчивостью. В процессе использования материал дает усадку после остывания.
PVA – поливиниловый спирт, который может использоваться для создания моделей с подвижными элементами. Материал рекомендуется использовать в качестве расходного сырья для склеивания отдельных компонентов изделия.

Производители предлагают использовать Nylone или HIPS, свойства которых похожи на пластик ABS, но печать необходимо выполнять в хорошо проветриваемых помещениях, так как в результате использования пластиков появляются токсичные испарения.

В каком формате печатает 3 Д принтер?

Оборудование для трехмерной печати отличается между собой типом форматов, в которых могут считываться исходные модели. Выбирать в каком формате 3D принтер создает изделия, стоит с учетом особенностей программ, которые используются для моделирования. Большинство моделей принтеров поддерживают одновременно несколько основных форматов – STL, PLY, OBJ, а в остальных случаях можно воспользоваться функцией конвертирования файла.

Стоит рассмотреть основные функциональные возможности принтеров с печатью следующих форматов:

PLY – формат, в котором можно создавать упрощеннее объекты в виде плоских многоугольников с различными свойствами (цветом, прозрачностью, текстурой и др.);
MAX содержит в себе данные сетки, дополнительные атрибуты, рассылки, анимации и сведения об освещении;
OBJ – документ с описанием трехмерной геометрии для анимационного пакета с уточнением позиции каждой вершины, связи координат текстуры с вершиной и параметров создания полигона;
STL – файл, в котором информация подается в виде перечня треугольных бесцветных граней и сведений о поверхности объекта.

Какие сопла лучше?

В большинстве моделей принтеров для трехмерной печати установлены сопла с диаметром от 0,3 до 0,4 мм, чего будет достаточно для создания объемных изделий в школе. Для повышения функционального диапазона устройства рекомендуется выбирать модели с возможностью установки сопел другого диаметра. Чтобы существенно сократить время печати и создавать крупные объекты необходимо использовать сопла с размерами от 0,6 до 1 мм.

Кинематика: какая лучше?

Кинематика в принтере для трехмерной печати представляет собой схему, по которой двигаются платформа и экструдер. Производители предлагают 4 основных варианта кинематики: с неподвижной платформой, с движением экструдера по оси Х, подвижностью печатной головки по оси X и Z или X и Y. Наиболее эффективными и популярными являются последние две модели комнематики.

Читайте также: