Low-cost 3D Printing for Science, Education and Sustainable Development / Доступная 3Д печать для науки, образования и устойчивого развития: 14. Использование 3D принтеров в школе: эксперимент 3drucken.ch

Оглавление

Сбросить всё

Английский оригинал	Перевод на русский
Сожалеем, но текст оригинала доступен только зарегистрированным пользователям.	Грегор Лютолф ПедагогическийУниверситет Берна (PHBern), Швейцария gluetolf@gmail.com Woolpit 13.10.13 в 17:00 0
	3D печать в школе Дешевые 3D принтеры, внедренные в школьную среду, приводят к нестандартным обучающим способностям. Модели, разработанные на компьютерах, могут быть распечатаны и таким образом макетированы в (3D) трехмерных измерениях. Теория быстро трансформируется в физические объекты, которые можно потрогать. Ученики имеют возможность работать с современными и трендовыми инструментами установок. Woolpit 13.10.13 в 17:00 0 3D печать в школе Недорогие 3D принтеры, внедренные в школьную среду, приводят к возможностям нестандартного обучения. Модели, разработанные на компьютерах, можно напечатать и получить макет в трех измерениях (3D). Теория быстро предстает в виде физических объектов, которые можно потрогать. Ученики имеют возможность заниматься с современными и трендовыми инструментами. Woolpit 21.10.13 в 06:49 1	+3
	Применение 3D печати в различных школьных предметах, например: • Математика: Разработка, печать и расчет 3D объектов. • География: Рельефы [1]. • Искусство: Разработка различных объектов и их печать. • Естественные науки: Печать моделей молекул. • Музыка: Печать простых инструментов. Woolpit 13.10.13 в 17:00 1
	Возможно множество дополнительных опций, ограниченных скорее воображением, чем техническими возможностями. Большое количество 3D моделей можно найти онлайн на Thingiverse [2] или в 3D Warehouse [3]. Woolpit 13.10.13 в 17:00 0 Доступно множество дополнительных опций, ограниченных скорее воображением, чем техническими возможностями. Большое количество 3D моделей можно найти онлайн на Thingiverse [2] или в 3D Warehouse [3]. alex_itz 27.01.14 в 06:37 1
	Рельеф Мэттерхорна, созданный по данным цифровой модели рельефа, распечатан 3D Woolpit 13.10.13 в 17:01 1
	Описание проекта «Гюгельтаун: ученики распечатывают свой собственный город» [4] Подготовка проекта Woolpit 13.10.13 в 17:02 1
	Проект реализовывался с августа 2012 по январь 2013 в течение 16 уроков (каждый по 90 минут) в техническом черчении [5] в 8-х и 9-х классах в Стеффистбурге с учениками 14-15 лет. Под руководством Курта Майстера, школа Стеффисбурга, и Грегора Лютолфома, Педагогический Университет Берна (PHBern). Woolpit 13.10.13 в 17:02 1	+2
	Прежде, чем запустить проект, была сделана оценка 3D принтеров. Первоначальный вариант, принтер BfB 3DTouch, был ограничен различными факторами. Он был большим, тяжелым, работал слишком медленно, имел плохую точность и основывался на закрытых аппаратных и программных средствах. Будучи активными в социальных сообществах, таких как Google +, и ведя блог на http://3drucken.ch о нашем исследовании, мы решили купить два комплекта для сборки Ultimaker [6]. Этот принтер был признан лучшим продуктом в категории, «Самый точный», «Самый быстрый» и «Лучшее бесплатное аппаратное обеспечение» в ноябрьском выпуске журнала Make в 2012 [7]. Woolpit 13.10.13 в 17:02 1
	Для 3D моделирования требовалось программное обеспечение CAD. После оценки нескольких продуктов, было решено использовать программное обеспечение Tinkercad [8]. Оно было использовано в сочетании с бесплатным инструментом SketchUp [9] с дополнительным программным модулем [10], чтобы экспортировать данные в 3D принтер. Woolpit 13.10.13 в 17:02 1
	BfB 3DTouch слева, Ultimaker справа Woolpit 13.10.13 в 17:02 1
	Запуск проекта Внедрение Tinkercad Woolpit 13.10.13 в 17:03 1	+1
	Чтобы ввести учеников в процесс моделирования на компьютере, они получили задачу сделать эскиз корабля. В качестве единственной помощи, они получили учебное пособие Tinkercad. Без дальнейших инструкций учителя. Woolpit 13.10.13 в 17:03 0 Чтобы познакомить учеников с процессом моделирования, им была дана задача сделать эскиз корабля. Все, что у них было в качестве материалов - учебное пособие по Tinkercad. Никаких дополнительных инструкций со стороны учителя. radical_dreamer 22.10.13 в 05:23 1
	Эскизы кораблей в Tinkercad, выполненные учениками. Woolpit 13.10.13 в 17:03 1
	Внедрение SketchUp Woolpit 13.10.13 в 17:04 1
	Во время последующих уроков, при помощи учебного пособия, ученики были ознакомлены со SketchUp [11]. Woolpit 13.10.13 в 17:04 1
	Первый опыт работы с принтером Woolpit 13.10.13 в 17:04 1
	Ученики были ознакомлены и постепенно вовлечены в работу с 3D принтером, такую как моделирование, нарезка и печать. Woolpit 13.10.13 в 17:04 1
	Ожидание первого печатного объекта Woolpit 13.10.13 в 17:05 1
	Гюгельтаун растет Вдохновленный проектом kide [12], каждый студент сделал набросок здания для их небольшого городка названного Гюгельтаун. Лоты на карте города имели различные размеры и формы. Woolpit 13.10.13 в 17:05 0 Гюгельтаун растет Вдохновленный проектом kide [12], каждый студент сделал набросок здания для их небольшого городка названного Гюгельтаун. Участки земли (лоты) на карте города имели различные размеры и формировались по отдельности. alex_itz 27.01.14 в 07:05 1	+1
	Ограничения Размер объекта был ограничен: • Размер лотов не должен перекрываться • Каждый размер имеет максимум 20 см • Трехмерная область – не больше чем 600 cm3 Woolpit 13.10.13 в 17:06 0 Ограничения Размер объекта был ограничен: • Смежные лоты (участки со зданиями) не должны перекрываться • Каждая сторона имеет максимум 20 см • Трехмерная область – не больше чем 600 cm3 alex_itz 27.01.14 в 07:09 1
	Идеи Ученики рисуют несколько эскизов на бумаге. Woolpit 13.10.13 в 17:06 1
	Первый набросок идеи ученика Woolpit 13.10.13 в 17:07 1
	Размеры Каждый ученик выбрал один набросок и нарисовал его на предпечатном документе в общем виде. Они определили размеры для чертежа CAD как источник. Woolpit 13.10.13 в 17:07 0 Размеры Каждый ученик выбрал один набросок и нарисовал его на предпечатном документе в общем виде. Также они определили размеры для чертежа CAD. alex_itz 27.01.14 в 07:11 1
	Моделирование при помощи CAD [13] Используя один из представленных инструментов, Tinkercad или SketchUp ученики шаг за шагом смоделировали свои здания. Woolpit 13.10.13 в 17:07 1
	Печать Объекты были распечатаны. Несмотря на оптимизированные установочные параметры (наполнение только 5%) Ultimaker потратил примерно 120 часов, чтобы напечатать все объекты. Поэтому большинство печатных объектов были завершены. Woolpit 13.10.13 в 17:07 0 Печать Объекты были напечатаны. Несмотря на оптимальные настройки (заполнение всего 5%) Ultimaker понадобилось порядка 120 часов для печати всех строений. Поэтому большинство из них были завершены в течение ночи. radical_dreamer 22.10.13 в 05:35 2
	Печать одного из зданий Woolpit 13.10.13 в 17:09 1
	Итоговая презентация Представление Гюгельтауна родителям и другим заинтересовавшимся людям была организована на последнем уроке. Ученики представили производственный процесс 3D принтера в реальность на Ultimaker. Полученные данные проекта Гюгельтаун и их конструкции были представлены в нескольких небольших информационных статьях. Woolpit 13.10.13 в 17:08 0 Итоговая презентация Одно из строений выходит на печать Презентация Гюгельтауна родителям и другим интересующимся людям была организована на последнем уроке. Ученики представили рабочий процесс 3D принтера непосредственно на Ultimaker. Результаты проекта Гюгельтаун и их получение было представлено в нескольких небольших информационных статьях. radical_dreamer 22.10.13 в 05:45 2	+1
	Гюгельтаун, представлен на итоговой презентации Woolpit 13.10.13 в 17:13 1
	Событию было уделено внимание, и кроме того местная пресса [14] заинтересовалась проектом Гюгельтаун. Woolpit 13.10.13 в 17:13 1
	Заключение - Что мы узнавали из этого проекта? Мы были удивлены высокой мотивацией учеников на протяжении всего проекта. Они почти не пропускали уроки, даже если у них были другие важные дела. На основе наших наблюдений и отзывов учеников, в некоторой степени мотивация была благодаря наличию 3D принтера, который дал им возможность воплотить их идеи и модели в реальные объекты. Другая мотивация исходила из простоты использования бесплатных программных инструментов, возможность использовать ПК в течение лишь пары часов каждую неделю в школе или тот факт, что они были вольны разработать здание своей мечты. Некоторые ученики имели больший опыт в использовании программного обеспечения CAD, другие даже дома тратили время, чтобы разработать здания. В конце, все ученики пришли к своей собственной печатной разработке. Мы также поощряли более опытных учеников, чтобы те помогали своим коллегам. Woolpit 13.10.13 в 17:13 0 Заключение - Что мы узнали из этого проекта? Мы были удивлены высокой мотивацией учеников на протяжении всего проекта. Они почти не пропускали уроки, даже если имели другие важные дела. На основе наших наблюдений и отзывов учеников, доля мотивации появилась благодаря наличию 3D принтера, который дал им возможность превратить свои идеи и модели в реальные объекты. Мотивацию придавали и простота использования свободных программных инструментов, возможность использования ПК лишь два часа в неделю в школе и тот факт, что они были вольны спроектировать здание своей мечты. Некоторые ученики имели больший опыт использования САПР, другие даже дома тратили часы на проектирование. В конце концов, все ученики представили готовые к печати собственные проекты. Так же мы призывали более опытных учеников помогать своим коллегам. radical_dreamer 22.10.13 в 06:07 2
	Расходы и временные затраты 3D печать в школе означает большие временные затраты. Сборка и установка принтера достаточно длительна, кроме того, необходимо ознакомиться с управлением принтера. Установление сотрудничества между школой образовательным центром для консультаций может быть полезно. В таком предприятии центр может предоставить техническую поддержку, а школа может запланировать образовательный план. Woolpit 13.10.13 в 17:14 0 Расходы и временные затраты 3D печать в школе предполагает большие временные затраты. Приобретение и сборка принтера достаточно длительны. Кроме того, необходимо ознакомиться с управлением принтера. Было бы неплохо еще наладить сотрудничество между школой и центром консультаций и обучения. В таком предприятии центр может оказать техническую поддержку, а школа запланировать образовательную подготовку. radical_dreamer 22.10.13 в 06:17 1
	Для сборки Ultimaker, потребовалось приблизительно два дня в Педагогическом Университете Берна. Эти усилия потребовали большого количества времени учителей, но это оказалось хорошей инвестицией, так как учителя получили понимание техники 3D принтера, полезное в случае устранения будущих неисправностей. Woolpit 13.10.13 в 17:14 0 Для сборки Ultimaker в Педагогическом Университете Берна, потребовалось приблизительно два дня (сборка осуществлялась в рабочее время). Работа потребовала много времени от учителей, но это оказалось удачной инвестицией, ведь они разобрались в технике 3D принтера, что пригодится для устранения неисправностей в будущем. radical_dreamer 22.10.13 в 06:22 2	+1
	В целом мы подсчитали расходы – 3500€. Большинство затрат выплатил педагогический Университет Берна, таким образом часы работы Грегора Лютолфа были обеспечены Педагогическим Университетом Берна. Расходы для каждого комплекта для сборки Ultimaker составили примерно 1500€. Далее были куплены инструменты и нить для печати (PLA) еще 200€. Нить для печати стоит примерно 30€/kg. Школа Штеффисбурга оплатила около 150€ для печати карты города и финансировала итоговую презентацию. Woolpit 13.10.13 в 17:14 0 Общие расходы составили 3500€. Большинство затрат были оплачены Педагогическим Университетом Берна, в том числе часы работы Грегора Лютолфа. Расходы на каждый комплект сборки Ultimaker составили примерно 1500€. Позже были куплены инструменты и пруток для печати (PLA) еще за 200€. Пруток для печати стоит около 30€/кг. Школа Штеффисбурга оплатила около 150€ для печати карты города и финансировала итоговую презентацию. radical_dreamer 22.10.13 в 06:33 2	+1
	В этот расчет не учитывает многие часы работы, которые были потрачены на сборку Ultimaker, получение знания, как управлять 3D принтером, и изучение работы от идеи до законченной печати. Woolpit 13.10.13 в 17:15 0 В этом подсчете не учитываются многие часы работы, проведенные за сборкой Ultimaker, освоением управления 3D принтером и изучением всего процесса от идеи до конечной печати. radical_dreamer 22.10.13 в 06:35 2
	Некоторые детали комплекта для сборки Ultimaker Woolpit 13.10.13 в 17:15 1
	Дидактическая концепция Независимое изучение возможно в течение всего процесса. Начиная с идеи и заканчивая распечатанным объектом. 3D принтер – безопасный инструмент и абсолютно безопасен для использования учениками. Итеративный процесс удобен для классов, потому что эскизы могут быть адаптированы и перепечатаны в любое время. Следовательно, продукт может быть разработан шаг за шагом. Кроме того, это хорошая альтернатива классическому «изучению при помощи чтения и письма», как работа «учись действуя». Woolpit 13.10.13 в 17:15 0 Дидактическая концепция Независимое обучение возможно в течение всего процесса. Начиная от идеи и заканчивая напечатанным объектом. 3D принтер – безопасное устройство и абсолютно не представляет угрозы для учеников при использовании. Итеративный процесс удобен для занятий, потому что эскизы могут быть изменены и перепечатаны в любое время. Следовательно, продукт может быть разработан шаг за шагом. Кроме того, это хорошая альтернатива стандартному обучению "чтением и письмом", ведь эта работа скорее "учись действуя". radical_dreamer 22.10.13 в 06:46 2
	Печатные 3D модели Цифровые 3D модели могут быть реализованы тремя различными способами: - с помощью программного обеспечения CAD на компьютере, - получены в результате сканирования реального 3D объекта, или - сгенерированы кодами. Woolpit 13.10.13 в 17:16 1	+2
	Чтобы быть печатаемыми, цифровые модели должны быть в дальнейшем согласованы, чтобы выполнить другие критерии по сравнению с выведенными на экран. Необходимо обратить внимание на то, чтобы они были хорошо скорректированы для избегания дыр в моделях и поверхностях. Элементы, которые являются филигранной работой, могут потеряться в процессе нарезки. Также необходимо избегать сильного удлинения нависающих краев, так как они должны быть завершены автоматически сгенерированными опорами. Woolpit 13.10.13 в 17:16 0 Чтобы быть печатаемыми, цифровые модели должны соответствовать каждому заданному критерию по сравнению с только выведенными на экран. Необходимо обратить внимание на недопустимость пробелов (дыр) в моделях, поверхности должны быть выровнены. Элементы, которые являются филигранной работой, могут потеряться в процессе нарезки. Также необходимо избегать сильного удлинения нависающих краев, они должны быть дополнены автоматически сгенерированными опорами. alex_itz 27.01.14 в 08:34 1
	Долгосрочная цель: Fab Lab в школе Fab Lab – высокотехнологичная мастерская, где можно найти оборудование, такое как 3D принтеры, станок для лазерной резки и CNC машины. Первая Fab Lab была инициирована в 2002 году Нилом Гершенфелдом в Массачусетском Технологическом Институте (MIT). В настоящее время множество таких же Fab Lab широко распространены в мире [15]. Fab Lab в школе обеспечивает доступ к этим современным производственным процессам всем заинтересовавшимся ученикам. Woolpit 13.10.13 в 17:17 1
	1 http://www.3drucken.ch/p/reliefs.html 2 http://www.thingiverse.com/ 3 http://sketchup.google.com/3dwarehouse/?hl=en&ct=lc 4 http://www.3drucken.ch/p/gueggeltown.html 5 http://www.3dgeometrie.com/ 6 http://ultimaker.com/ 7http://www.makershed.com/Make_Ultimate_Guide_to_3D_Printing_p/1449357377 .htm 8 https://tinkercad.com/ (closed March 26th, 2013) 9 http://www.sketchup.com/ 10 http://www.guitar-list.com/download-software/convert-sketchup-skp-files-dxf-or-stl 11 http://www.3dgeometrie.com/2011/03/sketchup-grundlagen-der-bedienung.html 12 http://www.playkide.com/ 13 http://www.3dgeometrie.com/2012/11/gueggeltown-von-der-2d-skizze-zum-3d.html 14http://tt.bernerzeitung.ch/region/thun/Schueler-drucken-ihre-eigene-Stadt/story/ 24268666 15 http://fab.cba.mit.edu/about/labs/ Woolpit 13.10.13 в 17:17 1	+1