Использование технологии создания объектов и предметов-3D принтера в учебном процессе

Использование технологии создания объектов и предметов –

3D принтера

Тукач Марина Михайловна, учитель химии

Частное общеобразовательное учреждение средняя общеобразовательная школа «Общеобразовательный центр «Школа» г.о.Тольятти Самарской области

Аннотация

Использование компьютера и мультимедийных технологий всегда помогает при объяснении нового материала, закреплении пройденных тем, при сборе информации, проведении игр, презентаций. Но появляются новые информационно-компьютерные технологии, с которыми мы должны быть знакомы сами и должны знакомить с ними учащихся. Одной их таких новейших технологий является технология создания объектов и предметов - использование 3D принтера. В ЧОУ СОШ «ООЦ «Школа» в этом году появилось такое оборудование, что позволило учителям и учащимся вплотную познакомиться с этой технологией, использовать ее в учебном процессе для создания оригинальных пособий по предмету.

В соответствии с требованиями Федеральных государственных образовательных стандартов в учреждениях общего образования необходимо создать все условия для их реализации, в том числе современную информационно-образовательную среду, адекватную планируемым результатам (предметным, метапредметным и личностным).

В условиях ФГОС информационно-образовательная среда образовательного учреждения включает: комплекс информационных образовательных ресурсов, в том числе цифровые образовательные ресурсы, совокупность технологических средств информационных и коммуникационных технологий: компьютеры, иное ИКТ оборудование, коммуникационные каналы, систему современных педагогических технологий, обеспечивающих обучение в современной информационно-образовательной среде.

Сегодня мы учим детей, которые будут работать по специальностям, которых ещё нет, а значит, мы должны владеть новыми информационно-компьютерными технологиями. Одной их таких новейших технологий является технология создания объектов и предметов - использование 3D принтера. В повседневную жизнь 3D пришло к нам в начале нового тысячелетия. Мы, естественно, связываем это определение с киноискусством или мультипликацией. Но данная технология охватывает гораздо больше спектров нашей жизни. 3D принтер — это устройство, которое создает изображение в трехмерном измерении. Технология 3D печати существует с 1984 года. Компания CharlesHull разработала технологию трехмерной печати для создания объектов с помощью цифровых данных. В 1986 года данную технику запатентовали и дали название стереолитографии. Принцип формирования фигуры с трехмерной печати называют аддитивным (от слова Add (англ.) — добавлять). Для начала создается компьютерная модель будущего объекта. Это можно сделать либо с помощью трехмерного графического редактора CAD-системы (3D StudioMax, SolidWorks, AutoCAD), либо просканировав полностью объект в 3D. Затем, с помощью специального программного продукта разбивается просканированный объект на слои и происходит генерация набора команд, которая определит последовательность, в которой будут наноситься слои материала при печати. Далее, 3D принтер послойно формирует объект, нанося постепенно порции материала. Располагая печатающую головку в системе двух координат X и Y, принтер наносит материал слой за слоем по смоделированной электронной схеме. При перемещении платформы на шаг вдоль оси Z начинается построение нового уровня объекта.

Области применения 3D печати:

·        Строительство. В будущем намного ускорится процесс возведения зданий благодаря 3D печати.

·        Медицина. Благодаря трехмерной печати врачи получили возможность создавать копии человеческого скелета. Большое применение 3D принтеры нашли в стоматологическом протезировании.

·         Архитектура и дизайн. Создание макетов элементов интерьера, зданий и районов позволяют оценить эргономику, функциональность и внешний вид прототипа.

·        Автомобилестроение. 3D моделирование, позволяет протестировать автомобиль на этапе разработки.

·        Моделирование. Изготовление упаковочных материалов, игрушек и сувенирной продукции.

·        Ювелирное дело. Технологии 3D моделирования позволяют создать полноценные изделия из металлического порошка.

·        История и антропология. Модели создаются на базе археологических находок и позволяют оценить достоверность догадок ученых.

·        Образование. 3D модели являются отличными наглядными материалами для обучения на всех уровнях образования.

Например, в химии часто возникают задачи, связанные с проектированием и производством химического оборудования для различных экспериментов. Поэтому можно использовать  трехмерную печать, как универсальный и быстрый метод производства небольших изделий почти любой сложности. Можно выделить два направления использования принтера: производство химических микрореакторов и производство различного вспомогательного оборудования. Микрореакторы – это установки для проведения в них химических реакций в лабораторных условиях, проектируемые специально для каждого эксперимента. Это не типовое оборудование, его нельзя купить готовым, и это, зачастую, сложные изделия, которые непросто сделать классическим методами. Поэтому трехмерная печать позволяет быстро производить такие изделия и оптимизировать их конструкцию, проверяя эффективность различных вариантов.

 Из вспомогательного оборудования  можно печатать  разнообразные подставки для лабораторной посуды любого типа, запасные части установок. 

С помощью 3D печати можно  создавать модели молекул, различные «наглядные пособия» для школьников с целью популяризации этого метода производства. 

Главным недостатком изделий, изготовленных по технологии FDM, в химии является низкая химическая стойкость большинства пластиков. Химические реакции проводятся в жидкой фазе с использованием различных растворителей. Многие из этих растворителей прекрасно растворяют изделия из PLA и ABS пластиков – наиболее удобных для печати материалов. Поиск конструкционного пластика с высокой химической стойкостью к органическим растворителям и одновременно удобного для печати – очень важная задача для внедрения трехмерной печати в практику химического эксперимента.

 Таким образом, мы можем заключить, что FDM принтер на уроках полезен и как универсальное средство производства, и как интересный образец современных технологий, привлекательный для молодого поколения будущих исследователей. 

Учащиеся нашей школы на уроках технологии  моделируют некоторые объекты и предметы.

На уроках химии при изучении темы «Строение атома» учащимся дается домашнее задание изготовить модели атомов из подручных материалов.

Поэтому с появлением 3D принтера у ребят появилась возможность смоделировать строение атома, используя эту новейшую технологию создания предметов и объектов.

В перспективе использование 3Dпечати для построения моделей различных молекул, кристаллических решеток, лабораторного оборудования.

Использованные источники:

1.Михайлова А. Е., Дошина А. Д. 3D принтер — технология будущего // Молодой ученый. — 2015. — №20. — С. 40-44.

2. Трехмерная печать в химии [Электронный ресурс] //http://3dtoday.ru/blogs/1617db764a/threedimensional-printing-in-chemistry/