17 февраля 2019г.
3d принтер. Реальность или необходимость? C каждым годом это техническое устройство становится все более популярным и востребованным, как на предприятиях, в различных организациях, так и в школах. Это новейшее техническое средство стало последней разработкой, призванной обеспечить более качественный уровень подготовки в робототехнике, как наиболее перспективной отрасли человеческого знания, а также стимулировать интеллектуальную и творческую деятельность обычных школьников, будущих специалистов с развитым критическим мышлением, инициативностью, конкурентоспособным.
В данной статье будут затронуты аспекты и нюансы 3d печати, типы и виды пластика, программа для подготовки проекта. Более подробно мы хотели бы остановиться на описании работы с 3d принтером Smart Touch 3DMakeUP (из опыта работы). Ранее все бюджетные 3d принтеры поставлялись как kit наборы, и после покупки, их приходилось собирать и настраивать на протяжении многих часов, поэтому людям, не разбирающимся в электронике, было кране сложно их собрать даже при помощи инструкции. Данный принтер не нужно собирать и настраивать, его продают практически полностью готовым к работе. Для начала печати всего лишь надо произвести калибровку нулевого уровня по четырём точкам четырьмя винтами стола. Принтер готов к печати спустя 10 – 15 минут. При сборке трудно избежать проблем, так, во время транспортировки могут быть сбиты концевики нулевых уровней и растянуты некоторые ремни. Корпус принтера изготовлен из прочной фанеры, поэтому здесь нет проблем с жесткостью каркаса и его деформацией при печати. В комплекте поставки вместе с принтером идет sd карта на 4 гб с программным обеспечение, а также подставка для килограммовых катушек. Сам принтер относится к бюджетной категории и не имеет подогреваемого стола, что негативно сказывается при печати пластиком типа ABS. Характеристики принтера вполне стандартные и достойные. Область печати 190x190x205 mm. Принтер оснащен слотом для карт памяти типоразмером sd и монохромным дисплеем, что позволяет производить печать прямо с карты памяти без подключения принтера к компьютеру. На дисплее принтера отображается много полезной информации, как, например, температура экструдера, время печати, сколько времени осталось до завершения и т.д.
Для печати применяется два основных вида пластика PLA и ABS, а также множество вторичных пластиков: прозрачные, гибкие, матовые и т.д, но в основной массе печать идет именно первыми двумя. У всех пластиков есть свои характеристики, достоинства, недостатки и сфера применения. PLA – это органика, сделанная из волокон кукурузы. Данный вид пластика не долговечен и разлагается за 2- 3 года от воздействия ультрафиолета. Он значительно менее прочный, чем ABS и требует меньшую температуру работы, около 200 градусов. Данный пластик при плавлении практически не выделяет вредных веществ.
В отличие от PLA ABS – химия, и он делается из нефти. Это ударопрочная термопластичная смола на основе полимера со стеролом. Температура плавления этого пластика значительно выше – 260 градусов. Это прочный и долговечный вид пластика, к тому же этот пластик подвержен постобработке ацетоном. Деталь приобретает глянец, слои дополнительно склеиваются и становятся прочными. Но при плавлении этот пластик выделяет токсичные вещества, и, если постоянно находиться рядом с принтером и дышать парами, можно получить отравление. Поэтому данный вид пластика не рекомендуется использовать в плохо проветриваемых помещениях, в частности, в школах.
При печати на 3d принтерах возникает ряд проблем, но наиболее актуальные следующие из них:
1) Качество печати. Когда детали получаются кривые косые и не ровные. Это может быть связано с шатанием рамы и деформации ее при печати, засором экструдера и неверным подбором температуры плавления пластика при запуске печати, а также плохой натяжкой ремней шаговых двигателей.
2) Отлипание детали от стола. Связано это с разностью температур холодного стола и горячего экструдера. Пластик при охлаждении сжимается, в этом случае деталь отлипает и перекашивается, и она становится неровной. С этой проблемой сражаются до сих пор разными способами, подбирая разные материалы
3) Расслоение детали. Связана она также с сужением пластика после печати, но возникает между слоями печати детали. Обычно она связана с 3 проблемами: сквозняки, которые приводят к резкому остыванию пластика сразу после печати, недостаточный нагрев пластика. Он не прилипает к предыдущему слою, большое расстояние между слоями. Обычно при печати выставляют уровни от 0.1 до 0.4 мм, и при большем переходе на следующий уровень, площадь склеивания уменьшается
Для повышения адгезии пластика (прилипания) и повышения качества печати первого слоя, чтобы деталь была идеально ровной и гладкой, применяют несколько различных видов покрытий:
· Зеркало +ровно +дешево – треснет от перепада температуры – нужен клеевой слой (ABS сок)
· Боросиликатное стекло + ровно + термостойкое – нужен клеевой слой
· Каптон – после каждой печати необходима замена - дорогой
· Синий малярный скотч - дорогой
· Ситалловое стекло +ровно + термостойкое + не нужен клей – дорого – надо греть до 110-120 градусов
Отдельной темой является постобработка деталей из ABS пластика ацетоном. Ацетон - крайне токсичное вещество, и лучше всего для обработки сделать ацетоновую баню. Для этого необходимо взять плотно закрывающийся герметичный пластиковый контейнер для еды. Он сделан из полипропилена, поэтому ацетон его не растворяет. Внутри необходимо установить емкость с подогревом и вентилятор для лучшего обдува.
После приобретения принтера сразу хочется что-нибудь напечатать. На флэшке уже есть готовый проект для печати вазы, но этого недостаточно. Для печати потребуется установить на компьютер и настроить под принтер программу. На флэшке в комплекте имеется программа cura, но она имеет ограниченный функционал и бедные настройки принтера. Поэтому лучше скачать с официального сайта бесплатную программу Repetier-Host версии 1.62. Данная программа преобразует файл детали формата stl в проект для печати. В программе необходимо создать свои настройки и указать характеристики принтера: допустимую область печати, диаметр сопла экструдера и нити пластика, а также указать наличие стола с подогревом. После этого в рабочую зону можно переносить детали из stl файлов и настраивать характеристики используемого пластика, ширины слоев установки поддержки уровней и скорость печати. Данные настройки подбираются со временем опытным путем и настраиваются персонально. Деталь можно вращать, масштабировать и перемещать по столу. Также можно размещать несколько деталей и множить их.
До приобретения принтера может возникнуть вопрос: «А зачем он нам нужен? Что можно на нем напечатать?» Перечислим несколько причин, по которым 3d принтер должен быть в школе:
1.3D-принтер побуждает школьников к научно-техническому творчеству. Процесс печати выглядит как магия. Вещи возникают из ничего. Школьникам становится интересно, как же это происходит? Начинается процесс изучения и занятий научно-техническим творчеством, появляются инженерные проекты.
2.3D-принтер открывает окно в мир 3D-моделирования, 3D-визуализации и дополненной реальности.
3.3D-принтеры развивают пространственное воображение. Новые структуры в нашем мозгу возникают по мере необходимости. 3D-принтер создает такую необходимость образования структур пространственного мышления, что, в свою очередь, дает человеку конкурентные преимущества перед теми, у кого их нет.
4.Использование 3D-принтеров подростками позволяет им изобретать новые технические продукты.
5. 3D-принтеры возбуждают воображение. Во время работы на 3D-принтере постоянно рождаются новые идеи. Ведь принтер печатает самостоятельно, а оператор может спокойно следить за его работой и обдумывать новые идеи. 3D-принтер освобождает человека от рутинного труда и позволяет ему заниматься творчеством.
Использование 3D-моделирования в обучении детей как никогда актуально. Работа в данном проекте даст нашим ребятам много знаний и умений, которые будут им полезны в будущем.
Во-первых, они будут проектировать предмет от идеи до его воплощения. Это один из профессиональных навыков, необходимый при проектной деятельности.
Во-вторых, каждый обучающийся работает в большей степени самостоятельно, педагог выступает в качестве тьютора – он направляет, помогает, советует.
Таким образом, повышается уровень самостоятельности, ответственности, что очень важно для современных школьников.
Список литературы
1.Ананишнев, В.М. Моделирование как элемент управленческой деятельности. - МГПУ, Москва,2015.
3.Беляков, Е.М., Воскресенская Н.М., Иоффе А.Н. Проектная деятельность в образовании.//Проблемы современного образования. 2015 г. № 3.
5.Бестужев-Лада, И.В. Поисковое социальное прогнозирование/ И.В. Бестужев-Лада. - М.: Наука, 2014.
