Исследовательская работа «3D-принтер и Я»

МУНИЦИПАЛЬНОЕ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

«СРЕДНЯЯ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ШКОЛА № 106» г. САРАТОВА

Исследовательская работа

«3D-принтер и Я»

АВТОР

Лямина Мария
ученица 3 «Б» класса

муниципального общеобразовательного учреждения

 «Средняя общеобразовательная школа №106»

г. Саратова

РУКОВОДИТЕЛЬ

ЛАХАРДОВА  

НАТАЛЬЯ ВИКТОРОВНА

учитель начальных классов

Муниципального общеобразовательного учреждения

 «Средняя общеобразовательная школа №106»

г. Саратова

Саратов        2024

СОДЕРЖАНИЕ

1. Введение                                                                                        3
2. Основные этапы работы                                                                
   2.1. I этап – теоретическая часть: история создания 3D-принтера                  5
                     – области применения 3D-печати                                        6

2.2. II этап – практическая часть:                                                        8

3. Заключение                                                                                        10
4. Список используемой литературы                                                        10

ВВЕДЕНИЕ

Сегодняшняя наука – это

технология завтрашнего дня!

(Эдвард Теллер)

3D-принтер – что это за предмет? Да и предмет ли? Откуда я узнала о его существовании и почему выбрала данную тему для своей работы? На все эти вопросы я постараюсь вам сейчас ответить. Это очень интересно. Итак…

В эти летние каникулы я несколько раз ездила с мамой на работу. Она работает ведущим инженером-конструктором. И вот в один из дней мама взяла меня с собой на производственную площадку. Пока она обсуждала с коллегой рабочие моменты, я заметила в стороне у стены интересный аппарат. Подождала пока мама освободится и спросила у неё, что это такое. Она мне сказала, что это 3D-принтер и предложила познакомиться с ним. Мне стало очень интересно. Это заметил мамин коллега, Сергей Владимирович. И предложил мне напечатать на нём что-нибудь. Я, конечно, согласилась, с радостью. Но оказалось не всё так просто. Ведь чтобы что-то напечатать, сначала необходимо это начертить. Конечно, мне стало ещё интереснее, ведь я могла бы побыть немного в роли мамы, инженером. Тогда я твёрдо решила, что обязательно сама что-нибудь начерчу, потом сама загружу в принтер и напечатаю. Вот так и возникла идея моей исследовательской работы: пройти все этапы 3D-моделирования и рассказать об этом в моей работе.

Цели исследования:

- Изучить подробнее, что такое 3D-принтер.

- Познакомиться с возможностями 3D-принтера.

- Научиться печатать на 3D-принтере.

Задачи исследования:

- Познакомиться с историей создания 3D-принтера.

- Узнать, что можно изготовить при помощи 3D-принтера.

- Изготовить свою 3D-модель.

- Обобщить и проанализировать полученную информацию, сделать выводы.

Гипотеза исследования

Возможно ли мне научиться использовать возможности 3D-принтера в бытовых целях?

Методы исследования:

- Сбор информации из книг, интернета и опыта специалистов.

- Мои наблюдения.

- Мой опыт работы на 3D-принтере.

Объект исследования:

- 3D-принтер.

Предмет исследования:

- Возможности 3D-принтера.

Актуальность исследования в том, что новые информационные технологии всегда очень быстро развиваются и без них немыслимо современное общество.

Практическая значимость данного исследования заключается в том, что оно может быть полезно в качестве просветительского материала.

ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ

I ЭТАП – ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

1. История создания 3D-принтера.

Я начала свою работу с поиска информации об истории создания 3D-принтера.

Многие думают, что 3D-принтеры появились совсем недавно. На самом деле недавно появился только термин «3D-принтер», а сама технология объёмного печатания появилась в 1984 году. Авторство её принадлежит американцу Чарльзу Халлу. Его прибор создавал 3D-прототипы.

В 1990 семья учёных Крамп усовершенствовала этот способ. Они его назвали методом наплавления в 3D-воссоздании.

Современный исторический этап развития 3D-печати стартовал в1993 году с созданием компании Solidscape. Она производила струйные принтеры. В 1995 году сотрудники той же компании усовершенствовали струйный принтер. Он создавал уже изображения не на бумаге, а в специальной ёмкости, и они были объёмными. Тогда же появилось понятие «3D-печать» и первый 3D-принтер. Этот метод был запатентован и используется некоторыми компаниями, производящими 3D- принтеры.

История создания 3D-принтера продолжилась появлением технологии под названием PolyJet, основанной на использовании фотополимерного жидкого пластика. При таком способе печати головка «рисует» слой фотополимера, который моментально засвечивается лампой. Метод оказался выигрышным по многим параметрам: цена его значительно ниже, а высокая точность дает возможность изготовления не просто моделей, но готовых к применению деталей.

С течением времени развитие индустрии 3D-печати ускорялось, использовались новые материалы и принципы работы, размеры и цены устройств становились всё меньше. Современный трёхмерный принтер всё больше становится похож на обычный, печатающий на бумаге. А модели из 3D-принтера отличаются ещё и высокой прочностью, поэтому могут применяться в качестве готовых изделий. История 3D-принтера ещё не окончена, и самое интересное – впереди.

2. Области применения 3D-печати.

• Медицина. 3D-печать широко применяется в медицине с начала 2000-х годов. Благодаря трёхмерной печати врачи получили возможность создавать копии человеческого скелета. Большое применение 3D-принтеры нашли в стоматологическом протезировании. В 2014 году российские учёные разработали био-принтер, который будет печатать фрагменты практически любых внутренних органов. В своей работе ученые используют клетки и гидрогель.
• Пищевая промышленность. Пусть до гигантских хот-догов еще далеко, но печатать фаршем 3D-принтеры уже научились. Причем, печать возможна не только фаршем, но и любым пастообразным продуктом – тестом, сыром, томатным пюре.

• Автомобилестроение. Для производства деталей уже сейчас применяется технология 3D-печати. Это позволяет протестировать автомобиль на этапе разработки.

• Образование. 3D-модели являются отличными наглядными материалами для обучения. Например, на уроке химии для наглядности учитель показывает 3D-модели молекул.
• Ювелирное дело. Технологии 3D-моделирования позволяют создать полноценное изделие из металлического порошка.
• Бытовое использование. К наиболее распространенным относятся: игрушки, сувениры, мебельная фурнитура, чехлы для смартфонов, всевозможные украшения и поделки.

3D-печать – это технология будущего. С каждым днём данная технология печати находит себя в новых областях. Интересной в области развлечений является такая услуга: любой желающий может сделать скан своего тела и получить свою миниатюрную копию. В области медицины постепенно входят в использование изготовление обуви, стелек, наушников. Постепенно увеличивается размер деталей, а также расширяется выбор материалов для печати.

II ЭТАП – ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

Изучив теорию о возможностях использования 3D-принтера, я четко решила для себя научиться пользоваться этой интересной машиной. Я начала с самого простого, как мне тогда показалось. Для этого мне необходимо было научиться чертить при помощи специальной программы для создания макета моей будущей 3D-детали, Компас-график. Мне предложили придумать что-то простое, и чтобы можно было этим пользоваться в дальнейшем. Так как я люблю рисовать и у меня дома много карандашей и фломастеров, я решила сделать для них стаканчик, и написать на нем свое имя. Это казалось не сложной задачей. Но… Печатать текст на круглой поверхности оказалось непросто. Мама помогла мне справится с этой сложной задачей. Я нарисовала круг, задала диаметр моего будущего стаканчика. Затем при помощи команды «Выдавливание» задала высоту и толщину моей будущей детали. И получилась электронная 3D-модель. Затем вместе с мамой я напечатала на ней своё имя. Этой файл мы пере сохранили в формат STL. Такой формат файлов читает 3D-принтер. Затем я скинула этот файл на флеш-карту и пошла с маминым коллегой к 3D-принтеру. Мы вместе с ним загрузили специальную проволоку из пластика в принтер, вставили в принтер флеш-карту. Сергей Владимирович научил меня включать 3D-принтер, выбирать необходимый файл и запускать процесс печатания моей детали. Процесс создания 3D-моделей очень длительный, мой стаканчик печатался 8 часов, почти всю ночь. На следующий день мама принесла мне мою собственную детальку домой. Я была так горда собой. Мне стало интересно, что ещё полезного и занимательного может сделать этот чудо-принтер. Мы обсуждали эту тему с Сергеем Владимировичем, он много мне о нем рассказывал, так как у него дома есть такой же принтер. Он рассказал мне, что можно сделать модели из нескольких цветов. Через некоторое время мама передала нам с братом подарок от него: целый набор моделей антистрессов. Это и кошечки, и различные подвижные геометрические фигуры, и ящерица, и ракушки. Мы были в восторге. Мне захотелось поделиться этими впечатлениями с одноклассниками, и я решила написать научную работу на эту тему. Мама и Сергей Владимирович меня поддержали. Для наглядного примера я решила напечатать брелок себе и брату, для школьного рюкзака. Сначала на бумаге нарисовала эскиз будущей детали, выбрала ее размеры. Кстати, на деле они оказались немного большими. На домашнем ноутбуке я начертила модель будущих брелоков в Компасе, скруглила края, напечатала на них текст и сделала отверстие для его крепления к рюкзаку. Затем опять сохранила в необходимый формат STL, перенесла файл на флеш-карту и пошла к маме на работу. Там мы Сергеем Владимировичем подобрали подходящий цвет пластика, загрузили его в принтер. И уже по знакомой мне последовательности я загрузила свой брелок в 3D-принтер, а Сергей Владимирович снимал этот процесс на видео для демонстрации вам. Деталь печаталась 6 часов со сменой цветов пластика, этим уже занимался Сергей Владимирович.

Подводя итог проделанной мной работе, можно сделать вывод, что 3D-принтер - это очень полезная и интересная технология в современном обществе. В ходе работы над проектом я изучила принцип работы 3D-принтера, его возможности, научилась чертить в Компас-графике и немного почувствовала себя инженером, как мама.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В начале моего исследования я предположила, что мне возможно научиться использовать возможности 3D-принтера в бытовых целях.

В ходе своего исследования я сделала определённые выводы:

- 3D-принтер – устройство, которое обрабатывает трехмерную компьютерную модель и на основании полученных данных строит объемный предмет;

- возможности 3D-принтера очень велики;

- научиться использовать 3D-принтер в бытовых целях, при желании, может даже ребёнок. Это увлекательно и интересно.

        Подводя итоги, стоит отметить, что использование 3D-принтеров в будущем позволит полностью исключить ручной труд и необходимость делать чертежи и расчёты на бумаге, устранить недостатки не в процессе создания, а непосредственно при разработке.

        Я думаю, что, когда будет возможным печатать на 3D-принтере из любых окружающих нас веществ, человечество, возможно, полностью решит проблему утилизации бытовых отходов. Уже сейчас принтеры для строительства домов в Китае используют в качестве расходных материалов строительные отходы.

        Несомненно, технология 3D-печати – это технология будущего.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. 3D принтер. [Электронный ресурс]. Режим доступа — printbox3d.ru.
2. https://vektorus.ru/blog/vozmozhnosti-3d-printera.html#ispolzovanie-v-bytu-i-v-domashnih-usloviyah.
3. Научный журнал «Юный ученый» №1 (1) 2015.