Муниципальное автономное общеобразовательное учреждение

«Средняя общеобразовательная школа № 3

имени Героя Советского Союза А.А. Булгаков»

Проектно-исследовательская работа на тему

«3D ручка»

Выполнили:

Нурмухометова Е., Любушкина К.

учащиеся 4 класса

Руководитель:

Храмцова Н.В.,

учитель информатики

г. Корсаков, 2021 г.

Оглавление

Введение        3

1.        Теоритическая часть        4

1.1        История 3D ручки        4

1.2        Что такое 3 D ручка?        4

1.3        Виды 3D ручек        4

«Горячие» 3D-ручки        4

«Холодные» 3D-ручки        5

1.4        Расходные материалы        6

Пластик ABS        6

Пластик PLA        6

1.5        Область применения 3D ручек.        7

2        Практическая часть        7

2.1        Анкетирование учащихся школы        7

2.2        Проведение мастер-класса «Работа с 3 D ручкой»        7

3        Заключение        7

4        Список литературы        7

5.        Приложение        8

Введение

Тема нашей исследовательской работы выбрана не случайно, нам нравится заниматься творчеством.  

3D ручка это прибор, который появился недавно, но уже пользуется огромной популярностью. С помощью ручки можно создавать различные предметы, от мелких до больших деталей,   предметы в воздухе. Многие наши одноклассники знают, что такое 3D ручка, но у многих ее нет и они не знают, как ей пользоваться. Поэтому эта тема выбрана нами, мы хотели рассказать и научить ребят пользоваться 3D ручкой.

Работая с данным устройством, нам стало интересно, а какие виды ручек еще есть, где применяется еще технология 3 D.

3D-ручка становится актуальней и доступней.

Цель нашей работы: изучить историю появления 3 D   ручки, область ее применения.

Задачи:

1. Изучить материалы  по 3D ручки
2. Провести анкетирование среди учащихся
3. Провести мастер-класс на тему «Работа с 3 D ручкой»

Объект исследования: 3D ручка

Предмет исследования: 3D-ручка как средство трехмерного моделирования.

1. Теоритическая часть

Для ответов на наши вопросы мы обратились к различным интернет – ресурсам. 

1. История 3D ручки

3D ручка достаточно современное изобретение. История 3D ручек началась в феврале 2013 года, когда сотрудники компании WobbleWorks презентовали первую модель 3D ручки 3Doodler (рис 1).

Идея пришла в голову основателям компании, Максу Боугу и Питеру Дилворту, когда сломался 3D-принтер и потребовалось заделать брешь в напечатанной модели

Рис. 1 3D ручка 3Doodler модель 2013 года.

Принцип действия своего прототипа изобретатели описали так:

«Пластиковая нить заправляется в ручку, где размягчается под воздействием температуры и выдавливается через сопло. При соприкосновении с воздухом материал охлаждается и затвердевает, благодаря чему можно создавать объемные изделия.»

2.  Что такое 3 D ручка?

        3D ручка -   вариант 3D принтера: только мы не печатаем, а рисуем  модели из пластика, который расплавляется в ручке.  Ручка немного напоминает устройство для выжигания.

        3D принтер способен создавать сложные фигуры, в точности повторяя элементы запрограммированной модели.  3D-ручки – это компактные заменители 3D-принтеров. С помощью 3D-ручки возможно делать узоры, надписи, декоративные элементы на различных поверхностях или законченные трехмерные объекты: геометрические фигуры, прототипы и силуэты, также возможно рисовать на плоскости по трафарету.

         Что означает 3D?         Оно является сокращением английского 3-dimensional, что дословно переводится как «три размера»

3. Виды 3D ручек

По принципу работы 3D-ручки разделяются на два вида: «горячие» и «холодные».

«Горячие» 3D-ручки

«Горячие» ручки заправляются термопластиком, который поставляется в виде прутков или катушек нитей. В верхней части корпуса 3D-ручки располагается отверстие, в которое вставляется пластик. Встроенный механизм автоматически подводит пластик к экструдеру, где он нагревается и подается в горячем виде через сопло. Расплавленный пластик способен принимать любую форму, а затем быстро застывает. Основные элементы «горячей» 3D-ручки: сопло, механизм подачи пластиковой нити, нагревательный элемент, вентилятор для охлаждения верхней части сопла и ручки в целом, микроконтроллер для управления работой вентилятора, механизма подачи и нагревательного элемента. Для работы «горячей» 3D-ручки требуется электропитание (как правило, используются обычные блоки питания с преобразователем напряжения 12 В).

Подача материала осуществляется при нажатии соответствующей кнопки. Некоторые модели оснащаются регулятором скорости подачи пластика, регулятором температуры нагрева и дисплеем, на котором отображается информация о выбранном режиме.

Во многих 3D-ручках есть кнопка реверса, которая позволяет легко извлекать пластиковую нить из ручки.

К преимуществам «горячих» 3D-ручек относятся небольшой вес, компактность, простота использования, прочность поделок, доступная стоимость расходных материалов. В качестве недостатков пользователи отмечают наличие проводов и нагревание сопла ручки до высокой температуры.

«Холодные» 3D-ручки

Принцип действия «холодной» 3D-ручки основан на экструзии жидкой фотополимерной смолы, затвердевающий на выходе под воздействием ультрафиолетового излучателя. В таком устройстве нет нагревательных элементов, и материал для рисования не имеет высокой температуры. Гаджет работает без проводов, энергопотребление происходит за счет встроенного аккумулятора. В ручку вставляется картридж с жидким полимером. Для большинства «холодных» 3D-ручек доступны разные виды смол: обычные, эластичные, магнитные, светящиеся, меняющие цвет в зависимости от температуры и даже чернила для бодиарта.

Первой в мире 3D-ручкой, работающей по технологии фотополимеризации, стал бренд CreoPop.

К преимуществам «холодных» 3D-ручек относят отсутствие горячих элементов, бесшумность, работа без проводов, возможность использования большого количества фотополимерных смол с различными свойствами. Среди недостатков – высокая стоимость ручки и материалов, хрупкость поделок.

4. Расходные материалы

Основные материалы, используемые в работе 3D-ручек нагревательного типа, — пластики ABS и PLA.

Пластик ABS

В основе полимера ABS — соединения, получаемые из нефти. Он не подвержен разложению, очень прочен и поэтому стал наиболее распространённым материалом для 3D-печати.

К преимуществам относятся:

• застывает при температуре 100-110 градусов;
• высокая механическая прочность;
• глянцевая поверхность. Этот полимер при затвердевании имеет высокий уровень глянца, что делает изделия или макеты из него более привлекательными;
• возможность вторичного использования. При утилизации пластик ABS перерабатывается без потери своих основных свойств;
• возможность легкой обработки. Уже готовое изделие, созданное с помощью 3D-ручки, можно в случае необходимости дополнительно обработать, например, отшлифовать.

К недостаткам материала относится легкий специфический запах при нагревании, поэтому его использование рекомендуется в проветриваемых помещениях.

Пластик PLA

Пластик PLA — органический, биоразлагаемый полилактид, произведенный на основе сахарного тростника или кукурузы.

В отрасли 3D-печати пластик PLA нашел широкое применение благодаря своим свойствам:

• плавится при температуре 160–180 градусов;
• не нуждается в охлаждении;
• подходит для рисования на различных поверхностях, хорошо держится на ткани;
• при нагревании не выделяет вредных веществ и не имеет запаха, поэтому безопасен для детей;
• практически не подвержен естественной усадке и деформации.

Основной недостаток пластика PLA — это недолговечность изготовленных из него предметов. Изделия из этого полимера уже через год начинает постепенно распадаться. Второй существенный недостаток — это повышенная хрупкость, поэтому данный тип пластика рекомендуется для опытных пользователей 3D-ручек.

5. Область применения 3D ручек.

Самая распространенная область применения 3D ручек – это творчество.  Ручка пригодится и в быту. Например, восстановить поврежденные пластиковые детали (у игрушки).  Ее так же можно использовать в качестве декорирования уже существующих предметов, так и изготавливать собственные (Hand-made).

3D ручки, применяющиеся в медицине, называются Биоперьями или Биоручками (BioPen). Такие ручки используются для устранения трещин в костях.

1. Практическая часть

2. Анкетирование учащихся школы

Было проведено анкетирование среди учащихся 3,4 и 5 классов (Приложение № 1) , чтобы определить осведомлённость учащихся о 3D ручки.

93% опрошенных знают, что такое 3 D ручка. 87% учащихся хотели бы поработать с 3D ручкой. На вопрос «Знаете ли вы где можно использовать 3D ручку» 75% ответили «Для поделок» (Приложение №2)

По результатам анкетирования можно сделать вывод, что большинство ребят имеют представление «Что такое 3D ручка», но многие не знают ее принцип работы.

6. Проведение мастер-класса «Работа с 3 D ручкой»

После проведения анкетирования, мы провели мастер-класс по работе с 3d ручкой. В мастер-классе участвовали учащиеся 3,4 и 5 класса.

Тему мастер-класса мы выбрали «8 Марта». Учащимся были розданы заранее приготовленные трафареты на данную тему. Проговорены правила работы с 3D ручками (Приложение № 3).

2. Заключение

В процессе исследования мы ознакомились с историей появления 3D ручки, какой пластик используется в ручке. Реализуя практическую часть нашего проекта мы научили ребят пользоваться 3D ручкой, создавать 3D модели объекта.

3. Список литературы

1. https://ru.wikipedia.org/wiki/3D-ручка
2. https://www.zwsoft.ru/stati/chto-takoe-3d-modelirovanie (статья)
3. https://3d4u.com.ua/ru/blog/post/53-istoriya-3d-ruchki (статья)
4. https://club.dns-shop.ru/blog/t-278-ruchki-3d/20024-dlya-chego-vam-mojet-ponadobitsya-3d-ruchka/ 

5. Приложение

Приложение 1

1. Знаете ли вы, что такое 3 D ручка?  ______
2. Хотели бы вы поработать на 3 D ручке? _____
3. Знаете ли вы где можно применять 3 D ручку? (ваш вариант  ответа)____________________

Приложение 2

Приложение 3