3D-печать в международной школе имени М. В. Ломоносова

Рассказываем о 3D-печати в образовании, на примере использования 3D-принтера Hercules в частной общеобразовательной школе.

О пользователе

В живописном районе Нижнего Новгорода, на слиянии Волги и Оки, находится красивое краснокирпичное здание начала ХХ века. Это не особняк промышленника и не контора судоходной компании, это — школа.

Согласно преданию, школа была построена в складчину нижегородскими купцами, которые подарили ее городу в честь двухсотлетия Михаила Васильевича Ломоносова — заложенная в 1911 году, в год юбилея ученого, в 1913 она уже принимала первых учеников. И в наше время здание продолжает выполнять свою образовательную функцию — с 1992 года здесь расположена частная общеобразовательная школа имени М.В. Ломоносова, также известная как Private Lomonosov School.

Это международная школа, авторизованная по программе Международного Бакалавриата для начального и среднего образования (International Baccalaureate — Primary Years Programme, Middle Years Programme), обучающая русских и иноязычных учеников.

Обучение ведется на русском языке, с активной поддержкой английского учителями-ассистентами и преподавателями родного языка для иностранных школьников.

Школа также аккредитована и лицензирована в российской системе образования и работает по государственным стандартам нового поколения, активно используя в обучении проектные технологии и современное оборудование, в числе которого и купленный в Top 3D Shop 3D-принтер Hercules.

Hercules

Характеристики:

Технология печати: FDM
Толщина слоя от: 20 мкм
Максимальная температура платформы для печати: 125°C
Максимальная температура экструдера: 260°C
Подогрев стола: да, съемное стекло
Рабочая камера: 200х200х210 мм
Уровень шума: 48 дБ
Поддерживаемые материалы: ABS, PLA, Flex, Rubber, SBS, BF Bronze, Carbon, Nylon, HIPS, PETG
Диаметр нити, мм: 1,75
Диаметр сопла, мм: 0.2, 0.3, 0.5, 0.8, 1
Энергопотребление: 500 Вт
Производительность: 34-50 см³/ч
Размеры, мм: 391х380х496
Вес, кг: 18.9
Материал корпуса: сталь
Программное обеспечение: Slic3r
Страна производитель: Россия
Форматы файлов: STL, OBJ
Калибровка: механическая
Интерфейсы: USB, SD
Количество печатающих головок: 1
Скорость печати: 100 мм/с
Совместимые операционные системы: Windows, Linux, MacOS

Почему именно Hercules

«Оборудование нам порекомендовали специалисты Top 3D Shop. Сайт компании был одним из первых в поиске, в телефонном разговоре нам удалось объяснить наши задачи и подобрать оборудование. Выбор пал на 3D-принтер Hercules компании Imprinta. Российское “гражданство” принтера мы считаем плюсом, и в ходе использования несколько раз убедились в справедливости этого мнения.

Например, при первых попытках печати у нас часто возникали вопросы, и нам удавалось по телефону и электронной почте оперативно найти решение.

Через полгода у нас случилась первая серьезная поломка — износился ремень, но сотрудники Top 3D Shop оперативно выслали новый, который мы с легкостью установили и продолжили работу.

В первый заказ мы попросили сотрудников Top 3D Shop собрать набор из разных видов филамента, чтобы попробовать их в деле — наряду с PLA и ABS мы испытали FLEX, SBS компаниии Filamentarno! и резиноподобный Rubber.

Что понравилось

Это наш первый опыт использования 3D-печати и, благодаря этому принтеру, мы смело можем говорить о том, что 3D-печать это недорого и легко. Сам принтер безопасен, но мы все равно сделали защитный короб для него, так как в школе учатся дети от 6,5 лет. В принтере хороший баланс между открытыми и закрытыми элементами — можно следить за ходом печати и разобраться в принципах его работы.

Какую пользу принес 3D-принтер и для каких задач применяется

С 3D-принтером мы смогли сильно расширить возможности учеников сразу в нескольких областях. Например, в Middle Years, в предметной области Design, ученикам необходимо находить решения различных проблем.

Наиболее удачным примером мы считаем следующий опыт. Большинство из учителей в работе используют магниты: они прикрепляют к доске примеры работ, задачи и наглядные пособия.

Взяв эту ситуацию за основу, мы предложили детям задачу по дизайну: придумать прототипы тематических магнитов для учителей. Такая работа органично объединила в себе сразу несколько концептов: коммуникация — работа с клиентами, магниты «говорят» за учителя, они персонализированы; форма — площадь поверхности и размеры магнитов; перспективы в использовании прототипов.

Ученикам предстояло в течение двух месяцев создавать эти прототипы взаимодействуя с “заказчиком”, принимая правки и внося корректировки в проект, начиная с эскизов и вплоть до получения конечных изделий.

Учащиеся опрашивали учителей, рисовали эскизы, печатали прототипы, отдавали их в использование, получали feedback и, сделав выводы, вносили изменения в свои модели. Важным для нас было показать ученикам, что 3D-печать это один из быстрых способов изготовить прототип и оценить его.

Для того, чтобы увеличить участие всех учеников, работа с принтером велась так: ученики сами запускали в печать свои модели, а на принтер была установлена веб-камера, онлайн-трансляция позволяла ученикам всей школы наблюдать за процессом.

Из этого примера видно, что раньше, до появления принтера, нам пришлось бы ограничиться чертежами или использовать ограниченное количество форм и материалов.

Пройдя один раз полный цикл работы с принтером, ученики запоминают основные плюсы и минусы печати и дальше, уже в других предметах и в других проектах, используют его: например, печать небольших скелетов динозавров для диорамы геохронологической шкалы (География), или печать макета холодильника для демонстрации работы элемента Пельтье (физика).

Наличие такой серьезной техники всегда дает сразу несколько направлений в исследованиях детям. Они могу рассчитать экономическую составляющую своих прототипов. Они могут проанализировать энергопотребление. В случае со старшими учениками, напечатанный на 3д принтере экзоскелет для руки стал хорошей отправной точкой для изучения раздела Digital Health в дипломной программе Information Technologies in a Global Society.

Сложности

Из того, с чем пришлось столкнуться нам: в школе почти вся компьютерная техника на MacOS и iOS. Таким образом, пришлось специально приобрести компьютер с Windows для слайсера. Сейчас эта проблема устранена — как настроить Cura специалисты Imprinta рассказали на канале в YouTube, нам осталось только попробовать. Теперь принтер может работать и c MacOS.

Нюансы

Размеры печатной области: выбирая оборудование мы безусловно ориентировались на то, чтобы обеспечить как можно большую область печати. Спустя год мы пришли к выводу, что области в 180х180х180 мм вполне достаточно для решения большинства задач. В том числе и для печати сразу нескольких прототипов, что серьезно экономит время и дает дополнительные задачи для учеников (например — компоновка шахматных фигур).

Адгезия: чем проще материал в печати, тем лучше. В интенсивной работе приходится экономить время, что лучше всего получается при печати PLA:

Нанесенное на платформу средство для адгезии держится долго, до двух недель.
После 2-3 циклов печати модель становится легко снимать, не дожидаясь полного остывания стола — уже при 40 градусах можно удалить модель и запускать в печать следующую.
Стол быстрее выходит на рабочую температуру в 65 градусов, для других материалов она выше.
PLA нетоксичен, в отличие от многих других пластиков — ученики могут очень близко смотреть на процесс печати, буквально впритык и даже без защитного бокса, не опасаясь надышаться испарениями.»

Выводы

Как показывает практика, наличие 3D-принтера в учебном заведении позволяет учащимся глубже познакомиться не только с современными технологиями прототипирования, но и с другими составляющими производственного цикла.

Такие знания будут полезны в дальнейшем образовании, независимо от выбранной профессии, так как охватывают большой спектр отраслей и должностей, от руководителей и инженеров производства, до проектировщиков и обслуживающего персонала.