3Д печатење со рака

Изградба на материјали (за секој тим)

Потребни материјали

• Пена за пена или густ картонски картон
• Владетели
• Чистачи на цевки или жица што може лесно да се свитка
• Моливи
• лепак
• Разновидност на мали предмети со релативно едноставни форми за избор на студентите.
  • топки
  • вазни
  • Садови
  • Шишиња
  • Чаши

Материјали за наставници

Кратко видео од PBS LearningMedia за визуелен вовед во 3Д печатење https://ny.pbslearningmedia.org/resource/b9194612-d6e7-4307-b08c-9c2857956713/will-3d-printing-change-the-world/

Дизајн предизвик

Вие сте дел од тим инженери кои работат заедно за да создадат „3Д-отпечатен“ модел на објект со употреба на секојдневни материјали. 

Софтвер за 3Д печатење ја мапира формата на предметот, а потоа го „реже“ во слоеви. 3Д принтери тогаш отпечатете ги објектите додавајќи слој на слој материјал заедно за да го создадете објектот. Овој процес се нарекува „производство на адитиви“. 

Дебелината на вашите слоеви ќе биде иста како и дебелината на вашиот градежен материјал (пена или картон). Со цел да ги измерите слоевите, ќе завиткате средства за чистење на цевки околу вашиот предмет на секој обележувач на слој / висина (ако вашата пена е дебела ¼ ”, ќе го измерите вашиот предмет со чистач на цевки на ¼” висок, ½ ”висок, ¾”) високо, и така натаму). Чистачот на цевки ќе ви ја даде големината и обликот наСлој. Следејќи ја формата на почиста цевка на вашиот градежен материјал, ќе го исечете секој слој од вашиот модел. Додавање на еден слој над другиот и прицврстување на нив со лепак, ќе го создадете вашиот тродимензионален модел.

Критериуми 

• Објектот за моделирање мора да биде избран од тим
• Користете средства за чистење на линијар и цевки за да го измерите предметот на секоја ознака за висина 

Ограничувања

• Користете ги само дадените материјали

1. Пауза од часови во тимови од 2
2. Поделете го работниот лист за 3D печатење со рака, како и неколку листови хартија за скицирање на дизајни. 
3. Дискутирајте за темите во делот Поими за позадина. Можеби сакате да го прикажете ова кратко видео од PBS LearningMedia за визуелен вовед во 3Д печатење https://ny.pbslearningmedia.org/resource/b9194612-d6e7-4307-b08c-9c2857956713/will-3d-printing-change-the-world/
4. Прегледајте го процесот на инженерско дизајнирање, предизвик за дизајн, критериуми, ограничувања и материјали. 
5. Поучувајте ги учениците да започнат идеи за идеи и скицирање на нивните дизајни.
6. Обезбедете им на секој тим свои материјали.
7. Објаснете дека студентите ќе создадат тродимензионален модел на еден од предметите што сте ги ставиле на располагање. Дискутирајте за тоа како 3D печатарите градат објекти користејќи слоеви, па затоа понекогаш се нарекува „производство на додатоци“. Компјутерските датотеки што се користат со 3Д принтери ги содржат информациите потребни за секој слој на објектот што се печати. CAD софтвер ја опишува тродимензионалната структура на објектот. .STL-датотеките ја опишуваат надворешната структура на објектот со делење на триаголници. Софтверот за режење потоа ја дели тродимензионалната структура на хоризонтални слоеви за 3Д печатачот. Користејќи методи слични на 3Д печатач, студентите ќе работат со плоча од пена или брановидни картони обезбедени за „3Д печатење“ модел на предмет што ќе го изберат. Како што го конструираат својот модел надвор од слоеви на плочи од пена, тие ќе користат еден вид производство на додатоци. Обезбедете им на студентите дебелина на плочата за пена или брановидни картони што се користат. Оваа дебелина ќе стане висина на секој слој од нивните модели. Поделувајќи го предметот во слоеви користејќи го овој маркер за висина, студентите ќе ги завиткаат чистачите на цевките или жиците околу нивниот објект за да ја утврдат неговата форма на секој обележувач на висина. Студентите ќе ја пронајдат жицата на картон или плоча од пена, а потоа ќе го исечат секој слој. Студентите потоа ќе ги редат и лепат слоевите заедно за да го создадат својот модел користејќи еден вид метод на производство на додатоци.
8. Најавете го времето што треба да го дизајнираат и изградат (се препорачува 1 час).
9. Користете тајмер или он-лајн стоперка (одбројување одлика) за да се осигурате дека ќе бидете навреме. (www.online-stopwatch.com/full-screen-stopwatch). Дајте им редовни „проверки на времето“ на студентите за да останат на задачата. Ако се борат, поставете прашања што побрзо ќе ги доведат до решение. 
10. Студентите се среќаваат и развиваат план за нивниот 3Д модел. Тие се согласуваат за материјалите што ќе им бидат потребни, го напишуваат / нацртаат својот план и го презентираат својот план на часот. Екипите можат да разменуваат неограничени материјали со други тимови за да го развијат својот идеален список со делови.
11. Екипите ги градат своите дизајни. 
12. Како час, споделете ги дизајните и разговарајте за прашањата за размислување на учениците.
13. За повеќе содржини на темата, видете во делот „Копање подлабоко“.

Рефлексија на студентите (тетратка за инженеринг)

1. Како се споредува моделот што го создадовте со предметот врз кој се засновавте?
2. Што мислите, какви промени во процесот или материјалите ќе доведат до подетална и попрецизна репродукција на оригиналниот предмет?
3. На кои начини, процесот што го користевте за да го креирате вашиот 3D модел е сличен на реалниот процес што го користи 3Д печатач ??
4. Што мислите, како се споредува дебелината на слоевите што ги создадовте тука со слоевите создаден за 3Д печатач?
5. На кои предизвици се соочивте при креирањето на вашиот 3Д модел? Кои други алатки или материјалите можеби ви помогнале да ги направите вашите мерења и да ги конструирате вашите слоеви?

Лекцијата може да се заврши во период од само 1 час за постари ученици. Сепак, за да им помогнете на студентите да се почувствуваат избрзани и да обезбедат успех на студентите (особено за помладите ученици), поделете ја лекцијата во два периоди, давајќи им на студентите повеќе време за бура на идеи, тест идеи и финализирање на нивниот дизајн. Спроведете тестирање и дебрифија во следниот час.

• 3D: Квалитетот да се биде тридимензионален.
• Производство на адитиви: Создавање полесни, посложени дизајни.
• Ограничувања: Ограничувања со материјалот, времето, големината на тимот итн.
• Критериуми: Услови кои дизајнот мора да ги задоволува како неговата вкупна големина итн.
• Инженери: Пронаоѓачи и решавачи на проблеми на светот. Дваесет и пет главни специјалитети се признати во инженерството (види инфографик).
• Процес на инженерско дизајнирање: Процесните инженери користат за да решаваат проблеми. 
• Инженерски навики на умот (EHM): Шест уникатни начини на кои размислуваат инженерите.
• Итерација: Тестот и редизајнот е една итерација. Повторете (повеќе повторувања).
• Слоеви: Лист, количина или дебелина на материјалот.
• Модел: тродимензионална претстава на личност или работа или на предложена структура, обично во помал обем од оригиналот.
• Прототип: Работен модел на решението што треба да се тестира.
  

Интернет конекции

• PBS LearningMedia: Дали 3Д-печатењето ќе го промени светот?

https://thinktv.pbslearningmedia.org/resource/b9194612-d6e7-4307-b08c9c2857956713/will-3d-printing-change-the-world/

Препорачано четиво

• 3Д принтери: Водич за почетници од Оливер Ботиман (ISBN: 978-1565238718)
• Направете: Започнете со 3Д-печатење: Практичен водич за хардвер, софтвер и услуги зад новата револуција во производството од Лиза Валах Клоски и Ник Клоски (ISBN: 978-1680450200)

Активност за пишување 

Напишете есеј или пасус за начините на кои 3Д печатењето може да биде корисно за општеството и потенцијалните опасности, стапици или морални проблеми што може да ги покрене.

Усогласување со рамки на наставните програми

Забелешка: Плановите за лекции во оваа серија се усогласени со еден или повеќе од следниве групи на стандарди:  

• Стандарди за образование на науки во САД (http://www.nap.edu/catalog.php?record_id=4962)
• Научни стандарди на следната генерација на САД (http://www.nextgenscience.org/) 
• Стандарди за меѓународна технолошка асоцијација за технолошка писменост (http://www.iteea.org/TAA/PDFs/xstnd.pdf)
• Национален совет на наставници по математика на САД, принципи и стандарди за училишна математика (http://www.nctm.org/standards/content.aspx?id=16909)
• Заеднички основни државни стандарди на САД за математика (http://www.corestandards.org/Math)
• Здружение на наставници по компјутерски науки К-12 Стандарди за компјутерски науки (http://csta.acm.org/Curriculum/sub/K12Standards.html)

Национални стандарди за образование во наука Одделение 5-8 (возраст од 10 до 14 години)

СТАНДАРД СОДРИНА А: Наука како истражување

Како резултат на активности, сите ученици треба да се развиваат

• Разбирање за научни истражувања 

СТАНДАРД СОДРИНА Е: Наука и технологија
Како резултат на активности во 5-8 одделение, сите ученици треба да се развиваат

• Способности на технолошки дизајн 
• Разбирање за науката и технологијата 

СТАНДАРД СОДРИНА Ф: Наука во лични и социјални перспективи

Како резултат на активности, сите ученици треба да развијат разбирање за

• Лично здравје 
• Ризици и придобивки 
• Наука и технологија во општеството 

СТАНДАРД СОДРИНА Г: Историја и природа на науката

Како резултат на активности, сите ученици треба да развијат разбирање за

• Историја на науката 

Национални стандарди за образование во наука Одделение 9-12 (возраст од 14-18)

СТАНДАРД СОДРИНА А: Наука како истражување

Како резултат на активности, сите ученици треба да се развиваат

• Разбирање за научни истражувања 

СТАНДАРД СОДРИНА Е: Наука и технологија

Како резултат на активности, сите ученици треба да се развиваат

• Способности на технолошки дизајн 
• Разбирање за науката и технологијата 

СТАНДАРД СОДРИНА Ф: Наука во лични и социјални перспективи

Како резултат на активности, сите ученици треба да развијат разбирање за

• Наука и технологија во локални, национални и глобални предизвици 

СТАНДАРД СОДРИНА Г: Историја и природа на науката

Како резултат на активности, сите ученици треба да развијат разбирање за

• Историски перспективи 

Стандарди за наука на следната генерација оценки 3-5 (8-11 возраст)

Инженерски дизајн 

Студентите кои демонстрираат разбирање можат:

• 3-5-ЕТС1-1. Дефинирајте едноставен проблем во дизајнот што рефлектира потреба или желба што вклучува специфицирани критериуми за успех и ограничувања на материјалите, времето или трошоците.
• 3-5-ETS1-2. Создадете и споредете повеќе можни решенија за проблем заснован на тоа колку веројатно секој ги исполнува критериумите и ограничувањата на проблемот.
• 3-5-ETS1-3.Планирајте и извршете фер тестови во кои се контролираат променливите и се сметаат точките на неуспех за да се идентификуваат аспектите на моделот или прототипот што може да се подобри.

Стандарди за наука на следната генерација оценки 6-8 (11-14 возраст)

Инженерски дизајн 

Студентите кои демонстрираат разбирање можат:

• MS-ETS1-2 Оценете конкурентни решенија за дизајн користејќи систематски процес за да утврдите колку добро ги исполнуваат критериумите и ограничувањата на проблемот.

Стандарди за наука на следната генерација оценки 9-12 (14-18 возраст)

Инженерски дизајн 

Студентите кои демонстрираат разбирање можат:

• ХС-ЕТС1-2. Дизајнирајте решение за комплексен проблем од реалниот свет со распаѓање во помали, податливи проблеми што можат да се решат преку инженерство.

Стандарди за технолошка писменост - сите векови

Природата на технологијата

• Стандард 3: Студентите ќе развијат разбирање за односите меѓу технологиите и врските помеѓу технологијата и другите области на студии.

дизајн

• Стандард 8: Студентите ќе развијат разбирање за атрибутите на дизајнот.
• Стандард 9: Студентите ќе развијат разбирање за инженерскиот дизајн.
• Стандард 10: Студентите ќе развијат разбирање за улогата на смена на проблеми, истражување и развој, пронајдоци и иновации и експериментирање во решавање проблеми.

Способности за технолошки свет

• Стандард 11: Студентите ќе развијат способности за примена на процесот на дизајнирање.
• Стандард 13: Студентите ќе развијат способности за проценка на влијанието на производите и системите.