3Д штампање ручно

Материјали за израду (за сваки тим)

Потребни материјали

• Пјенаста плоча или густи валовити картон
• Владари
• Средства за чишћење цеви или жица која се лако савија
• Оловке
• Лепак
• Разноликост малих предмета с релативно једноставним облицима за одабир ученика.
  • јаја
  • Васес
  • Пехари
  • Боце
  • Купови

Теацхер Материалс

Кратки видео са ПБС ЛеарнингМедиа за визуелни увод у 3Д штампу https://ny.pbslearningmedia.org/resource/b9194612-d6e7-4307-b08c-9c2857956713/will-3d-printing-change-the-world/

Дизајн изазов

Део сте тима инжењера који заједно раде на стварању „3Д штампаног“ модела предмета користећи свакодневне материјале. 

Софтвер за 3Д штампу мапира облик предмета, а затим га „исече“ на слојеве. 3Д штампачи онда штампајте објекте додавањем слоја по слоју материјала како бисте створили објекат. Овај процес се назива „производња адитива“. 

Дебљина ваших слојева биће једнака дебљини вашег грађевинског материјала (пене или картона). Да бисте измерили своје слојеве, омотаћете средства за чишћење цеви око свог предмета на сваком слоју / означивачу висине (ако је ваша пенаста плоча дебела ¼ ”, измерићете свој предмет средством за чишћење цеви на ¼” висока, ½ ”висока, ¾” висок и тако даље). Чистач цеви ће вам дати величину и обликслој. Пратећи облик средства за чишћење цеви на вашем грађевинском материјалу, исећи ћете сваки слој свог модела. Додавањем једног слоја на други и причвршћивањем лепком створићете свој тродимензионални модел.

kriterijumi 

• Објекат за моделирање мора одабрати тим
• Користите лењире и средства за чишћење цеви за мерење предмета на свакој ознаци висине 

Ограничења

• Користите само достављене материјале

1. Разбијте разред у тимове од по 2
2. Поделите радни лист 3Д штампање ручно, као и неке листове папира за скицирање дизајна. 
3. Разговарајте о темама у одељку Позадински концепти. Можда ћете желети да прикажете овај кратки видео са ПБС ЛеарнингМедиа за визуелни увод у 3Д штампу https://ny.pbslearningmedia.org/resource/b9194612-d6e7-4307-b08c-9c2857956713/will-3d-printing-change-the-world/
4. Прегледајте поступак инжењерског дизајна, изазов за дизајн, критеријуме, ограничења и материјале. 
5. Упутите студенте да почну мозгати и скицирати своје нацрте.
6. Обезбедите сваки тим својим материјалима.
7. Објасните да ће ученици израђивати тродимензионални модел једног од предмета које сте ставили на располагање. Разговарајте о томе како 3Д штампачи граде објекте помоћу слојева, због чега се понекад назива и „адитивна производња“. Рачуналне датотеке које се користе са 3Д штампачима садрже информације потребне за сваки слој предмета који се штампа. ЦАД софтвер описује тродимензионалну структуру објекта. .СТЛ датотеке описују спољну структуру објекта тако што га деле на троуглове. Софтвер за резање тада дели тродимензионалну структуру на водоравне слојеве за 3Д штампач. Користећи методе сличне 3Д штампачу, студенти ће радити са плочом од пене или валовитим картоном која је предвиђена за „3Д штампу“ модела предмета који су изабрали. Док граде свој модел од слојева пене, користиће неку врсту адитива. Пружите ученицима дебљину пене или валовитог картона који се користе. Ова дебљина постаће висина сваког слоја њихових модела. Поделећи објекат у слојеве помоћу овог маркера висине, ученици ће омотати средства за чишћење цеви или жице око свог предмета како би одредили његов облик на сваком маркеру висине. Студенти ће ући трагом жице на картонску или пенасту плочу, а затим исећи сваки слој. Студенти ће затим сложити слојеве и лепити их да би створили свој модел користећи неку врсту адитивне методе производње.
8. Најавите колико им је времена потребно за дизајн и израду (препоручује се 1 сат).
9. Користите тајмер или он-лине штоперицу (функција одбројавања) како бисте били сигурни да држите време. (ввв.онлине-стопватцх.цом/фулл-сцреен-стопватцх). Дајте ученицима редовне „временске провере“ како би остали на задатку. Ако се муче, поставите питања која ће их брже довести до решења. 
10. Студенти се упознају и развијају план за свој 3Д модел. Договарају се о материјалима који ће им требати, напишу / нацртају свој план и презентују свој план предавању. Тимови могу да тргују неограничено са другим тимовима како би развили своју листу идеалних делова.
11. Тимови граде своје дизајне. 
12. Као разред, поделите дизајн и разговарајте о питањима за размишљање ученика.
13. За више садржаја о теми, погледајте одељак „Дубље копање“.

Рефлексија ученика (инжењерска свеска)

1. Како се модел који сте креирали упоређује са објектом на којем сте га засновали?
2. Шта мислите да би промене процеса или материјала довеле до детаљније и тачније репродукције оригиналног предмета?
3. На које начине је поступак који сте користили за креирање 3Д модела сличан стварном процес који користи 3Д штампач ??
4. Како мислите да се дебљина слојева које сте овде креирали упоређује са слојевима створен за 3Д штампач?
5. На које сте изазове наишли приликом креирања свог 3Д модела? Који други алати или материјали су вам можда помогли да направите мерења и направите слојеве?

Лекција се може изводити за само 1 час за старије ученике. Међутим, да бисте ученицима помогли да се осећају пожуривано и да би им осигурали успех (посебно за млађе ученике), поделите наставу на два периода дајући ученицима више времена за мозгање, тестирање идеја и дораду њиховог дизајна. Спроведите тестирање и извештавање у наредном периоду наставе.

• 3Д: Квалитет бити тродимензионални.
• Адитивна производња: Креирање лакших, сложенијих дизајна.
• Ограничења: Ограничења у погледу материјала, времена, величине тима итд.
• Критеријуми: Услови које дизајн мора да задовољи као његова укупна величина итд.
• Инжењери: проналазачи и решавачи проблема света. У инжењерству је признато двадесет пет главних специјалности (види инфографику).
• Процес инжењерског пројектовања: Процесни инжењери користе за решавање проблема. 
• Инжењерске навике ума (ЕХМ): Шест јединствених начина на које инжењери размишљају.
• Итерација: Тестирање и редизајн су једна итерација. Поновите (више понављања).
• Слојеви: лист, количина или дебљина материјала.
• Модел: тродимензионални приказ особе или ствари или предложене структуре, обично у мањем обиму од оригинала.
• Прототип: Радни модел решења за тестирање.
  

Интернет Цоннецтионс

• ПБС ЛеарнингМедиа: Да ли ће 3Д штампање променити свет?

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

Рецоммендед Реадинг

• 3Д штампачи: водич за почетнике, Оливер Ботхманн (ИСБН: 978-1565238718)
• Маке: Почетак рада са 3Д штампањем: Практични водич за хардвер, софтвер и услуге иза нове производне револуције, Лиза Валлацх Клоски и Ницк Клоски (ИСБН: 978-1680450200)

Писање активности 

Напишите есеј или одломак о начинима на које 3Д штампање може бити корисно за друштво и потенцијалним опасностима, замкама или моралним проблемима које може покренути.

Усклађивање са оквирним програмима

Белешка: Планови лекција у овој серији усклађени су са једним или више следећих скупова стандарда:  

• Амерички стандарди за научно образовање (http://www.nap.edu/catalog.php?record_id=4962)
• Амерички научни стандарди следеће генерације (http://www.nextgenscience.org/) 
• Стандарди за технолошку писменост Међународног удружења за технолошко образовање (http://www.iteea.org/TAA/PDFs/xstnd.pdf)
• Амерички национални савет наставника математике „Принципи и стандарди за школску математику“ (http://www.nctm.org/standards/content.aspx?id=16909)
• Заједнички основни амерички државни стандарди за математику (http://www.corestandards.org/Math)
• Удружење наставника информатике К-12 Стандарди рачунарске науке (http://csta.acm.org/Curriculum/sub/K12Standards.html)

Национални стандарди научног образовања Разреди 5-8 (узраст 10 - 14 година)

САДРЖАЈ СТАНДАРД А: Наука као упит

Као резултат активности, сви ученици би требало да се развијају

• Разумевање научног испитивања 

САДРЖАЈ СТАНДАРД Е: Наука и технологија
Као резултат активности у 5-8 разредима, сви ученици би требало да се развијају

• Способности технолошког дизајна 
• Разумевање науке и технологије 

САДРЖАЈ СТАНДАРД Ф: Наука у личној и социјалној перспективи

Као резултат активности, сви ученици треба да развију разумевање

• Лично здравље 
• Ризици и користи 
• Наука и технологија у друштву 

САДРЖАЈ СТАНДАРД Г: Историја и природа науке

Као резултат активности, сви ученици треба да развију разумевање

• Историја науке 

Национални стандарди научног образовања Разреди 9-12 (узраст 14-18 година)

САДРЖАЈ СТАНДАРД А: Наука као упит

Као резултат активности, сви ученици би требало да се развијају

• Разумевање научног испитивања 

САДРЖАЈ СТАНДАРД Е: Наука и технологија

Као резултат активности, сви ученици би требало да се развијају

• Способности технолошког дизајна 
• Разумевање науке и технологије 

САДРЖАЈ СТАНДАРД Ф: Наука у личној и социјалној перспективи

Као резултат активности, сви ученици треба да развију разумевање

• Наука и технологија у локалним, националним и глобалним изазовима 

САДРЖАЈ СТАНДАРД Г: Историја и природа науке

Као резултат активности, сви ученици треба да развију разумевање

• Историјске перспективе 

Научни стандарди следеће генерације, разреди 3-5 (узраст 8-11)

Инжењеринг дизајн 

Студенти који покажу разумевање могу:

• 3-5-ЕТС1-1.Дефинишите једноставан дизајн проблем који одражава потребу или потребу која укључује одређене критеријуме за успех и ограничења на материјале, време или трошкове.
• 3-5-ЕТС1-2. Генеришите и упоредите више могућих решења проблема на основу тога колико је вероватно да ће свако од њих испунити критеријуме и ограничења проблема.
• 3-5-ЕТС1-3.План и извршити фер испитивања у којима се контролишу променљиве и узимају у обзир тачке отказа како би се идентификовали аспекти модела или прототипа који се могу побољшати.

Научни стандарди следеће генерације, разреди 6-8 (узраст 11-14)

Инжењеринг дизајн 

Студенти који покажу разумевање могу:

• МС-ЕТС1-2 Процените конкурентска решења дизајна користећи систематски поступак да бисте утврдили колико добро испуњавају критеријуме и ограничења проблема.

Научни стандарди следеће генерације, разреди 9-12 (узраст 14-18)

Инжењеринг дизајн 

Студенти који покажу разумевање могу:

• ХС-ЕТС1-2. Дизајнирајте решење сложеног стварног света растављајући га на мање проблеме којима се лакше може управљати и који се могу решити инжењерингом.

Стандарди за технолошку писменост - сва доба

Природа технологије

• Стандард 3: Студенти ће развити разумевање односа између технологија и веза између технологије и других поља студија.

Дизајн

• Стандард 8: Студенти ће развити разумевање својстава дизајна.
• Стандард 9: Студенти ће развити разумевање инжењерског дизајна.
• Стандард 10: Студенти ће развити разумевање улоге решавања проблема, истраживања и развоја, проналаска и иновација и експериментисања у решавању проблема.

Способности за технолошки свет

• Стандард 11: Студенти ће развити способности за примену процеса дизајнирања.
• Стандард 13: Студенти ће развити способности за процену утицаја производа и система.