3Д ручка рисуем робота: Рисуем робота Бимо при помощи 3D-ручки

Проектно-исследовательская работа на тему «3D ручка»

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

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.

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.»

  1.  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»

  1. 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.

  1. 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.

  1. 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. 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.

  1. 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).

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.

  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/ 

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

Неколючая штучка: обзор новой 3D-ручки CACTUS

CACTUS — российский бренд совместимых расходных материалов, известный потребителям с 2010 года. В этом года компания представила линейку собственного 3D-оборудования и филамента, включая 3D-принтер и 3D-ручку, ABS и PLA пластики.

Новая бюджетная 3D-ручка CACTUS поступила в продажу в конце августа. Мы не смогли пройти мимо новинки и предложили нашим партнерам из компании CACTUS протестировать ее в офисных условиях. Партнеры дали добро, и предоставили экземпляр для испытаний.

Знакомство с 3D-ручкой CACTUS началось со стильной черной коробки с оленем. Полюбовавшись на зверя, мы обнаружили внутри заветную 3D-ручку CACTUS желтого цвета. Ручка CACTUS — достаточно удобный и эргономичный девайс, приятно лежит в руке и не скользит. Строгий корпус не предусматривает ничего лишнего: всего четыре кнопки и дисплей с регуляторами температуры. Справа — регулировка скорости, слева — подачи пластика.

В комплекте с ручкой идут инструкция, зарядное устройство, гарантийный талон и 2 мотка филамента. CACTUS работает только с пластиком PLA, диаметр прутка стандартный — 1,75 мм. Количество пластика в коробке символическое, поэтому сразу запаситесь своим расходным материалом. Также перед работой рекомендуем ознакомиться со вложенной инструкцией, в частности с разделом про неисправности. Это поможет грамотно реагировать на возможные проблемы.

3D-ручка CACTUS относится к проводным устройствам. На видео мы говорим, что она может работать только от электросети, но это неправда. В качестве источника энергии подойдет и USB-порт компьютера, и пауэрбанк.

Чтобы начать работу, необходимо подключить ручку к источнику питания и нажать кнопку «Вперед». После этого начинается прогрев ручки до установленных по умолчанию 185 градусов (это значение можно отрегулировать). Когда температура установится, красный светодиод сменится на синий — это означает, что можно подгружать пластик. К сожалению, сам процесс загрузки филамента не очень быстрый. Нам пришлось ожидать боевой готовности устройства не меньше минуты.

В остальном ручка проста, как самовар — как только нагрелась, можно «разливать» пластик по бумаге. При условии, что вы знаете, что будете рисовать.

Маска

Нас творческий поиск завел далеко за пределы родины. После долгих размышлений мы пришли к идее создания карнавальной венецианской маски в образе Чумного Доктора. Чтобы продемонстрировать потенциал устройства в создании арт-объектов, маску решено было сделать кружевной.

Загрузив пластик, мы приступили к процессу рисования. Ручка выдавливает пластик на удивление бодро даже на начальной скорости, а на последней выдает пластик просто стахановскими темпами. Всего скоростей подачи филамента целых 8, мы попробовали все, но остановились на удобной 4-й скорости.

Двойное нажатие на кнопку «Вперед» включает автоматический режим подачи филамента. Это удобно при длительной работе, чтобы не уставала рука. Включить «автомат» пальцем во время рисования довольно проблематично — нажатие требуется быстрое, как двойной клик мыши. Поэтому мы советуем ставить автоматический режим сразу в момент загрузки пластика, чтобы движения не повлияли на точность.

Замена филамента происходит стандартно: выгрузка запускается кнопкой «Назад». В отличие от загрузки она происходит очень быстро, за 4-5 секунд. Но после этого вас снова ждет длительное минутное ожидание. Заменили пластик — и снова в работу, рисовать кружева.

В целом, за время изготовления маски ручка не подвела ни разу. Мы устроили контрольные перерывы в работе, не выгружая филамент — ручка осталась равнодушна; трясли и переворачивали девайс — не реагировала, а после разогрева экструдера пластик потёк как ни в чем не бывало. Наконец, мы закончили венецианскую маску.

Канцелярский стакан

Второй объект для теста мы выбрали более приземленный. Хотелось сделать что-то полезное для офиса, например, органайзер или подставку под канцтовары. В этой работе творчество не нужно, требовалось лишь четко обвести эскиз по линиям. Выдерживать прямые линии оказалось сложнее, чем рисовать кружева для маски. После создания пяти отдельных граней нашей подставки мы их склеили между собой филаментом другого цвета. Получился не совсем правильный, но яркий параллелепипед. Как окажется впоследствии, он справится с ручками, карандашами и колюще-режущими предметами вроде канцелярских ножниц.

Описывать сам процесс создания стакана смысла нет, он стандартный. Рисовали розовым и фиолетовым пластиком на 6-й скорости.

Выводы

После нескольких часов тестов мы пришли к выводу, что пора закругляться. На это намекал закат осеннего солнца и заканчивающийся филамент. Коротко резюмируем: 3D-ручка CACTUS понравилась нам своей простотой и надежностью. Без лишних наворотов и изысков, она качественно выполняет свою главную функцию — рисование. По традиции распишем плюсы и минусы устройства.

Преимущества:

  • Эргономичная ручка. Вопреки колючему названию ручка удобно и комфортно лежит в руке.
  • Простота в использовании. 3D-ручка CACTUS не требует больших знаний и навыков работы, включил — и начал рисовать. Только предварительно ознакомьтесь с инструкцией.
  • Быстрая выгрузка филамента. Это происходит за 4-5 секунд. Идеальная ручка для тех, кто вечно опаздывает.
  • Отсутствие сбоев. За время тестов ручка не подвела ни разу, пластик подавался точно и равномерно.
  • 8 скоростей печати. Скорости несильно отличаются друг от друга, но можно подобрать оптимальный вариант подачи филамента.
  • Наличие автоматического режима работы. Удобно отпустить большой палец и сосредоточиться на печати.

Недостатки:

  • Не работает с ABS. Будьте внимательны: CACTUS поддерживает только один вид филамента — PLA-пластик.
  • Долгая загрузка пластика. Загрузка нити в ручку происходит чуть более минуты.

В целом, 3D-ручка CACTUS показала себя простым и удобным устройством. Небольшой недостаток в виде долгой загрузки пластика не исключает достоинств, главное из которых — надежность девайса. Ручка CACTUS вполне может стать первым проводником в мир 3D-технологий для ребенка или взрослого: достаточно удобным, чтобы проникнуться духом творчества, и достаточно бюджетным, чтобы не жалеть о покупке.

Благодарим компанию CACTUS за предоставленное оборудование!

STEAM Робот — 3Doodler