Красноріченський ліцей

Красноріченської селищної ради

Луганської області

Дослідницький проєкт

“STEM моделювання за допомогою

3D ручки”

Виконали:

учень 7А класу Соболь Богдан Керівник: Гайда О.М.

2023-2024 н.р.

ЗМІСТ

1.Теоретична частина

1.1 Історія виникнення 3D ручки.

1.2 Види та принцип роботи 3D ручки.

1.3 Особливості вибору 3D ручки.

1.4 Популярні моделі 3D ручки.

2. Практична частина.

Висновок.

Вступ

Ручна праця завжди була джерелом насолоди для дітей, засобам розвитку сенсорних відчуттів, психічних процесів, моторних навичок, естетичного чуття, моральних якостей. Мені завжди подобалось малювати, майструвати,використовуючи при цьому різні матеріали та методики. А коли в нашому ліцеї проходив STEM тиждень, мені вчитель мистецтва Гайда О.М. запропонувала прийняти участь у проєкті з моделювання за допомогою 3D ручки. Поштою від вчителя я отримав набір з ручкою та пластик до неї. Так я вперше познайомився з 3D ручкою. Мені стало дуже цікаво, що таке 3D ручка? Чому ручка називається 3D ручкою? Як вона влаштована? Чим малює? І для кого може бути корисна?

Тому в своїй роботи я вирішив знайти відповіді на свої питання та визначити сферу застосування 3D ручки.

Мета: вивчити будову 3D ручки та сферу її застосування.

Завдання:

-         проаналізувати літературу по темі дослідження

-         вивчити види 3D ручки та пластика до неї -        створити вироби за допомогою 3D ручки.

Об’єкт дослідження: 3D моделювання.

Предмет дослідження: 3D ручка як засіб тримірного моделювання.

1.Теоретична частина

1.1 Історія виникнення 3D ручки

3D ручка - це відносно новий продукт, що з'явився в останні п'ять - сім років.

На сьогоднішній день за запитом «3D ручка купити» пошукова система видасть більше 100 різних виробників цього товару.

Проте 3D-ручка 3Doodler вважається першою в світі 3d-ручкою, яка дозволила користувачам буквально малювати в повітрі. Це новий інноваційний стиль створення об'єкта в трьох вимірах. Пластичний матеріал, який використовується для малювання, володіє певними хімічними властивостями, що дозволяє йому практично миттєво затвердіти при зіткненні з повітрям.

Ще в 2012 році три винахідника Пітер Ділворт, Даніель Коуен і Максвелл Боуг винайшли прототип 3D-ручки. Створена ними за один день 3d-ручка була протестована, і на створення першого 3d-об'єкта пішло близько 14 годин. Розуміючи, що 14 годин – це досить довго, вони поліпшили свій прототип і представили 3Doodler на ринок.

Після величезного успіху оригінальної ручки 3Doodler в 2015 році три співзасновника представили другу 3D-ручку під назвою 3Doodler 2.0. Це був прямий результат кампанії по збору коштів на Kickstarter, яка допомогла їм заробити 1,5 мільйона доларів.

Ручка 3Doodler 2.0 побачила світло з цим фінансуванням, і вона була в усіх відношеннях краще, ніж оригінальна 3D-ручка 3Doodler. Зміни торкнулися не тільки дизайну, але і всього механізму. Вона стала менше, ніж перша, з більш тихим вентилятором, а також поліпшеною версією сопла, що дозволило користувачам малювати більш акуратні лінії.

1.2 Види та принцип роботи 3D ручки.

3D ручка - це пристрій, який дозволяє малювати не на горизонтальній поверхні або папері, а в самому просторі. Вона нагадує мініатюрний FDM прінтер, але надає набагато більше можливостей для творчості і 3D моделювання.

За типом функціонування 3D ручки для поробок поділяють на “гарячі” та “холодні”. Перші плавлять пластикові стрижні, другі працюють на фотополімерах.

Розігрів пластику — дешевша, але менш екологічна технологія. Сировина може неприємно пахнути під час нагрівання.

3D ручки, що заправляються фотополімерами, називають холодними, тому що в їх конструкції відсутній нагрівальний елемент. Смола виходить із сопла і твердне під ультрафіолетом, який випромінюють діоди пристрою. Чорнила-полімери періодично закінчуються, після чого потрібно міняти картридж. Фотополімери вражають різноманітністю. На відміну від звичайного пластику, вони можуть бути люмінесцентними, магнітними, а також    які     змінюють   колір при    зміні температури.

Фотополімери, на відміну від деяких різновидів пластику, не видають неприємного запаху при нагріванні, але працювати з ними краще в окулярах, що захищають очі від ультрафіолету.

“Гарячі” 3D ручки заправляють ниткою стандартного діаметра, який становить 1,75 міліметра. У нижній частині пристрою розташований нагрівальний елемент, що доводить пластикову нитку до t° плавлення. Нагрівання можна регулювати. Залежно від сировини потрібно виставляти ступінь теплоти:

            полімер ABS — 210-240°;

             PLA — 180-220°;

     PRO — 200-220°;          KID — 80-90°.

 

Принцип роботи пристрою простий і інтуїтивно зрозумілий. У ролі імпровізованих “чорнила” тут виступає різнокольоровий пластик, який заправляється в спеціальний отвір в задній частині корпусу і там плавиться під впливом високої температури (близько 150 градусів). При натисканні необхідної клавіші пластик в розплавленому вигляді виводиться назовні і під впливом повітря миттєво застигає, що дозволяє створювати чіткі об'ємні фігури прямо в просторі. Після закінчення 7 хвилин бездіяльності ручки вона автоматично відключається завдяки наявності функції автоматичного вимкнення в режимі очікування.

1.3 Особливості вибору 3D ручки.

Проаналізувавши ціни в інтернеті, я вияснив, що вибрати “гарячу” 3D ручку легше, тому що є великий асортимент, особливо серед бюджетних моделей та в середньому ціновому діапазоні.

У пошуках гаджета треба звернути увагу, для роботи з якою сировиною призначено 3D-пристрій. Це може бути один тип пластику чи кілька різновидів.

Серед «гарячих» різновидів частіше трапляються такі, що працюють на полімері ABS або PLA. В обох є плюси та мінуси. Розберемося, яку 3D ручку вибрати: на ABS чи PLA.

ABS

АБС — міцний пластик, який найчастіше використовують не лише у поробках, а й у промислових цілях. З нього роблять корпуси побутових приладів та різні деталі. Переваги матеріалу:

-Довговічність. Якщо не тримати на сонці, готові вироби прослужать довго.

-Стійкість до мийних засобів.

- Вологостійкість.

-Теплостійкість до 100-110 градусів.

З пластику АВС виходять міцні фігурки та 3D-моделі. Вони не токсичні, дитина може спокійно грати з намальованим літаком чи іншою іграшкою. А ось малювати таким пластиком дітям не варто, особливо в приміщенні, що погано провітрюється.

PLA

Поліефір ПЛА роблять з рослинної сировини, наприклад, з кукурудзи та цукрової тростини. Полімер використовують для виготовлення харчового пакування, хірургічних ниток. Під час розплавлення ПЛА не виділяє небезпечних речовин. Ручкою з такою заправкою може малювати дитина. Проте є й зворотний бік медалі: поліефір за кілька місяців починає розкладатися, боїться води та температури вище 60 градусів. При розкладанні шкідливих речовин не утворюється, але відсутність довговічності все ж таки є мінусом. Це також варто врахувати при виборі 3D ручки.

При виборі треба виходити з мети, бюджету купівлі та вартості розхідників. 3D-ручки набувають новачки та досвідчені користувачі, поповнюють арсенал інструментів для роботи чи хобі, епізодичного чи частого використання.

Основні критерії вибору:

-         сировина, з якою може працювати ручка;

-         ергономіка та дизайн;

-         зручність регулювання;

-         особливості живлення;

-         авторитет бренду;

-         комплектація (у коробку можуть покласти зарядку, набір пластикових ниток, кабель Usb, додаткові насадки).

1.4 Популярні моделі 3D ручки

MyRiwell RP100B

Ефектна ручка для швидкої гарячої друку, за допомогою якої можна легко створити унікальні вироби.

Пристрій відрізняється компактними розмірами і невеликою вагою, що робить його зручним для використання дорослими і дітьми.

MyRiwell RP100A

Ергономічна ручка з невеликим соплом і керамічним накінечником, розроблена спеціально для створення різних виробів своїми руками.Гаджет має мінімальну вагу і досить міцний корпус, що робить його зручним у використанні для дорослих і дітей.

Для комфортної експлуатації виробник доповнив пристрій автоматичною системою нагріву і регулюванням швидкості подачі матеріалу.

Polaroid Candy Play 3D Pen

Мініатюрний девайс для творчості, який стане чудовим варіантом для початківців користувачів, що бажають створювати цікаві об’ємні фігури. У моделі передбачено ползунковий регулятор – він легко коригує швидкість подачі гарячого матеріалу.

Polaroid PLAY+

Одна з найбільш продаваних моделей в рейтингу, яка приваблює своїм суворим дизайнерським оформленням і чудовим функціоналом.

Myriwell RP100C

Яскравий апарат з відмінними характеристиками, який не має серйозних недоліків.

За допомогою цього пристрою користувач зможе створювати будь-які об’ємні фігурки з безпечного для здоров’я пластика.

Sunlu SL-300

Покращена ручка, представлена в міцному корпусі з пластику. Апарат забезпечений інформативним дисплеєм, на якому відображаються всі необхідні дані – користувач зможе проконтролювати температуру нагрівання витратного матеріалу і дізнатися інформацію про тип використовуваного пластику.

Clementoni RP-100B

Стильна 3D ручка з інформативним екраном, що володіє плавним регулюванням температури і регулюванням швидкості. Пристрій для швидкого гарячого друку відрізняється широким функціоналом.

3Doodler Start Plus

Сучасна ручка для гарячого друку за допомогою кольорового пластику, оснащена довговічним акумулятором і накінечником, виконаним з металу.

2. Практична частина.

За допомогою 3D ручки можна створювати прості плоскі або об'ємні предмети.

Для того, щоб почати малювати мені знадобилась сама ручка та пластик до неї.

Спочатку для того,щоб намалювати я знайшов фото схожого виробу та зробив собі шаблон на папері. Потім заклеїв його паперовим скотчем, щоб не прилипав пластик. Спочатку я обвів контур, а потім заповнював пластиком середину виробу.

Мені дуже сподобалось малювати 3D ручкою і я зробив ще кілька виробів.

Висновок

Хочу зазначити, що в результаті моєї роботи мета була досягнення. Я вивчив принцип роботи 3D ручки та сферу її застосування.

В процесі роботи вивчив історію виникнення ручки, її назвою. Дізнався, як малює 3D ручка, як правильно вибрати матеріали до неї.

Моя гіпотеза, що 3D ручка допоможе учням краще зрозуміти 2D та 3D моделювання, підтвердилась.

Використання 3D ручки в навчальному процесі допоможе учням розвивати творче та абстрактне мислення, навички тримірного мислення, що дасть можливість виготовляти на уроках мистецтва та технологій сувеніри та прикраси. Окрім цього створені 3D ручкой моделі можна використовувати і на уроках математики, фізики, історії та інших предметах.

Виконана мною робота дуже важлива, тому я буду вдосконалювати свої навички роботи з 3D ручкою.

3D ручка- це гаджет, який дає можливість малювати не тільки на папері , а й у повітрі.