Търсенето на различни и новаторски методически и практически решения, както и идеята за създаване на обемни форми, нови продукти и продуктови линии, включващи богато измерение иновации от света на дизайна и технологиите, мотивират разработената от автора концепция за осъвременяване на обучението на учениците по изобразително изкуство. Изборът за провеждане на комбинирани уроци с различни компоненти от 3D технологиите не е случаен, той е продиктуван, от една страна, от желанието на учителя да работи със съвременните технологии на модерния дизайн, а от друга – от естествения интерес и отвореното възприемане на новостите от подрастващите. В допълнение, този вид иновативност в уроците по изобразително изкуство дава възможност за екипна работа, за сработване на учениците в учебна дейност. Въвеждането на различни 3D технологии в обучението е предпоставка за проява на гъвкавост от учещите, на интуитивност, комуникативност и адаптивност, качества, които имат важна роля в образователния процес.Стремежът към технологично съвършенство обхваща всички сфери на образование, като инспирира нови идеи. Иновации от света на дизайна и технологиите мотивират разработената от автора концепция за осъвременяване на обучението на учениците по изобразително изкуство чрез провеждане на комбинирани с различни компоненти от 3D технологиите уроци. В статията са представени принципите на работа на персоналния 3D принтер и на 3D писалката и приложението им в училищния урок от ново поколение.
Разбира се, за да се осъществи занятие с използване на 3D технологии, са необходими подходяща учебна среда и оборудване, което да е безопасно и удобно за всички ученици, позволяващо лесно да се адаптират и да покажат най-доброто от себе си при прилагане на иновациите в съвременния дизайн.
3D принтер
3D принтерът е робот, който изгражда триизмерни физически обекти на базата на компютърен модел чрез процес на добавяне, при който се наслагват последователно слоеве от екологично чист материал – тръстика. Този материал е във вид на ролка с различни цветове, като след употребата му може да се претопи и наново да се използва. 3D принтерите се използват отдавна за промишлени цели, но през последните години голямо разпространение придобиват и персоналните (настолни) 3D принтери, които са с по-ограничени възможности, но пък многократно по-евтини. Всяко нещо, което може да бъде моделирано със софтуер за 3D моделиране, може да бъде произведено с 3D принтер. Настолните машини се използват за най-различни цели. За да се проектира дадено изображение, е необходимо да се инсталира компютърната програма Repetier-Host, с която се визуализира художественият образ, свързан с поставената задача.
3D принтерът се използва:
- за бързо създаване на прототипи на изделия;
- за произвеждане на играчки, предмети за бита, резервни части, хоби модели, музикални инструменти, бижута, украшения и др.;
- за изграждане на модели с образователна цел, свързани с различни дисциплини и междупредметни връзки;
- за конструиране на макети от всякакво естество.
Работата с 3D принтер е истинско забавление за хора от всички възрасти и това е една от най-важните причини те да бъдат използвани.
Принцип на работа на принтера
3D принтерът работи на принципа полагане на слой след слой от съответния материал, докато се изгради целият предмет. За да се получат отделните слоеве, компютърният 3D модел на предмета се нарязва със софтуер на голям брой хоризонтални слоеве. Всеки слой представлява двуизмерна форма с уникален контур. Всички слоеве са с еднаква дебелина. Наслагването на слоевете от материал един върху друг придава форма на предмета. Ако например предметът е конус, всички слоеве представляват кръгове. Първият слой е с най-голям диаметър, а размерът на всеки следващ кръг постепенно намалява, докато се стигне до последния слой, който е една малка точка. Нарязването на слоеве позволява да се създават предмети с много сложна форма с вградени детайли. Материалът, от който се изграждат изображенията, е под формата на нишка, навита на макара. Свободният край на нишката се поема от екструдер на принтера. Това е устройство, което поема и придвижва материала, разтапя го и го полага върху равна основа (платформа), като по този начин изгражда съответния слой от предмета. За да се образува слой с определена форма, по време на полагането на материала платформата се движи напред и назад, а екструдерът – наляво и надясно. След като първият слой е завършен, платформата се придвижва надолу, за да освободи място за втория слой, който се нанася от екструдера. Материалът се нанася разтопен и вторият слой се залепва здраво върху първия. Така се полагат слой след слой, докато се получи завършен вид на изображението.
Основни компоненти на принтера
- Шаси. Това е рамка, върху която са монтирани останалите компоненти на принтера и която служи за негова опора.
- Платформа за изграждане. Представлява правоъгълна плоча, върху която се наслагват слоевете от материал и се изгражда изображението. Платформата се движи напред и назад, нагоре и надолу.
- Микроконтролер. Разчита файла със слоевете и настройките за принтиране.
- Екструдер. Поема термопластичния материал, разтапя го и го полага. Състои се от две части: студена част, която изтегля материала от ролката и го подава към горещата част с подгряваща дюза, която го разтопява и го полага.
- Стъпкови мотори. Това са електрически ротационни двигатели, които придвижват екструдера и платформата наляво-надясно.
- Електрически захранващ блок.
Основни характеристики на принтера
- Размер на изграждане. Този параметър определя максималните размери на предмета, който може да бъде изграден с принтера.
- Работа с различни видове материали. По отношение на този параметър масовите принтери се разделят на работещи с PLA и ABS. Вторият вид принтери имат подгряваща се платформа на изграждане.
- Брой на екструдерите. 3D принтери с един екструдер могат да работят само с един материал и цвят за един предмет. Принтерите с два екструдера работят с два цвята или с два различни материала едновременно.
- Резолюция на изграждане. Резолюцията определя дебелината на слоя на нанасяния материал. При по-висока резолюция слоят е по-тънък и по-фин. При 3D принтерите резолюцията се измерва в микрони или милиметри.
- Скорост на изграждане. Скоростта на изграждане се измерва в кубически сантиметри на час. Тя зависи от скоростта на екструдиране на материала.
- Свързаност и интерфейс. 3D принтерът се управлява чрез компютър с помощта на USB връзка.
- Качество на принтиране. Качеството на изградения предмет зависи от: резолюцията (при по-тънки слоеве качеството е по-добро); линейната скорост на движение при нанасяне на материала; качеството на нарязване на 3D модела на предмета; управлението на процеса на изграждане; устойчивостта на принтера на вибрации; калибрирането и нивелирането на принтера; настройките и характеристиките, свързани с нагряването на материала; качествата на консуматива.