Проектная работа "Волшебная палочка наших дней".

Введение:

Каждый новый год для меня становится приятным, и 2019 не стал для меня исключением. Под елкой я обнаружила необычный подарок – 3D ручку. Данное устройство вызвало у меня много вопросов: чем может быть полезна такая ручка, как она устроена и почему ее называют 3D. Кроме всех вопросов мне захотелось создать что-то из этой ручки полезное и красивое. Для этого мне необходимо было провести исследование. Так и появилась тема моей исследовательской работы.

Тема: «Волшебная палочка наших дней».

Предмет исследования – 3 D ручка.

Актуальность

Актуальность выбранной темы заключается в том, что изучив современные технологии в области 3D моделирования, можно создать не только красивые поделки, но найти область применения в быту. Если раньше о ручке можно было говорить как о предмете, которым можно писать, то в настоящее время мы можем писать не чернилами, а пластиком. А умение работать 3D ручкой позволяет школьнику реализовать конструкторские идеи и творческие способности. Развитие мелкой моторики и воображения наиболее актуальны в век высоких технологий.

Цель проекта: изучить устройство 3D ручки и область ее применения.

Задачи:

1. Узнать, что такое 3D ручка, какие виды еще существуют?

2. Изучить интернет - материалы и проанализировать соответствующую литературу

3. Выяснить каким образом работает 3D ручка

4. Провести опрос среди одноклассников, узнать, насколько такая ручка популярна, выяснить, на каких уроках может использоваться такая ручка

5. Создать трехмерные модели дома и с одноклассниками

6. Сделать выводы и представить полученные результаты

Гипотеза: С помощью 3D ручки можно создать объемные фигуры, которые будут полезны в быту.

Основная часть

1. История 3 D ручки

Впервые о 3D ручке заговорили Макс Боугу и Питер Дилворт в 2013 году. Такое устройство называлось 3Doodler и оно было разработано компанией WobbleWorks. Идея создания ручки пришла после того, как сломался 3D принтер, и основателям компании пришлось заделывать брешь в напечатанной 3D модели. Так появился прототип ручки рисующей пластиком. Создателям для реализации проекта было необходимо собрать $ 30 000, но аудитория проявила повышенный интерес к данному устройству, и в итоге было собранно $2,3миллиона долларов. После успеха 3Doodler на рынке стали появляться 3D ручки других производителей, но принцип работы у них похож.

1. Что такое 3 D ручка?

3D ручка – устройство, с помощью которого мы рисуем трёхмерные модели на базе пластика, который расплавляется в ручке. Гаджет станет интересен не только взрослым, но и детям. Ручка напоминает устройство для выжигания, хотя сейчас она стала ещё увлекательнее. 3D ручка - это инструмент, который разрешает рисовать в воздухе пластиком. Сейчас можно рисовать не только в плоскости на бумаге и даже в пространстве! А созданные 2D модели можно легко превратить в 3D. Из чего же состоит 3D ручка, как она работает и что из нее можно создать? Для этого подробно изучим виды 3D ручек.

1. Виды 3D ручек

Трехмерные ручки делятся на два вида: холодные и горячие. Их отличие заключается в способе печати. Холодные ручки печатают быстрее с помощью быстрозатвердевающих смол. А горячие ручки используют для печати полимерные сплавы, которые представляют собой катушку с пластиковой нитью. Именно такая 3 D ручка у меня.

Первый тип ручек – холодный, не имеет нагревательных элементов, а полимерная смола затвердевает под воздействием ультрафиолетового света. Холодные чернила даже можно нанести на кожу и не обжечься. Что не маловажно – это запах, у холодного типа 3D ручек он отсутствует. Цветовая палитра – разнообразна.

Горячую ручку заправляют специальной пластиковой нитью. Данный тип ручек наиболее распространен, и пользоваться такой ручкой можно после нагрева. С помощью нажатия кнопки пластик подается через сопло на рабочую поверхность и далее затвердевает. Цветовая гамма у таких ручек тоже богата.

В задней части корпуса располагается отверстие, в которое вставляется нить. Пластиковая нить, затягиваемая внутрь корпуса ручки, расплавляется внутри неё и выдавливается с острия ручки (из сопла) в виде тонкой нити, которая затвердевает на воздухе сразу после выхода из сопла. Вследствие этого модели мы делаем прямо на лету!

В таких ручках есть встроенный вентилятор, что бы пластик поскорее застывал. Вес и размер ручки небольшой, поэтому держать ее сможет даже ребенок.

Для работы с 3D ручкой используют пластик ABS. Данный вид пластика достаточно недорогой, и долговечный. Но есть и минусы – после нагревания от пластика есть запах жженной пластмассы. Согласно инструкции температура плавления пластика +210…+250°С.

Существует и другой вид пластика, который используют в 3D ручках – PLA. Он отличается температурой плавления от +190…+220°С. Выяснилось, что данный вид пластика получают из кукурузы, поэтому храниться изделия из данного вида пластика могут не более 2 лет. Достав пластиковую нить из пакетика, я выяснила, что для работы с моей ручкой используется пластик PLA.

Прежде чем начать работать с 3D ручкой необходимо ознакомится с инструкцией и правилами безопасности. Прочитав их, я приступила к созданию макета Эйфелевой башни, потому что именно этот шедевр парижской архитектуры был представлен в инструкции.

1.4.Области применения 3D ручки

Для чего же нужны 3D ручки? В наше время данный гаджет активно применяется мной и моими товарищами в творчестве. С помощью такой ручки можно создать прекрасный и долговечный подарок. Фигурки, рисунки из пластика стали особо популярны среди сверстников. Через несколько лет у нас будут уроки геометрии, и здесь пригодится трехмерное представление и изображение предметов. Архитекторы уже используют активно 3D ручки для создания объемных фигур. А трехмерные модели молекул и атомов, так же можно легко создать для уроков химии, физики и биологии.

Из интернета я так же узнала, что 3 D ручки активно применяются в медицине, их называют Биоперьями или Биоручками (BioPen). Такие ручки используются для устранения трещин в костях. Живые клетки, нанесенные Биоручкой на кости и хрящи во время операций, размножаются и проникают в нервную, мышечную и костную ткань, способствуя их скорейшему восстановлению. В некоторых экспериментах ученым уже удалось вырастить хрящ коленного сустава из клеток, “напечатанных” 3D ручкой. Биоручки используют биологически чистые материалы, например, экстракты водорослей, превращенные в гель, отверждаемый все тем же ультрафиолетовым светом.

Мной же было найдено применение 3D ручки в быту. С помощью горячего пластика можно починить пластмассовые предметы. Так, когда у знакомой сломался замок, на помощь пришла волшебная ручка, которая «заклеила» пластик.

1.5.Опрос одноклассников

Мои одноклассники поделились со мной тем, что у них дома есть такой гаджет. Мне стало интересно, что они делают с помощью этой ручки, как часто они рисуют ей, оказалась ли она полезна для них. Мной был проведен опрос по следующим вопросам:

Знакомы ли вы с таким изобретением?

Если да, то второй вопрос: Как вы используете данную ручку?

Если нет, то вопрос: Хотели бы вы узнать больше об этой ручке?

В результате выяснилось, что 20 учеников из 24 слышали, что такая ручка существует. Остальные 4 респондента ничего не знают об этом. Из 20 человек 3 ученика были обладателями такой ручки, у двоих она сломалась сразу, один порисовал и сломал тоже. 23 ученика из 24 захотели узнать, как пользоваться такой ручкой, сюда же вошли и 3 обладателя такой ручки. 1 ученик не заинтересовался. Отсюда следует вывод о том, что прежде чем начать пользоваться данной ручкой, необходимо прочитать инструкцию и правила безопасности, что бы прибор прослужил долго и с пользой.

1. Создание трехмерных моделей, мои открытия

Первое мое знакомство с ручкой оказалось не таким простым. После прочтения инструкции, мне захотелось сразу же создать объемную модель, но пластик с трудом затвердевал в воздухе, и сразу объемной фигуры у меня не получилось. Затем, я поняла, что б создать объемный макет Эйфелевой башни, мне было необходимо изготовить отдельно детали, которые в дальнейшем были склеены между собой этой же ручкой. Получается, что бы создать 3D модель, необходимо изготовить все стороны на плоскости, а затем соединить их. Кроме того, я выяснила, что при изготовлении деталей по шаблону, пластик прилипает к бумаге, и для удобства я воспользовалась стеклянной поверхностью, пластиковые детали легко отходят от стекла и имеют ровный гладкий вид с одной стороны. После изготовления Эйфелевой башни, мне захотелось сделать полезную вещицу - подставку для телефона. Проблем с ней у меня не возникло. Сначала я нарисовала модель на плоскости, затем легко соединила детали между собой.

Заключение

Сегодня, в век современных технологий, важно изучение и использование таких уникальных возможностей.

Я смогла не только сделать открытия для себя, но и познакомить с этим моих одноклассников. Также нам удалось использовать эту ручку на уроке математике по теме: «Меры объёма», мы создавали куб.

Возможно, как и перо, обычная ручка уйдет в прошлое, а на смену ей придут 3 D ручки, которые заменят маркеры, фломастеры. Ведь пластик всегда можно переработать и получить новые нити. А надписи и рисунки, сделанные такими объемными ручками, смогут прочитать даже люди с плохим зрением.

Стоит отметить, что имея такой прибор под рукой можно не только реализовать свои идеи, но и решить бытовые проблемы.

Выполнив данную исследовательскую работу, можно сделать вывод: работа оказалась увлекательной, полезной, развивающей. Уверена, что в будущем меня ждут другие интересные открытия.

Литература

1. 3D – ручка: зачем и для кого? Международный школьный научный вестник. – 2017. – № 5-2. – С. 266-270. http://school-herald.ru/ru/article/view?id=433

2. 3D ручка Википедия, статья. https://ru.wikipedia.org/wiki/3D_%D1%80%D1%83%D1%87%D0%BA%D0%B0

3. Информационный научно-методический сборник «Квант знаний». Том 3.

http://www.volpi.ru/files/news/14050500/quantum_of_knowledge_2_2015.pdf.

4. Кокцинская Е.М. Технология 3D-печати: обзор последних новостей. Видеонаука: сетевой журнал., 2016. http://videonauka.ru/stati/33-informatsionnye-soobshcheniya/44-3d-pechat-obzor-poslednikh-novostej

5. Лейбов А.М., Каменев Р.В., Осокина О.М. Применение технологий 3D – прототипирования в образовательном процессе. Современные проблемы науки и образования. – 2014. – № 5.; https://science-education.ru/ru/article/view?id=14933

Приложение

Опрос одноклассников

5