Проектная работа "ВОЗМОЖНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ 3D-РУЧКИ В СОЗДАНИИ РИСУНКОВ"

Управление образования Администрации Северодвинска

Муниципальный конкурс проектных работ обучающихся начальных классов

«Я познаю мир»

Номинация – арт-проект

ВОЗМОЖНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ 3D-РУЧКИ В СОЗДАНИИ РИСУНКОВ

Сведения об авторе:

Ермолин Андрей Владимирович

ученик 4 класса Б

муниципального автономного

общеобразовательного учреждения

«Средняя общеобразовательная школа №29»

Сведения о руководителе:

Земцовская Надежда Николаевна

учитель начальных классов

муниципального автономного

общеобразовательного учреждения

«Средняя общеобразовательная школа №29»

г. Северодвинск

2022

СОДЕРЖАНИЕ

Пояснительная записка…………………………………………………………...3

Этапы реализации проекта……………………………………………..……......4

1. Организационный этап………………………...………………………………4

2. Деятельностный этап....................................………………………………......4

3. Обобщающий этап……………………………………………………………...8

Итоги работы над проектом…………………..………………………...………..9

Список информационных источников……………………………………..….10

Приложение 1. Устройство «горячей» 3D-ручки ..............................................11

Приложение 2. Пробная работа ..........................................................................12

Приложение 3. Мои рисунки ……………………………..……………………14

Приложение 4. Игры с друзьями …………………………..…………………16

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

Мир меняется, меняемся  и мы! Изучение 3D-технологий с каждым годом становится все более значимым для современных детей. Самым простейшим и доступным изобретением в 3D-моделировании является 3D-ручка. 3D-ручка – это инструмент, позволяющий создавать трехмерные объекты из пластика в воздухе. С помощью 3D-ручки можно не только рисовать и экспериментировать в создании поделок, но и решить множество бытовых проблем, когда необходимо починить любое изделие из пластмассы.

Я решил взять эту тему, потому что мне нравится заниматься техническим творчеством.

На Новый год родители подарили мне 3D-ручку. И для себя я поставил цель: создание своих рисунков с помощью такой ручки, т.е. в 3D-технологии.

Для достижения цели наметил ряд задач:

1. Найти информацию об истории создания 3D-ручки.

2. Рассказать одноклассникам о применении 3D-ручки.

3. Изучить виды 3D-ручек, устройство и принцип работы этого устройства.

4. Создать коллекцию работ с использованием 3D-ручки.

Вид проекта – арт-проект.

Целевая аудитория – дети и взрослые.

Конечный продукт проекта – коллекция 3D-рисунков.

ЭТАПЫ РЕАЛИЗАЦИИ ПРОЕКТА

Работу над проектом я осуществлял в течение 2 месяцев в три этапа: организационный, деятельностный, обобщающий, в ходе которых решал вышеназванные задачи.

1. Организационный этап (5-19 января 2021 года)

1. Определил цель и задачи работы.

2. Наметил план выполнения поставленных задач.

Итак, в ходе первого этапа работы были решены организационные задачи.

1. Деятельностный этап (20 января – 26 февраля 2021 года)

1. Изучая литературу по теме проекта, я выяснил, что историю создания 3D-ручки следует начать с истории создания 3D-принтера. [1-6] 3D-принтер – это современная мощная машина, которая может сделать нечто большее, чем просто вывести печатный материал на бумагу. Его разработали для создания трехмерных моделей, готовых изделий или деталей. Понятие «3D-принтер» официально используется с 1996 года.

Первые 3D-принтеры имели впечатляющие габариты, малую мощность, работали медленно, а при увеличении скорости изделия получались с большими погрешностями. Ко всему прочему, стоили они десятки и даже сотни тысяч долларов. Только в 2005 году появились 3D-принтеры с высоким качеством печати. В 2012 году возникли наиболее малогабаритные и экономные приспособления для трёхмерной печати. До 2008 года любой 3D-принтер мог работать только с использование одного вида расходного материала — пластика АВS. Это один из лучших расходных материалов для 3D-печати. Сейчас количество материалов перевалило за сто. Сегодня можно использовать такие материалы, как: акрил, бетон, гидрогель, бумага, волокно, лед, металлический порошок, нейлон, поликапролакттон, полилактид, полипропилен и даже шоколад. [2]

Сейчас 3D-принтеры доступны любому желающему. Такое изобретение, как 3D-ручка, появилось сравнительно недавно. Самую первую ручку для создания объёмных фигур разработали американцы Макс Боуг и Питер Дилворт в феврале 2013 года. Эта идея пришла изобретателям в то время, когда их 3D-принтер отказался работать, а для того, чтобы выполнить заказ в срок, им необходимо было исправить недостаток в напечатанной пластиковой модели. Тогда  инженеры создали прототип ручки, рисующей пластиком. 3D-ручка представляет собой некую смесь 3D-принтера и аппарата для выжигания, ею можно создавать не только рисунки, но и объемные предметы прямо в воздухе. Впоследствии данное изобретение получило огромную популярность среди детей и взрослых. [3]

Итак, в начале работы я узнал об истории первых 3D-принтеров и 3D -ручек, о первых разработчиках и используемых материалах.

1. Узнал о сферах применения 3D-ручки.

Работая по теме проекта, я выяснил, что обычно освоение 3D-ручки начинается с рисования каких-то простых фигурок и узоров. После того, как принцип действия становится понятным, просыпается интерес к рисованию более серьезных картинок с помощью трафаретов. Это могут быть и различные животные, и персонажи игр и мультфильмов, а также просто интересные картинки, которые хочется раскрасить в разные цвета. Кроме творчества, 3D-ручки могут использоваться также для решения бытовых задач, когда нужно заполнить пластиком какие-либо полости, связанные, например, с дефектами моделей при печати на 3D-принтере или другими бытовыми потребностями. [4]

Занятия с 3D-ручкой не просто развивают умение создавать ровные контуры, но и развивают творческое мышление, фантазию, позволяют ребенку почувствовать себя творцом. Кроме этого 3D-ручки помогают в развитии мелкой моторики рук, что очень важно для детей с раннего возраста.

Что делать, если сломалась игрушка? Не беда, ведь теперь не обязательно бежать за клеем или клеевым пистолетом, который можно назвать прародителем горячих 3D-ручек, поскольку в нем используется похожий принцип плавления клеевых стержней. Теперь, для того чтобы склеить две половинки сломанной детали, достаточно включить 3D-ручку в розетку. [1,10]

Также использование 3D-ручек может стать нужным художественным средством для уроков в школе. Ученик имеет возможность изображать геометрические фигуры, делать разные поделки: украшения, объёмные цветы, героев любимых мультфильмов.

3D-ручки являются не только объектами для творчества, но и полезны представителям разных профессий, таким как инженеры, художники-декораторы, конструкторы, дизайнеры интерьеров или архитекторы. Представим себе такую ситуацию, что заказчику понравился макет, составленный дизайнером, но он попросил что-то добавить к имеющемуся проекту, например, высадить живую изгородь по периметру территории, или добавить ещё одну лестницу на второй этаж дома. В этом случае очень легко взять в руку 3D-ручку и “дорисовать” такую живую изгородь или лестницу, о которой попросил заказчик. [5]

3D-ручки, применяющиеся в медицине, называются Биоперьями или Биоручками (BioPen). Такие ручки используются для устранения трещин в костях. Биоручки используют биологически чистые материалы, например, экстракты водорослей, превращенные в гель, который затвердевает под ультрафиолетовым светом. [5]

Продолжая работать по теме проекта, я выяснил, что сферы применения 3D-ручек разнообразны.

1. Рассмотрел виды, устройство и принцип работы 3D-ручки.

По принципу работы 3D–ручки разделяются на два вида: «горячие» и «холодные». [3]

«Холодные» ручки печатают быстро затвердевающими смолами - фотополимерами. Прибор лишён нагревательных элементов. Фотополимер мгновенно затвердевает под действием встроенного ультрафиолетового света. 

«Горячие» ручки употребляют для печати полимерные сплавы в форме катушек с пластиковой нитью (PLA, ABS). Для работы «горячей» 3D-ручки требуется электропитание. Пользоваться ручкой можно через 3 минуты после подключения (в зависимости от модели, некоторые нагреваются даже быстрее). В продаже встречаются именно «горячие» ручки, для них продаются и пластиковые нити для рисования. [3]

Подробнее мы разберём «горячие» 3D-ручки, так как они более распространены и моя модель ручки именно такая.

Рассмотрим устройство 3D-ручки. (Приложение 1)

Пластиковый корпус на торцевой стороне имеет два отверстия: одно – для подключений к сети, второе – для загрузки пластика. Подача пластика осуществляется при нажатии соответствующей кнопки. Внутри 3D-ручки – механизм, который захватывает пластиковую нить и продвигает ее к носику. Внутри носика – нагревательный элемент, благодаря которому пластиковая нить расплавляется и выходит из ручки в полужидком виде, по консистенции похожая на зубную пасту. Моя модель ручки оснащена регулятором скорости подачи пластика, регулятором температуры нагрева и дисплеем, на котором отображается информация о выбранном режиме. Также есть кнопка реверса, которая позволяет легко извлекать пластиковую нить из ручки. Важно: после того, как из ручки извлекается пластиковая нить, её конец отрезается ножницами. Это делается для того, чтобы конец был ровный и его без проблем можно было использовать снова. [3]

Итак, я понял, в чем особенность строения моей необычной ручки.

1. Самостоятельно изучил процесс создания фигур с использованием 3D-ручки и выполнил пробную работу.

Что можно сделать из 3D-ручки? Прежде всего, это оригинальный инструмент для рисования. Сейчас рисунки можно не только лишь рассматривать, но и потрогать их руками.

Перед тем как приступить к работе, я определился, какая модель меня на данный момент больше заинтересовала и решил сделать героя компьютерной игры Among Us.

Для начала нахожу эскиз на листе формата A4, чтобы понимать, что мне нужно нарисовать. Далее подготавливаю к работе 3D-ручку. (Приложение 2) Прежде, чем начать рисовать, нужно произвести несколько манипуляций, чтобы настроить инструмент для рисования.

1. Включение. Подключаю блок питания в розетку, а штекер в разъём подключения питания. Должен загореться жёлтый индикатор включения питания, ручка начинает работать в режиме ожидания.

2. Далее выбираю необходимую нить.

3. Выбираю тип нити (PLA, ABS). В моем случае – это PLA.

4) Устанавливаю значение температуры. Инструмент может работать с различными нитями. Выбираю такую температуру, которая будет подходить именно для той нити, которую использую. Немного жду, пока ручка нагреется.

5) Заправка нити. Вставляю нить во входной порт. Если вставить ранее использованный кусок нити, то обрезаю конец ножницами так, чтобы он был плоским. Это помогает предотвратить засорение.

6) После того, как нить установлена до конца ручки, нажимаю кнопку выдавливания. Необходимо чувствовать, что внутри запускается моторчик.

7) И начинаю рисовать на эскизе своего героя. Обвожу контур, затем заполняю пластиком внутреннюю часть фигуры.

1. Работа готова! (Приложение 2)

На данном этапе выполнил пробную работу.

5. Создал свои фигурки с использованием 3D-ручки. (Приложение 3) Думаю, получилось неплохо!

1. Обобщающий этап (27 февраля – 9 марта 2021 года)

1) Подвел итоги работы над проектом.

2) Создал презентацию для выступления.

3) Выступил перед одноклассниками. Ребята в классе были удивлены, как легко и просто можно создать любую игрушку с помощью 3D-ручки своими руками.

4) Защитил работу на школьной конференции.

В ходе заключительного этапа подвел итоги работы над проектом и защитил свою работу. Задачи, поставленные на обобщающем этапе, решены.

ИТОГИ РАБОТЫ НАД ПРОЕКТОМ

В заключение хочется сказать, что возможности 3D-ручки велики, а то, каким будет развитие этой технологии, зависит от нас с вами. Простое увлечение рисованием с помощью 3D-ручки может стать началом освоения новых технологий моделирования, а результатом этой деятельности может стать отличный профессионал по 3D-технологиям.

Закончив свой проект, я могу сказать, что всё получилось так, как было задумано. Работа над проектом оказалась очень интересной и увлекательной. Теперь я сам могу создавать любимых героев мультиков и компьютерных игр.

В ходе проектной работы были найдены сведения об истории создания 3D-ручки, изучено устройство и принцип работы 3D-ручки, доказана полезность 3D-ручки не только для развития творческого потенциала, но и для улучшения быта человека.

Цель работы успешно достигнута. Я создал свои рисунки, используя технологию 3D-моделирования. Их можно использовать как в качестве подарка, так и для игр с друзьями. (Приложение 4)

СПИСОК ИНФОРМАЦИОННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Лисяк В.В. Основы компьютерной графики: 3D-моделирование и 3D-печать. – М., 2020.

2. https://www.uchportal.ru/

3. http://3d-artlines.ru/stati/3d-ruchki-kak-ne-poteryatsya-pri-vybore/

4. https://dadget.ru/

5. https://www.i-igrushki.ru/

6. https://3d4u.com.ua/ru

ПРИЛОЖЕНИЯ

Приложение 1

Устройство «горячей» 3D-ручки

Приложение 2

Пробная работа

Выбор необходимой расцветки нити

Выбор типа нити Установка температуры

Заправка нити

Процесс рисования

Готовая работа!

Приложение 3

Мои рисунки

Меч из игры Minecraft Мультгерой Пикачу

3D-очки Эйфелева башня

Приложение 4

Игры с друзьями