XI Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Катюша-боевая моя подруга
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Введение.
Когда у моего деда что-то не ладится он говорит вот «Катюшу бы мне сюда» Я спросил у бабушки Наташи почему дедушка так говорит ведь тебя зовут Наташа, а не Катюша, и тогда бабушка рассказала мне что во время войны было такое грозное орудие, которое очень сильно пугало фашистских захватчиков. Называлось оно РС ЗО БМ-13-16 «Катюша»
В преддверии праздника «Дня победы» я решил сделать своему дедушке подарок своими руками». Передо мной стала задача, с помощью чего, и из какого материала сделать подарок дедушке. Мне хотелось, чтобы моя работа была функциональной: это значит:
1. Она должна иметь сходство с оригиналом (понравиться моему дедушке)
2. С ней можно было бы играть и даже использовать ее как экспонат.
Я подошел к решению этого вопроса с целью доступности материала, его возможностям. Рассматривая свойства материалов, которые можно было бы использовать я сделал выбор в пользу 3 Д ручки. Основанием для моего выбора послужило то, что;
Во-первых, я знаю, что ручкой можно рисовать в пространстве (а это во многом облегчает результат труда);
Во-вторых, изделия, изготовленные с помощью 3 Д ручки долговечны;
В-третьих, именно используя в работе 3Д ручку, можно более точно передать особенности изготавливаемого объекта (в данном случае БМ-13 «Катюша»).
Исходя из цели я выдвинул гипотезу: если предположить, что 3д ручкой можно не только рисовать, но и экспериментировать в создании поделок, таким образом можно с помощью ее решить множество бытовых проблем.
Перед собой я поставил цель: изучить устройство 3D ручки, область его применения для дальнейшего создания подарка ко Дню Победы.
Задачи, которые я поставил перед собой для реализации цели:
Изучить и проанализировать литературу по теме исследования;
Разработать технологическую карту изготовления моего будущей поделки
С помощью 3 Д ручки и опираясь на технологическую карту изготовить поделку.
Привлечь внимание одноклассников к теме исследования;
Провести интерактивный мастер-класс на тему: «Возможности 3D ручки- технологический прорыв или просто забава».
Составить памятку «Правила безопасного пользования 3D-ручкой»
Объект моего исследования:3 Д ручка.
Предмет моего исследования: Возможности 3 ручки
Что же такое 3D ручка?
На страницах интернета я нашел вот такие ответы на свой вопрос
3D ручка – малогабаритный вариант 3D принтера. С помощью которой не печатаем, а рисуем трёхмерные модели на базе пластика, который расплавляется в ручке. 3D ручка – это инструмент, который разрешает рисовать в воздухе. Из истории возникновения
Первую 3D ручку создали в Великобритании. Однако задумку переняли китайцы и стали выпускать свои ручки для моделирования. Сегодня появляются все более и более интересные гаджеты для моделирования. 3D ручка – это инструмент, способный рисовать в воздухе. Волшебство, подумаете вы, но нет, всего лишь очередной технологический прорыв в области 3D моделирования.
С помощью 3D ручки возможно делать различные фигуры и объекты прямо в воздухе, ещё возможно рисовать по трафарету. Подведя итог вышесказанному, мы можем сделать вывод: -Рисование 3D-ручкой – новейшая технология творчества, в которой для создания объёмных изображений используется нагретый биоразлагаемый пластик. Застывающие линии из пластика можно располагать в различных плоскостях, таким образом, становится возможным рисовать в пространстве.
Какие виды 3D ручек бывают?
Всего есть два вида трёхмерных ручек: холодные и горячие. Первые, их называют холодными. Эти ручки печатают быстро затвердевающими смолами – фотополимерами. Вторые называю горячими. Такие ручки используют для печати полимерные сплавы в форме прутка, собранного в катушку, как и 3D принтеры. В продаже больше можно увидеть горячие ручки, для этих ручек продается пластиковые нити в виде того же самого прутка длинной 10-25-30 и т. метров
В холодных ручках нет нагревательных элементов. Фотополимер мгновенно затвердевает под действием встроенного ультрафиолетового света. Использование холодных чернил разрешает наносить необычные картинки на открытую кожу без риска обжечься. Материал, который был использован, не имеет запаха. Имеет большое количество цветовых гамм. Есть прозрачные, цветные, гибкие, токопроводящие и в том числе светящиеся в темноте смолы.
Что же касается горячих ручек то в них используют разные полимерные сплавы в форме катушек с пластиковой нитью. Воспользоваться 3D ручкой имеет возможность любой человек, она подойдёт и для детей. Пользоваться такой ручкой может не только взрослый, но и ребенок. Работать ручкой можно будет спустя 3-4 минуты, после подключения (в зависимости от модели, некоторые нагреваются даже быстрее). Для того чтобы ручка работала нужно нажать кнопку, которая отвечает за подачу пластика из сопла ручки, сама же подача регулируется контроллером.
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. Именно поэтому модели можно делать прямо на лету.
В каждой ручке есть встроенный вентилятор для ускорения процесса застывания пластика. Пластмасса сразу обдувается, быстрее остывает. Сама по себе ручка лёгкая на вес, ее просто держать в одной руке. Не большой шум при работе встроенного механизма не отвлекает от 3D моделирования. Применяемый материал бывает разным ABS, PLA или HIPS
Многие отдают предпочтение ABS пластику. Он долговечен, устойчив к износу, отлично подходит для склеивания пластиковых изделий. К его недочётам приравнивают склонность к малозначительной усадке и присутствие соответствующего характерного запаха жжённой пластмассы.
Я узнал, что только модель 3Doodler содержит носик головной платы, рассчитанный на филамент шириной 3 мм. Остальные же ручки используют расходный материал марки ABS шириной 1,75 мм. Модель 3Doodler содержит носик головной платы, рассчитанный на филамент шириной 3 мм.
Использоваться в 3Д ручках может также пластик марки ABS с шириной 1,75 мм, предназначенный для 3D принтеров, имеет возможность. Режим плавки этого состава располагается в диапазоне +210…+250°С.
Нагретый полимерный сплав марки ABS имеет свойство выделять довольно резкий запах, иногда в редких случаях появляется дым. Это не вредно, если ты работаешь один, но лучше работать в помещении с открытым окном. Работать среди детей с этим материалом нельзя. так, как он все-таки токсичен.
Большие рисунки, нарисованные ABS филаментом, можно мыть и чистить от пыли средствами по уходу за бытовыми приборами. Зато изделия из этого материала отличаются прочностью и долговечностью.
Пластик имеет широкую цветовую гамму. Не считая традиционной палитры, есть цвета под «дерево», с фосфорическим эффектом. Расцветка нитей довольно насыщенная. Главной чертой пластика ABS будет то, что он не содержит в собственной палитре прозрачных и глянцевых цветов.
Зато фигуры из PLA наиболее качественны, это объясняется заниженной температурой плавления.
PLA пластик используется в 3Д устройствах, оборудованных материнскими платами с экраном. Присутствие дисплейного модуля разрешает настраивать ручку на необходимую температуру, потому что марка PLA имеет температурный режим +190…+220°С.
Рисунки из пластика PLA могут храниться не более 2 лет. Материал получают из кукурузы и иного органического сырья. Изделия и изображения из PLA нитей, не разрешается мыть и чистить так как они от этого разрушаются. В своих цветах пластик имеют глянцевый блеск. В течение 1–3 секунд. все нити для 3D приборов затвердевают при комнатной температуре Филамент марки PLA остывает быстрее, потому что температура его плавления ниже, нежели у ABS пластика. Поэтому данная марка делает более лёгкое объёмное рисование. Поэтому этим материалом хорошо рисуется картинка вверх. Нагретый пластик PLA пластичный, а после затвердевания он делается наиболее непрочным, чем материал марки ABS.
Нельзя долго хранить в условиях повышенной влажности, так как пластик всех марок утрачивает свои собственные свойства. Не любит он также прямых солнечных лучей и теплового воздействия.
HIPS – по своим характеристикам это промежуточная позиция между марками ABS и PLA. Применяется он как дополнительный материал, поддерживающий сложные конструкции.
Нельзя дать однозначный ответ на вопрос «Какая 3D-ручка лучше?». Они работают по-разному, у них разный строительный материал и разные возможности.
Возможности 3Д ручки. Где и кем может применяться 3Д ручка?
Я также узнал, что этот инновационный инструмент может заинтересовать школьных педагогов. 3D-ручки имеют все шансы стать нужным художественным средством для разных уроков. Рассмотрим на предмете Геометрия. С внедрением 3D-ручки ученик имеет возможность изображать геометрические фигуры, а вслед за тем делать собственные сложные формы.
Архитектура / История. При исследовании важных исторических памятников учащиеся могут воссоздать их силуэты для проведения презентаций и не только. На рисунке вы видите работу выполненую с помощью 3Д ручки.
Создание архитектурных чертежей содержит в себе математические способности – знание геометрии, пространственной ориентации и измерений.
Технология (урок труда). Ребята могут делать разные поделки: украшения, объёмные цветы, героев любимых мультфильмов…
Химия и физика. Можно создать модели молекул, исследовать силу тяжести и прочие физические понятия.
Объёмное рисование 3D-ручкой понравится и взрослым, и детям, она будет незаменимым помощником для творчества, но ещё занимательный инструмент для обучения и развития фантазии. Мы рассмотрели ее возможности, а теперь я хотел бы остановиться на ее достоинствах. И так
К достоинствам можно отнести их компактный размер и маленький вес которые позволяет создавать объемные предметы, где угодно и когда угодно. Например, с помощью 3D ручки можно оперативно скрепить разошедшиеся детали какого-то механизма или восстановить повреждения пластиковых элементов техники. В отличие от 3D принтера, ручкой можно работать в условиях ограниченного пространства или там, где нет доступа к электроэнергии. Размер ручки позволяет легко рисовать одной рукой, а механизм работает практически бесшумно. Существуют современные модели, которые весят всего 40 грамм. Ее можно взять с собой в любую поездку и работать в полевых условиях, а можно создавать красивые необычные трехмерные фигурки, находясь на отдыхе.
Из чего состоит 3D-ручка вы видите на рисунке.
2. Часть Основная Подарок дедушке.
БМ-13-16 «Катюша»
Вот что мне удалось узнать из интернет-источников, что «Катюша» была самым грозным оружием в борьбе с фашистами и смогла оставить незабываемый след в истории Великой Отечественной войны. Это было воистину оружие небывалой силы — дальность полета снаряда достигала восьми с половиной километров, а температура в эпицентре взрыва — полутора тысяч градусов 14 июля 1941 года о легендарной «Катюше» напишут в водках так:-это секретное оружие под командованием капитана И. А. Флерова буквально «стерло» с лица земли вокзал и прилегающую территорию станции в городе Орша вместе с находившимися на нем немецкими эшелонами с войсками и техникой. Позже в 1966 году в честь 25-летия первого залпа Катюши в городе Орша по улице Комсомольской на восточном берегу реки Днепр был открыт мемориал «За нашу Советскую Родину» («Катюша»). Фашистские захватчики. неоднократно пытались захватить образец русской чудо-техники, но как рассказал мне мой дедушка им строго настрого наказывали ценой своей жизни не попадать в руки врагов и экипажи «Катюш» строжайше следовали этому правилу — попасть в руки врага им было нельзя. Но если вдруг все-таки так получалось, эти боевые машины были снабжены механизмом самоликвидации. От тех легендарных установок идет, по сути, вся история российской ракетной техники. Мне предстояло узнать Кто-же был разработчиком этого орудия? Задав в поисковике вопрос, я с легкостью нашел ответ на свой вопрос. Реактивные снаряды для «Катюш» разработал Владимир Андреевич Артемьев.
Влади́мир Андре́евич Арте́мьев родился в г. Санкт -Петербурге в 1885, умер в 1962году в городе Москва. Это советский конструктор ракетной техники, участник разработки и испытаний первых советских ракет на бездымном порохе. Весной 1920 года Артемьев и Тихомиров и оборудовали небольшую механическую мастерскую, на Тихвинской улице в Москве там они проводили первые эксперименты с дымным порохом. На содержание мастерской инженеры тратили свои собственные деньги, а также те средства, которые получали от продажи велосипедных принадлежностей и детских игрушек. По инициативе Тихомирова в марте 1921 года мастерская была преобразована в лабораторию по изучению и проектированию ракетной техники, основным направлением которой стало создание твердотопливных ракет. В том же году изобретатели приступили к разработке реактивных снарядов для самолётов.
Первые образцы реактивных снарядов, запускаемых с передвижного носителя (машины на базе грузового автомобиля «ЗИС-5»), испытывали на советских полигонах с конца 1938 г. 21 июня 1941 года их продемонстрировали руководителям Советского правительства, и буквально за несколько часов до начала Великой Отечественной войны было принято решение о срочном развертывании серийного производства реактивных снарядов и пусковой установки, получившей официальное название «БМ-13».
Прежде чем приступить к работе над проектом, необходимо четко представлять все основные аспекты своей работы.
Прежде чем приступить к работе над изготовлением подарка своими руками я решил использовать «Звездочку обдумывания, которую мы используем на уроках технологии в школе. И так Я буду делать подарок дедушке Реактивную систему залпового огняБМ-13-16 «Катюша» с помощью 3 д ручки. В работе над изготовлением мне понадобятся следующие материалы и инструменты:
3D ручка
Пластиковые стержни
Ножницы
Карандаш
Бумага
Скотч,
Кусачки.
Мне предстояло сделать выбор среди пластиков.
2.1Практическая работа
Я приступаю к основной и как мне кажется самой ответственной работе. так как именно от того, как я изучу и сделаю будет зависеть результат моего труда. Получу ли я восторг в конце своей работы или меня ждет огромное разочарование. Это все мне предстоит узнать чуть позже, а сейчас: следующим этапом в работе над изготовлением изделия будет эскиз моей будущей «Катюши». Для этого я воспользовался иллюстрациями. И так в моей голове складывается рисунок. Далее я определяюсь с размером моей машины. Для этого я беру линейку и создаю чертеж. На чертеже я отмечаю для себя размеры каждой детали (ведь аккуратность моей поделки будет зависеть от того, насколько ты правильно начертил каждую деталь, так как если ты сделал чертеж неправильно, то твоя поделка может просто не получится). Включаю свою фантазию и вот оно решение. Моя установка не только будет стоять я с помощью возможностей 3д ручки я могу сделать ее более функциональной. Для своей «Катюши я решил сделать так чтобы колеса у машинки крутились и сама установка также. После того как чертеж готовя подготавливаю материал. Для свой машины я отобрал зеленый цвет (так моя «Катюша» будет ближе по сходству по цвету) Свой листок с чертежом, я сверху обрабатываю скотчем (для того, чтобы пластик легко убрать из бумаги. Далее я поэтапно друг за другом выполню все детали моего эскиза. Начинать выполнять сначала я буду боковые стенки машины. После того как я сделал все детали, мне предстоит склеить свою машину. Склеивать я ее буду в воздухе стараясь, делать это аккуратно. так как эстетическая сторона для меня также важна (ведь я делаю подарок и мой подарок должен выглядеть красиво). Моя установка готова. В ходе работы у меня рождается мысль указать на ней то время, когда она была более значимой и я с помощью желтого пластика указываю на боковой стороне машины годы ее эксплуатации. Еще я решил сделать звездочку символизирующую победу, ведь красная звезда трактовалась как символ воинов, стоящих на страже мирного труда, защищающих трудящихся от голода, войны, нищеты и рабства.
Подводя итог своей работы нужно отметить плюсы и минусы:
Выполнив данный проект, мне удалось ближе прикоснуться к технике моделирования 3D ручкой, я изучил историю, выполнили интересную и как мне кажется много функциональную поделку.
Мне удалось изготовить мою «Катюшу». Я получил огромное удовольствие. Потому что этой машинкой, которую я смастерил может играться и даже мой брат, ведь он так любит играть с машинками, а такую модель не купишь, просто зайдя в магазин. Это авторская и единственная работа. Так как даже если эту машину будет делать кто-то даже по моим чертежам она у него получится оригинальной и совсем не похожей.
3D ручка вызвала у меня огромный интерес. Я решил, что буду совершенствовать свои знания в области применения 3D ручки.
Выводы:
Моя гипотеза подвердилась. Я смог с помощью данного инструмента сделать очень хорошую поделку, которая надеюсь очень понравиться моему дедушке (чтобы подвердить это мне нужно дождаться 9 мая, но даже сейчас показав поделку своим родителям я получил слова восхищения моей работы). Также работая над проектом, я научился находить и обрабатывать информацию на страницах интернета и не только. Мне удалось сделать в единственном экземпляре БП-13 «Катюша» Моя «Катюша стала мне совсем как подруга, потому что с ней я шел от начала до конца. Мой проект назывался «Катюша -боевая моя подруга» так потому, что мой дедушка работал на ней но сейчас я думаю что «Катюша» не только подруга дедушки но и моя так как с ней я был с момента зарождения ее на бумаги и до полного воплощения.
В целом моя «Катюша» обошлась мне приблизительно в 250 рублей. Без учета личного времени, затраченного на выполнение работы(3дня). И что еще не менее важно, это то, что если когда-то кто-то и выбросит ее в окружающую среду, то она не нанесет вреда, так как она биоразлагаема.
Я решил все поставленные задачи кроме двух, как мне кажется, основных. Мною был запланирован мастер-класс, но я не смог провести его из-за самоизоляции. Но я решил записать и оформить его. Надеюсь, мы скоро пойдем в школу, и я смогу поделиться с ребятами своими знаниями и навыками, которые я приобрел в ходе данной работы. Все ребята из моего класса совсем мало знают о ручке, и моя задача им рассказать все, что я знаю. Таким образом я смогу привлечь их внимание. Пока я только показываю им свою поделку и слышу в телефон: «Я тоже хочу…»
Используемая литература
1.Космонавтика. Энциклопедия / Гл. ред. В.П. Глушко; Редколлегия: В.П. Бармин, К.Д. Бушуев, В.С. Верещетин и др.. — М.: Сов. Энциклопедия, 1985. — С. 30-31. — 528 с.
2.Книга трафаретов для 3Динга (ТриДинга). Выпуск №1
Интернет источники
https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%90%D1%80%D1%82%D0%B5%D0%BC%D1%8C%D0%B5%D0%B2,_%D0%92%D0%BB%D0%B0%D0%B4%D0%B8%D0%BC%D0%B8%D1%80_%D0%90%D0%BD%D0%B4%D1%80%D0%B5%D0%B5%D0%B2%D0%B8%D1%87
https://mygs.ru/blog/preimuschestva-sovremennyh-3d-ruchek
https://pikabu.ru/story/3d_ruchka_odna_iz_moikh_pervyikh_rabot__6116025
https://club.dns-shop.ru/review/t-278-ruchki-3d/16887-obzor-3d-ruchki-feizerg-f001/
http://ricolor.org/history/rsv/good/zvezda/
Приложение №1
Памятка по использованию 3D ручке.
1. Данное оборудование предназначено для детей старше 8 лет и взрослых. Во время работы с данным оборудованием дети должны быть под присмотром взрослых.
2. Сопло 3D ручки разогревается до высоких температур (max.230 С), поэтому во избежание возгораний и ожогов не прикасайтесь соплом ручки к другим предметам и телу.
3. Категорически запрещается использовать материалы не предусмотренные для работы 3D ручки.
4. Категорически запрещается стучать печатающей головкой по твердым предметам.
5. Запрещается использование адаптеров другой мощности, отличной от мощности компании производителя.
6. В силу различных физических свойств ABS/PLA пластика, строго запрещается использование других пластиков.
7. Данное оборудование относится к категории высокоточных электронных приборов, пожалуйста, держите его подальше от воды.
8. После каждой работы на 3D ручке выгружайте из неё материал печати и выключайте из сети.
Приложение №2
Чертеж «От мечты до воплощения Катюши»