«3 Dручка — это детская забава или очередной технологический прорыв в области 3D–моделирования».

XI Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке

«3 Dручка — это детская забава или очередной технологический прорыв в области 3D–моделирования».

Баданин Я.В. 1
1МБУДО ДДТ/МБОУ СОШ№279
Узкая Т.М. 1
1МБУДО ДДТ/МБОУ СОШ№276
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF

Введение

Ручной художественный труд всегда являлся средством развития сферы чувств, эстетического вкуса, разума, творческих сил. Мне всегда нравилось рисовать, мастерить, используя разные материалы и методики. В доме детского творчества открылся кружок по 3 д моделированию, меня это очень заинтересовало. Мне стало очень интересно, что это такое 3D–ручка? Почему ручка называется 3D-ручкой? Как она устроена? Чем ручка рисует? И кому 3D-ручка может быть полезна?

Так я впервые познакомился с 3D–ручкой. На занятиях кружка «Объемное художественное моделирование» мы с помощью с 3-D ручки стали делать различные работы в 3 д проекции.

На протяжении 2- х лет занятий, я понял, что 3D-ручка становится все актуальней и доступней, а главное, что с помощью её можно сделать прекрасные вещи в подарок. В различных развлекательных центрах библиотеках, и других заведениях можно часто встретить мастер – классы по рисованию 3D-ручкой. Осенью мне удалось побывать на учебно-ьренировочных сборов по 3 D моделированию и даже самому посетить мастер – класс по рисованию 3D-ручкой и печати на 3D принтере. Еще я участвовал в выставке-конкурсе детского технического творчества, проходимого в рамках открытия новой смены «Юные инженеры Арктики 2020-2021 г» и .др.

За время занятий я понял, что 3D-ручка — это поистине удивительное устройство для творчества. Создавать различные предметы, от мелких до больших деталей – все это совсем не из области фантастики. Можно сделать любые фигуры прямо в воздухе. Здесь нет границ фантазии и запретов, предоставлена полная свобода действий. 

Мир изменяется, соответственно, меняемся и мы! Изучение 3D–технологий с каждым годом становится все более значимым для современных людей. 3D–ручка является инструментом, который способен рисовать в воздухе. Это не волшебство, а очередной технологический прорыв в области 3D–моделирования, его сфера применения по–настоящему огромна. С помощью 3D–ручки можно не только рисовать и экспериментировать в создании поделок, но и решить множество бытовых проблем.

Так ли это на самом деле

Для того чтобы определить правоту сказанного выше, мною было проведено анкетирование среди 4-9 классов в школе, где я учусь. В опросе приняли участие 45 человек, в результате которого я узнал, что:

О 3D-ручке знают 98% респондентов;

У большинства респондентов нет 3D-ручки(89%);

58% опрошенных хотят приобрести 3D-ручку;

Они считают, что 3D-ручка актуальна в наше время (62%). (Приложение 1)

Поэтому, в своей работе я решил найти ответы на свои вопросы и выяснить область применения 3D-ручки.

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

Задачи:

1. Проанализировать литературу по теме исследования.

2. Изучить виды 3D-ручек и пластика.

3.Провести анкетирование среди обучающихся 4-9 классов, обработать анкетные данные и сделать соответствующие выводы.

4. Составить памятку «Правила безопасного пользования 3D-ручкой».

5. Создать подарочное эксклюзивное изделие с помощью 3D-ручки.

Объект исследования: 3D–моделирование.

Предмет исследования: 3D-ручка как средство трехмерного моделирования.

Гипотеза: Моделирование с помощью 3D-ручки занимательно для учащихся, развивает пространственное воображение и может использоваться в учебной деятельности.

Глава 1 . Теоретическая часть

История возникновения ручки

Иногда приходится слышать высказывания о том, что все уже придумали и изобрели, ничего нового создать практически невозможно и никого ничем удивить нельзя. Но потенциал человеческого разума имеет огромные возможности: инженерная мысль находится в постоянном поиске, третья промышленная революция не за горами, 3D-технологии набирают обороты.

Я начал свою работу с того, что стал искать литературу и тут мне пригодились мои умения работы на компьютере. Вот что мне удалось найти в сети Интернет.

В феврале 2013 года возникла первая ручка для создания объёмных форм. Идея пришла в голову инженерам из Великобритании Питеру Дилворс и Максвеллу Боуг из фирмы WobbleWorks, когда сломался 3D-принтер и им потребовалось заделать брешь в напечатанной 3D-модели. Так они создали 3D-ручку, для рисования которой бумага не нужна – она может рисовать в воздухе. Первая 3D-ручка называлась 3Doodler. Сейчас много марок и производителей.

В 2013 году инженеры разработали проект и планировали собрать 30 тыс. долларов для начала производства ручек. В результате им удалось привлечь 2,3 миллиона долларов, что стало свидетельством большого интереса людей к проекту.

3D-ручки – это компактные заменители 3D-принтеров. Прежде всего, это оригинальный инструмент для рисования. Сейчас рисунки можно не только лишь рассматривать, но и потрогать их руками.

При помощи 3D-ручки можно моделировать, создавать макеты, конструировать новые детали, чинить устаревшие вещи.

Конечно, 3D принтер способен создавать сложные фигуры, в точности повторяя элементы запрограммированной модели. Но ручка для трехмерной печати имеет ряд своих, эксклюзивных преимуществ. Прежде всего, это вес. Современные гаджеты весят от 40 грамм. Их легко удержит в руке даже ребенок.

При помощи 3D-ручки можно не только писать тексты, которые не смываются, но и разрисовывать разные предметы, одежду, а также создавать различные декоративные фигуры – серьги, браслеты, ожерелье, жар–птицу, бабочку, вазу с цветами, самолет и даже Эйфелеву башню или любой другой объёмный предмет. Лишь бы Вам были под силу художественные шедевры!

А можно просто в воздухе делать игрушки, сувениры или развивать детскую моторику и воображение. Это устройство прекрасно поможет в работе или станет отличным подарком.

1.2. Устройство и принцип работы 3D–ручки

3D-ручка – это портативный аналог 3D-принтера, умещающийся в ладошке и позволяющий создавать трёхмерные модели различной сложности.

Внешне с одной стороны ручка немного напоминает устройство для выжигания, с другой стороны обычную пишущую ручку.

С помощью 3D-ручки возможно делать узоры, надписи, декоративные элементы на различных поверхностях или законченные трехмерные объекты: геометрические фигуры, прототипы и силуэты, также возможно рисовать на плоскости по трафарету. Рисование 3D-ручкой очень увлекательный процесс.

Пользоваться 3D–ручкой может любой человек, даже 5–летний ребенок, так как она приводится в рабочее состояние одним нажатием клавиши, которая отвечает за подачу пластика вперед, а сама подача регулируется контроллером – скоростью подачи пластика. Одним из важных критериев работы является соблюдение техники безопасности при работе с 3D–ручкой (приложение 11).

Рисует 3D-ручка при помощи специальной нити, сделанной из пластика. Внутри ручки помещен нагревательный элемент, который мгновенно разогревает пластик до температуры от 150 до 240 градусов. Нажатием кнопки пластик постепенно выдавливается из ручки и практически мгновенно застывает в той форме, которую ему придали, под воздействием воздуха цветная нить сразу застывает и надпись или рисунок готовы.

Заправляется нить просто, для этого на торце есть два отверстия, одно из которых предназначено для цветной нити, а другое для зарядного устройства. Во многих 3D-ручках есть кнопка реверса, которая позволяет легко извлекать пластиковую нить из ручки. Наконечник изготовлен из керамики, что также важно, поскольку температура проходящего через него пластика достаточно высока, а головка 3D–печати меняется просто и быстро – нажатием двух клавиш, расположенных по обе стороны у основания изделия. ( Приложение 2)

1.3 Характеристика заправляемого материала

Для рисования в ручку заправляется пластиковая нить. Есть самые различные расцветки.

В задней части корпуса располагается отверстие, в которое вставляется пластик. 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 фигуры можно моделировать прямо на лету!

Для работы 3D-ручки используется специальный пластик (филамент). Чаще всего используется пластик шириной 1,75 мм. Сопло ручки рассчитано на ширину пластика 3 мм.

Самые распространенные виды пластика:

1.ABS

2.PLA

3.SBS

ABS пластик – это пластик, получивший наибольшее распространение во многих сферах производства, науки и быта. Из пластика ABS производят огромное количество изделий, начиная от игрушек для детей, деталей конструкторов и заканчивая элементами в автомобильной и даже авиапромышленности. К слову, корпус большинства 3D-ручек также сделан из ABS пластика.

Температура плавления ABS пластика – 210–235°C.

В основе ABS пластика лежат соединения нефтехимического происхождения, благодаря чему пластик обладает высокой прочностью и не подвержен разложению, отлично подходит для склеивания пластиковых изделий.

К недочётам ABS пластика относят склонность к малозначительной усадке и выделение при рисовании небольшого запаха жженой пластмассы, который не вреден для здоровья, поэтому рекомендуется использовать этот вид пластика в тщательно проветриваемом помещении.

Большие рисунки, нарисованные ABS пластиком, можно мыть и чистить от пыли средствами по уходу за бытовыми приборами. Рисунки из этого материала отличаются прочностью и долговечностью. Пластик имеет широкую цветовую палитру. Расцветка нитей довольно насыщенная. Пластик ABS не содержит в собственной палитре прозрачных и глянцевых цветов.

PLA пластик – нетоксичный и полностью безвредный материал. Его часто используют в медицине, а также в производстве различной упаковки и тары. PLA пластик – биоразлагаемый материал, который производится из натурального природного сырья – сахарного тростника или кукурузы.

Изделия, нарисованные 3D-ручкой из PLA пластика недолговечны. Во-первых, пластик достаточно хрупкий, ударив или уронив изделие, его легко можно повредить. Во-вторых, так как пластик сделан из натурального сырья - уже через год он начнет постепенно разлагаться. Температура плавления PLA пластика – 160–210°C. Пластик не причиняет вреда окружающей среде, при нагревании не выделяет токсичных веществ и неприятного запаха. Фигуры из PLA наиболее качественны, что объясняется заниженной температурой плавления. Не разрешается мыть и чистить изображения из PLA нитей, они от этого разрушаются. Расцветки пластика имеют глянцевый блеск. Пластик PLA остывает быстрее, потому что температура его плавления ниже, нежели у ABS пластика. Поэтому данный вид делает более лёгкое объёмное рисование. В особенности, этим материалом хорошо рисуется картинка вверх. Также пластиком PLA хорошо рисовать по ткани, держится несколько стирок, и на стеклянных поверхностях. Нагретый пластик PLA пластичный, а после затвердевания он делается наиболее непрочным, чем ABS.

SBS пластик – прочный, эластичный пластик, который не ломается при сгибании. Удлинение при разрыве пластика SBS более 250%. Также этот вид пластика имеет высокий коэффициент растяжения – может растягиваться до 650%. Стойкий к обработке химическими веществами, ударопрочный. Пластик при нагревании не выделяет неприятного запаха, не токсичен.

SBS пластик используют для производства медицинских изделий, детских игрушек и даже тары для пищевых продуктов, а также в инженерных и механических приложениях. Температура плавления SBS пластика 200–220°C.

Краткую сравнительную характеристику пластиков можно посмотреть в Приложении 3.

1.4. Особенности выбора моделей 3D-ручки

1.4.1. Выбор 3D-ручки

При выборе 3D-ручки, в первую очередь, следует обратить внимание на три составляющие:

1. Технология 3D-печати. Важно учесть, для кого приобретается 3D-ручка и для каких целей. Если это ручка, печатающая расплавленным пластиком, например, то детям до 10 лет она не подойдёт. Есть фотополимерные образцы, более безопасные – не имеющие сильно нагревающихся в процессе работы частей. Если это ручка для корректировки 3D-распечаток, создания художественных объектов или мейкерства1 – напротив, лучше выбрать именно FDM-прибор.

2. Расходники – состав и формат используемых материалов, разные типы пластика и типоразмер прутка. Не все ручки имеют терморегуляцию и могут рисовать разными материалами, необходимо выбрать подходящую. Если ручку приобретает человек, который уже имеет 3D-принтер и который хочет сэкономить на расходниках, очевидно, что предпочтителен будет аппарат, рисующий прутком из того же материала и того же диаметра, который уже есть в наличии у этого пользователя.

3. Функции регулировки температуры и скорости. Степень нагрева экструдера и скорость подачи материала в разных ручках может отличаться. Корректировать выбор следует в зависимости от того, насколько важна точность этих параметров. Если 3D-ручка приобретается как рабочий инструмент, то возможности регулировки более важны, если же как игрушка – можно пренебречь «избыточными» функциями и выбрать более доступный вариант.

Не в последнюю очередь стоит обратить внимание на наличие гарантии. 3D-ручку, купленную на заграничной интернет-площадке, починить в случае поломки будет сложно (зачастую – проще выбросить). Гаджет, купленный у официального дистрибьютора, можно поменять или отремонтировать по гарантии.

1.4.2 Популярные модели 3D-ручек

3Doddler – самая первая 3D-ручка. Разработчик устройства, американская компания WobbleWorks, которая смогла уместить 3D-принтер в небольшой пластиковый корпус.

MyRivell – компания из Китая, которая произвела уже несколько поколений устройств.

Funtastique One – еще одна китайская компания, известная своими локализованными версиями устройств для российского рынка.

Creopop – первая ручка, работающая по методу стереолитографии. Это значит, что вместо традиционного пластика используется фотополимер.

Polyes – китайский производитель, ассортимент которого включает как «горячие», так и «холодные» 3D-ручки.

Lix Pen – самая компактная 3D-ручка в мире по заверениям разработчиков.

У каждой из предложенных моделей имеются свои отличительные особенности и технология работы. В начале работы рекомендуется ознакомиться с инструкцией по применению (приложение 9)

Глава 2. Практическая часть

3Д-технологии позволили сделать производственные процессы более эффективными. Если раньше объёмные технологии были сложны и ограничивались лепкой, шитьем и прочими поделками, то сейчас можно воплотить в реальность свои фантазии в пластиковом материале. При помощи такого устройства, как 3Д-ручка можно способствовать развитию и раскрытию творческого потенциала у детей.

Для подтверждения выдвинутой гипотезы мы решили использовать 3D–ручку как одно из средств трехмерного моделирования.

Одним из этапов работы стало анкетирование учащихся 4-9 классов на знание такого предмета как 3D ручка. Результат анкетирования показал, что 62% учащихся считают 3D ручку актуальной в наше время. Но испытывают трудности в работе с ней, так как мало использовали ее для изготовления полезных вещей.

Для решения выявленных трудностей мною был подготовлен и проведен мастер-класс среди учащихся 4 классов «Изготовление брелка для ключей с помощью 3D ручки» (Приложение 10).

Значимость таких мастер-классов состоит в том, что обучающиеся поэтапно осваивают принципы создания макетов и трехмерных моделей, а также учатся создавать картины, арт-объекты, предметы для украшения интерьера.

В ходе проведения мастер-класса нами решались следующие задачи:

- познакомить учащихся с возможностями 3D ручки;

- научить использовать подручные предметы в качестве основы под трафареты;

- развить пространственное мышление, творческую фантазию, познавательную активность, художественный и эстетический вкус;

- формировать навыки работы в области 3D моделирования.

По итогам мастер-класса была организован небольшое обсуждение где каждый поделился своим впечатлением о проделанной работе. Многие попробовав рисовать сразу же изъявили желание заниматься в кружке вместе со мной. Ребята и девочки сами оценивали качество, эстетичность, оригинальность своих изделий. В процессе работы над брелком многие из них впервые прикоснулись и освоили технику изготовления объемной фигуры с помощью 3D ручки. Научились сами делать эксклюзивную вещь.

3D–ручка многофункциональный предмет. С ее помощью можно сделать подарки, объемные модели, сувениры, игрушки, светильники, оригинальные украшения, романтичные презенты, необычные аксессуары для телефонов, планшетов, элементы интерьерного декора, аксессуары для ландшафтного дизайна и многое другое. 3–D ручка даёт возможность рисовать как на плоскости, так и в воздухе.

С помощью 3D ручки можно создавать как плоские, так и объемные работы. Плоские поделки представляют собой изображение, обведенное пластиком по трафарету. Для простоты представьте плоскую поделку как обычный лист бумаги. У таких работ нет выступающих частей, и они выглядят как обычные плоские картинки или значки. Объёмные поделки 3D ручкой это трёхмерные поделки, для простоты представьте стопку листов бумаги. Основным отличием объёмной поделки является наличие глубины. Таким образом, у плоской есть только высота и ширина. В качестве примера объемных фигур можно привести шар, кубик или любое другое геометрическое тело.

Для того чтобы работать с 3D–ручкой, нужна сама ручка, а также пластиковая нить (филамент). Еще, любому новичку, в этом деле понадобиться готовый образец или хотя бы фотографии работ, выполненные с помощью 3D–ручки. Только приобретя определенные умения работы с 3D–ручкой вы научитесь рисовать без помощи шаблонов и эскизов – в воздухе.

Рисование нужно начинать с обычных линий, окружностей, попробуйте написать что – нибудь, чтобы примениться к ручке. Далее, можете скачать с интернета различные трафареты и попробовать их обводить 3D ручкой. Когда уже хорошо освоите плоские фигуры, можно переходить к объемным изображениям.

Пластик к обычной офисной бумаге не прилипает или легко отстает. Но чтобы пластик вообще не прилипал к бумаге, рисунок трафарета лучше предварительно проклеить скотчем. На протяжении занятий я понял, что удобнее рисовать на стекле, верхняя поверхность которого заклеена скотчем. Пластик к скотчу не прилипает и хорошо отходит от поверхности.

Именно в такой технике я начинал рисовать свои первые работы. Для начал, я распечатывал трафарет, заклеивал его скотчем и обводил пластиком по рисунку. И только после этого я приступил к рисованию объемных фигур. Также, сначала для рисования больших объемных фигур может потребоваться фольга, обернутая скотчем. Чтобы сделать объемное изделие (шар или эллипсоид), не нужно заполнять их пластиком, что экономит время и пластик. Я, использовал фольгу при рисовании сцены по сказкам А.С.Пушкина «У лукоморья дуб зеленый» эта сцена была в прошлом году на региональном конкурсе по объемному рисованию.

После того как вы научились работать с фольгой, вы можете научиться создавать подделки следующего уровня. Научитесь делать объемные шарообразные фигуры, полые внутри – это основная особенность такой формы, которая называется каркасом. С виду каркас напоминает птичью клетку, состоящую из прутиков, и пустую внутри. Пустота обеспечивает легкость и воздушность будущей поделки, а «прутики» являются фундаментом для поверхностной штриховки. Стоит помнить, что во время штрихования каркаса важно не накладывать на один участок большое количество пластика. В противном случае из-за тяжести пластика и высокой температуры каркас будет проваливаться. Чтобы избежать данной ситуации, штрихи нужно накладывать равномерно, друг за другом, словно штрихуете трафарет. Так я решил попробовать сделать подводную лодку на конкурс «Боевая техника ВОВ». Благодаря каркасу уменьшается время на рисование поделки.

Завершающим моментов в создании поделки является определение точки опоры. Хотя о ней нужно думать еще при выборе позиции, «ставить на ноги» модель нужно в самом конце. Важно понимать, что малейший наклон поделки в какую-либо сторону может привести к тому, что она не сможет стоять самостоятельно. Повлиять на это также может больше количество слоев пластика, придающее работе тяжесть. Самый оптимальный и беспроигрышный вариант использовать 3-4 точки опоры. 4 точки актуально использовать, если вы решили сделать животное на 4-х ногах. 3 точки опоры также имеют место быть, сюда входят поделки морских обитателей с 2-мя плавниками и 1 хвостом, либо фигура с 2-мя ногами и 1 хвостом, либо герой с 2-мя ногами и точкой опоры в виде дополнительного предмета (меч, посох, элемент одежды, природы и т.д.). 2 точки опоры подходит для двуногих персонажей или животных, или для зверушек, балансирующих на двух ногах.

Сегодня я хотел бы познакомить вас с моделью самолета ИЛ-2 которую я задумал сделать с помощью 3D–ручки. Сама идея создания такой модели возникла после участия в конкурсе «Волшебство3D–ручки». Тема очередного конкурса «Волшебство 3 Д ручки» меня очень увлекла. Так как тема боевой техники ВОВ мне была интересна. Педагогом нам было предложено выбрать одно из трех направлений «Сухопутная техника», «Воздушная» и «Морская» Я остановился на воздушной и выбрал себе модель самолета

ИЛ-2.

Прежде чем приступить к работе я обратился к интернет -источникам, дабы побольше узнать о той модели самолета, которую я предполагаю сделать в будущем и вот что я узнал:Ил-2 (по кодификации НАТОBark) — советский штурмовик времён Второй мировой войны, созданный в ОКБ-240 под руководством Сергея Владимировича ИльюшинаСамый массовый боевой самолёт в истории авиации, было выпущено более 36 тысяч штук[1][2].

Конструкторы называли разработанный ими самолёт «летающим танком». Пилоты-истребители люфтваффе прозвали Ил-2 «бетонным самолётом» (нем. Betonflugzeug). По утверждению некоторых советских авторов, солдаты вермахта называли его «чумой» (нем. Schwarzer Tod, дословно: «чёрная смерть»)[3][4]. .(Научные факты о ИЛ-2 смотрите ниже в приложении)

Как я уже говорил ранее меня очень привлекает тема создания изделий с помощью 3 ручки, и я стараюсь каждый раз ставить перед собой все новые и новые цели. На этот раз я решил сделать не просто модель я захотел сделать модель, которая в дальнейшем могла бы стать подарком как маленькому ребенку, так и взрослому. Для этого я решил сделать разборную модель самолета ИЛ-2. Я думаю, что такой подарок будет дорог не только ребенку, но и подростку, будет интересно моё изобретение. Изучив строение самолета, я приступил к реализации своей задумки.

Первым этапом было обдумывание воплощения задуманного и работа с эскизом (см. приложение ниже). Мой эксклюзивный самолет ИЛ-2 по моим соображениям должен быть разборным, для того чтобы привлечь внимание я обязательно сделаю так чтобы детали самые важные обязательно производили движение(я знаю что это нравиться детям) например «шасси» а также я хочу чтобы мой самолет с виду выглядел как игрушка купленная в магазине.

После обдумывания я приступил к изготовлению своей эксклюзивной модели. Над моделью я работал две недели по 2 часа 3 раза в неделю.

      Материалы, инструменты, используемые мною в работе:

3D ручка

Пластик PLA трех цветов

Ножницы

Карандаш

Бумага

Скотч

Линейка

                                              Описание выбранной модели

Я применил чистый экологический материал.

                                   Экономическое обоснование проекта

В целом без учета личного времени, потраченного на изготовление данной модели, его себестоимость равна примерно+-350рублей. Игрушку за такую цену в магазине не купить

Практическая значимость

Я своими руками создал поистине эксклюзивную модель самолета ИЛ-2, так как другого такого вы не встретите не только магазине, но даже и у меня создавшего его сейчас. Так как делая второй самолет вам захочется его еще больше усовершенствовать. Практическая значимость моей работы заключается еще и в том, что данную поделку могут использовать даже учителя технологии и рисования проводя уроки по теме «Техника»

Заключение

В заключении хочется отметить, что цель моего исследования достигнута – изучено устройство 3D–ручки и область ее применения.

В процессе исследования я ознакомился с историей возникновения 3D–ручки, ее названием. Узнал, как устроена 3D–ручка, чем рисует и кому может быть полезна, как правильно выбрать расходный материал. Практическая часть моей работы содержит результаты анкетирования учащихся4- 9 классов МАОУ «СОШ № 279 имени Героя Советского Союза контр-адмирала Лунина Николая Александровича», а также результаты исследований, в ходе которых были изучены и сравнены свойства пластиковых нитей. На основании практической части составлена памятка «Правила безопасного пользования 3D–ручкой».

Моя гипотеза, что использование 3D–ручки поможет учащимся лучше понять трёхмерное моделирование, определить их дальнейшие интересы, подтвердилась.

Работа имеет выраженную практическую значимость, так как работа е 3D–ручкой обогащает школьников знаниями в области технических дисциплин, развивает у них абстрактное и творческое мышление, навыки трёхмерного мышления, что даёт возможность изготовлять украшения или сувениры.

Результаты моделирования могут быть использованы на уроках технологии, окружающего мира, изобразительного искусства и других предметов.

Также имея 3D–ручку под рукой, можно реализовать многие свои идеи, а также решить большинство бытовых проблем за считанные минуты.

Данная работа важна, я буду продолжать изучать и совершенствовать навыки рисования 3D–ручкой. Мне еще много предстоит изучить по данной теме, например, хочется попробовать порисовать холодной ручкой, изучить свойства расходных материалов для холодной ручки, напечатать изображение при помощи 3D–принтера.

Волшебство, подумаете вы, и многие бы с вами согласились, а нет, это всего лишь очередной технологический прорыв в области 3D–моделирования. 3D–ручки дают возможность открыть в человеке новые таланты или могут помочь весело провести время, делая игрушки, предметы интерьера, много подарков друзьям и родственникам, не выходя из дома!

Список используемых источников

https://zen.yandex.ru/media/id/5b27689dbca8f700a80383be/pravilnyi-vybor-3d-ruchki-5b28a2ba17c7f900a9ed900f

https://www.3dpulse.ru/news/3d-obzory/chto-takoe-3d-ruchka/

https://ekaterinburg.goodcom.ru/news/7-idei-dlya-primeneniya-3d-ruchki

https://3dpen-art.ru/news/uroki-risovaniya-3d-ruchkoy/

http://3dpen.art/kak-risovat-objomnye-podelki-3d-ruchkoj/

http://xn--3-htbaafa2am9dzg.xn--p1ai/podelki-3d-ruchkoj/

https://ru.wikipedia.org/wiki

https://militaryarms.ru

ПРИЛОЖЕНИЯ

П риложение 1

   
   

Приложение 2

Устройство ручки

Приложение 3

Характеристики пластиковой нити

Характеристика

ABS

PLA

SBS

Температура плавления

210-235. ?C

160-210. ?C

200-220. ?C

Ударопрочность

Высокая прочность

Низкая прочность

Высокая прочность

Растворимость в ацетоне

Растворяется

Не растворяется

Не растворяется

Диаметр нити

1.75±0.05 мм

1.75±0.05 мм

1.75±0.05 мм

Эластичность

Средняя эластичность

Не эластичен

Высокая эластичность

Запах

Не сильный запах

Без запаха

Без запаха

Токсичность

Не токсичен

Не токсичен

Не токсичен

Безопасность

Безопасный

Безопасный

Безопасный

Изделия из пластика

Прочные, долговечны, можно мыть и чистить бытовыми средствами

Хрупкие, недолговечные, нельзя мыть. Имеют глянец, хорошо рисуют по ткани, на стекле

Гибкие, эластичные, не ломаются при падении

Приложение 4

Так все начиналось…

Приложение 5

А вот так все создавалось…..

   
   

Приложение 6

Волшебство 3 Д ручки. От эскиза до воплощения….

   
 
   

Чертежи

Приложение 7

Мои маленькие шаги в изобретательство под названием

«Волшебство 3Д ручки»

Дом детского творчества г.Гаджиево

20 ноя в 15:31

Действия

Подведены итоги интернет-конкурсов творческих работ в рамках фестиваля"Юные инженеры Арктики"
Региональный фестиваль научно-технического творчества "Юные инженеры Арктики" был посвящен 75-летию атомной промышленности и 76-й годовщины разгрома немецко-фашистских войск в Заполярье.
В региональном интернет-конкурсе детского технического творчества "3D-фантазии. Транспорт времён Великой Отечественной войны" пиняли участие ребята из объединения "3Д-моделирование" (рук. Узкая Т.М.). В конкурсе творческих проектов Lego "Атомный север" - ребята из объединения "Легоконструирование" (рук. Саральпова И.А.)
Учащиеся объединения "Легоконструирование" только начали свой конкурсный путь. Они стали участниками фестиваля. Мы говорим им спасибо и желаем дальнейших творческих успехов. А вот работы ребят из объединения "3Д-моделирование" все до одной получили призовые места!
1 место - Александра Баданина, Дарья Журавлева, Данис Клочков, Салий Никита.
2 место - Имамов Роман, Баданин Ярослав
Ребята боролись за победу в разных номинациях и в разных возрастных категориях. Мы гордимся вами!
Поздравляем победителей и руководителя с достойнешими наградами на региональном уровне!

Приложение 8

Ценовая категория используемых материалов

№№

Торговая сеть

Ручка

Филамент

Цена

Цена за катушку

Цена за набор

11

Лента

от 1000 р

От 200

 

22

DNS

от 1200 р

от 1000

От 800

33

WildBerries

от 1300 р

от 1400

От 1200

44

М.Видео

от 1500 р

от 1500

От 600


Проанализировав данные таблицы, можно сделать следующие выводы:
Минимальная цена ручки в разных торговых точках колеблется от 1000 до 1500 рублей, а филамента одного цвета от 200 до 1500 рублей.
Но есть наборы, в которых входит несколько цветов филамента, цена набора колеблется от 600 до 1200 рублей.
То есть, для новичков в рисовании 3D-ручкой, выгоднее купить 3D-ручку и набор цветного филамента.

Приложение 8

Научные факты о ИЛ-2

Первые серийные Ил-2 изготовлены в феврале 1941 года в Воронеже на заводе № 18 (в ноябре 1941 года завод эвакуирован в Куйбышев). Ил-2 серийно производился также на авиационных заводах № 1 и № 18 в Куйбышеве, на авиационном заводе № 30 в Москве. Из общего количества Ил-2 (35 941 шт.) 74 % произведено в Куйбышеве - 26 888 шт.[6]. Некоторое время в течение 1941—1942 годов самолёт выпускался заводом № 381 в Ленинграде и Нижнем Тагиле.

Ил-2 принимал участие в боях на всех театрах военных действий Великой Отечественной войны, а также в Советско-японской войне. В феврале 1941 года[5] началось серийное производство (приказ А. И. Шахурина № 739 от 14.12.1940).

Ил-2 принимал участие в боях на всех театрах военных действий Великой Отечественной войны, а также в Советско-японской войне. В феврале 1941 года[5] началось серийное производство (приказ А. И. Шахурина № 739 от 14.12.1940).

Самолёты поля боя типаИл-2, которые называют штурмовиками – это особая часть военной авиации. Им приходилось летать в условиях максимального противодействия со стороны противника. Уклониться от вражеского огня получается далеко не всегда, и лётчику остаётся надеяться только на бортовую броню и живучесть собственной машины. Одним из первых крупносерийных самолетов, созданных для ведения боевых действий в столь жёстких условиях, стал советский Ил 2 — штурмовик для непосредственной поддержки войск. Создавали его в спешке, потому что надвигалась война, в ходе которой эта машина оказалась одним из самых эффективных инструментов, использовавшихся Красной армией против вермахта.

Предполагалось, что эта машина будет вооружена четырьмя крыльевыми пулеметами ШКАС и бомбами общим весом в 200 килограммов. Скорость будущего штурмовика у земли оценивалась Ильюшиным примерно в 400 км/ч при боевом радиусе в 300-400 километров. Для защиты задней полусферы предполагалось установить еще один пулемет ШКАС на турели, в отдельной кабине. Силовой установкой должен был стать мотор Микулина — АМ-34ФРН.

Главным отличием этого проекта от всех других вариантов стало использование несущего бронекорпуса. Для защиты особо важных или уязвимых элементов конструкции, внутри корпуса планировалось разместить отдельные бронекапсулы, прикрывающие радиаторы, бомбовый отсек, мотор, бензобак и кабину.

Этот проект, который сам Ильюшин назвал «летающим танком», был почти сразу утвержден на уровне Совнаркома. Первоначальным официальным обозначением самолета стала аббревиатура БШ-2 (бронированный штурмовик). Заводское название этой машины – ЦКБ-55.

Изначально планировалось, что первый экземпляр нового самолета поступит на государственные испытания в ноябре 1938 года, но в реальности даже в январе следующего, 1939 года, Ильюшин смог продемонстрировать только макет штурмовика и эскизный проект. Первоначальные сроки были заведомо невыполнимыми по очень многим причинам, в частности, из-за несоответствия технических характеристик мотора АМ-34ФРН предъявляемым требованиям

Испытания штурмовика начались 31 марта 1940 года. Несмотря на то, что они показали явное несоответствие самолета параметрам технического задания, итоговое заключение было положительным. Ильюшину предложили заменить мотор АМ-35 на маловысотный АМ-38, устранить ряд выявленных эксплуатационных недостатков и кардинально усилить вооружение, заменив два крыльевых пулемета на авиационные пушки калибра 23 мм.

«Исправленный» самолет с мотором АМ-38 поднялся в воздух 12 октября 1940 года. Этот прототип имел новое заводское обозначение – ЦКБ-57. Отличался он не только силовой установкой – штурмовик стал одноместным. Ранее довольно часто говорилось о том, что такое решение было продиктовано военными заказчиками, однако, это неверно – переделка состоялась по личной инициативе Ильюшина. Представители ВВС фактически лишь одобрили её, да и то задним числом, признав ЦКБ-57 допустимым вариантом.

Конструктор так никогда и не рассказал о причинах своего поступка, но догадаться о них нетрудно. Дело в том, что одна только замена мотора не позволяла добиться скорости и дальности полета, указанных в техническом задании. К тому же масса машины с усиленным вооружением неизбежно должна была вырасти, что еще более усложняло ситуацию. Между тем резервов для снижения веса уже не имелось. К примеру, от бронекапсул конструкторы отказались еще во время проектирования.

Таким образом, дальнейшие работы могли сильно затянуться. К тому же Ильюшин в это время был занят доводкой еще одного самолета – бомбардировщика ДБ-3Ф. Еще один срыв сроков сразу по двум проектам грозил конструктору утратой доверия со стороны руководства и концом карьеры. И это не стало бы просто личной трагедией Ильюшина – в результате Красная армия оставалась без штурмовика, а необходимость в нём была огромной. В этих условиях и было принято решение о создании одноместного варианта БШ-2. Отказ от второго члена экипажа позволил увеличить запас топлива, повысить продольную устойчивость, добиться повышения скорости полёта и улучшить ряд других ТТХ.

В декабре 1940 года самолету присвоено всем известное ныне название Ил-2, а в январе 1941 началась подготовка к серийному производству. В то время еще не было полной ясности относительно того, какие именно пушки получит штурмовик. Сначала планировалось устанавливать МП-6 (калибр – 23 мм), однако, Ильюшин, видимо, относился к ним скептически. Поэтому «ранние» серийные самолеты оснащались уже привычными для лётчиков, но гораздо более слабыми пушками.

22 июня 1941 года началась Великая Отечественная война. В ходе развернувшихся широкомасштабных боевых действий все преимущества и недостатки самолёта Ил-2 проявились очень ярко. Основной проблемой сразу же оказалось отсутствие стрелка. В условиях господства в воздухе немецких истребителей штурмовику приходилось туго — потери были тяжелыми.

В дальнейшем штурмовик еще не раз модернизировался, однако, эти изменения уже не принесли каких-либо принципиальных изменений. К концу войны началась постепенная замена Ил-2 на более совершенные самолеты Ил-10, но завершить этот процесс до 9 мая 1945 года не удалось.

Приложение 9

Инструкция по применению 3D-ручки на занятиях

Вставьте адаптер питания в розетку и воткните штекер в отверстие разъема питания. Включится желтый светодиод, что означает готовность к работе. В этом режиме нагревательный элемент не активен, ручка находится в ждущем режиме.

Нажатием любой из функциональных кнопок выберите температурный режим в соответствии с видом пластика, который вы хотите использовать – PLA или ABS2. Данные виды пластиков имеют разные режимы плавления.

Нажмите кнопку подачи пластиковой нити. Включится индикатор красного цвета, и перо ручки начнет нагреваться. Спустя 30–40 секунд цвет индикатора сменится на зеленый, что означает готовность пера к использованию. Насадка будет нагрета до температуры, отображаемой на дисплее.

Вставьте филамент (пластиковую нить) в отверстие для его загрузки, которое находится в начале ручки. Другой рукой нажмите на кнопку подачи филамента и не отпускайте до окончания загрузки нити, электрический привод самостоятельно затянет нить внутрь и доставит ее до нагревательного элемента. Когда из экструдера появится расплавленный пластик, процесс загрузки закончен.

Кнопка управления скорости подачи филамента может регулировать объем подачи пластика в экструдер. При максимальной скорости будет выдавливаться толстый слой нити, при минимальной скорости можно получить очень тонкую нить.

Если ручка не используется более пяти минут, индикатор будет выдавать режим SLEEP.

Для смены материала нужно выгрузить старую нить нажатием кнопки выгрузки и затем заправить новую нить.

Приложение 10

Мастер-класс на тему:

«Изготовление брелка для ключей с помощью 3D ручки»

Цель: изготовить брелок с помощью 3D ручки.

Задачи мастер-класса:

- познакомить учащихся с возможностями 3D ручки;

- научить использовать подручные предметы в качестве основы под трафареты;

- развивать пространственное мышление, творческую фантазию,

познавательную активность, художественный и эстетический вкус;

- формировать навыки работы в области 3D моделирования.

Ход мастер-класса:

1.Организационная часть.

Эмоциональный настрой.

Просмотр видеоряда с изображением различных изделий, демонстрация моделей предметов интерьера, изготовленных с помощью 3D ручки.

2.Постановка учебной задачи. Самоопределение к деятельности.

Создание рисунков в воздухе – инновационное, необычное хобби для детей и взрослых.

Вам предстоит сделать рисунок 3D-ручкой на плоскости и рисунок в объеме.

При помощи компактного электромотора внутри ручки тонкий, нитевидный пластик протягивается через корпус, нагревается и выталкивается через сопло.

Расплавленный пластик моментально застывает в воздухе, материализуя творческие задумки рисующих.

Чем полезен наш мастер-класс?

1. 3D-ручка развивает моторику рук, фантазию и воображение.

2. Приучает ребёнка идти до конца (тут всё зависит от ребёнка) – даёт возможность создавать свои игрушки.

3. Появляется интерес совмещать разные материалы при работе с ручкой (железо, дерево, стекло, ткань).

4. Позволяет ребенку самореализоваться в сфере творчества.

5. 3D-ручка интереснее чем экран планшета или компьютера.

6. 3D-рисование увлекает не только детей, но и их родителей.

3. Что же такое 3D ручка?

3D ручка – это инструмент, способный рисовать в воздухе. Волшебство, подумаете вы, но нет, всего лишь очередной технологический прорыв в области 3D моделирования. Гаджет, которому суждено навсегда изменить представление о том, что такое «рисование», ведь теперь вы сможете рисовать не на бумаге, а в пространстве! Устройство напоминает FDM-принтер, однако сфера его применения по- настоящему огромна. С его помощью вы сможете не только практиковаться в рисовании и экспериментировать в создании художественных шедевров, но и определенно сможете решить множество проблем бытового характера. Какие виды 3D ручек бывают? На сегодняшний день различают два вида ручек: холодные и горячие. Первые печатают быстрозатвердевающими смолами – фотополимерами. «Горячие» ручки используют различные полимерные сплавы в форме катушек с пластиковой нитью.

Как работает 3D ручка?

Принцип работы горячей 3D ручки предельно прост. В отличие от обычных приспособлений для письма и рисования, вместо чернил заправляется пластиковая нить. Большинство ручек, доступных на розничном рынке, используют обычный полимерный пруток, который покупается для принтеров, работающих по технологии послойного наплавления.

В задней части корпуса предусмотрено специальное отверстие, в которое вставляется филамент. Встроенный механизм автоматически подводит, чернило к экструдеру, где оно расплавляется и выдавливается в расплавленном виде наружу.

Металлический наконечник печатной головки нагревается до температуры 240°С, поэтому при работе с устройством следует придерживаться базовых правил безопасности.

Несмотря на то, что ручки оборудованы встроенным вентилятором для ускорения процесса застывания пластика, небрежное отношение к прибору напрямую связано с риском получить ожег.

Габариты ручки позволяют легко удерживать ее в одной руке. Незначительный шум при работе встроенного механизма не отвлекает от 3D моделирования.

FDM-ручка поддерживает быструю замену прутка, что дает возможность комбинировать цвета и материалы непосредственно во время рисования.

Используемый материал может быть разным ABS или PLA.

В быту чаще используется ABS пластик. Он долговечен, устойчив к износу, хорошо подходит для склеивания пластиковых изделий. К его недостаткам причисляют склонность к незначительной усадке и наличие характерного запаха жженной пластмассы.

Фигуры из PLA более качественны, что объясняется заниженной температурой плавления. Кроме того, данный состав изготавливается из натуральных компонентов, что делает его биоразлагаемым.

В то же время срок годности такого филамента заметно меньше, чем у ABS-сплавов.

Инструктаж по технике безопасности при работе с электроприбором.

4. Самостоятельная работа учащихся

Техника рисования 3d ручкой.

Порядок выполнения брелка:

1. Берем фольгу и делаем каркас изделия.

2. Подготовив ручку к работе, приступаем наносить разогретый пластик на наш каркас. Наносим на каркас пластик в виде завитков, либо произвольных линий, при этом смотрим за тем, чтобы все контуры наших линий были замкнутыми.

3.

5. Итог занятия. Рефлексия.

Делаем мини-выставку готовых работ. Дети сами оценивают качество, эстетичность, оригинальность своих изделий. Ребята, на занятии освоили технику изготовления объемной фигуры с помощью 3D ручки. Научились сами делать эксклюзивную вещь!

Приложение 11

Разработка памятки «Правила безопасного пользования 3D-ручкой»

Как и любой электроприбор, 3D ручка не является исключением из правил и требует выполнения базовых правил техники безопасности во время эксплуатации. Она также может работать как от сети, так и от встроенного аккумулятора.

Техника безопасности:

1.Не использовать 3D ручку не по назначению.

а) Не опускать в воду;

б) Не бросать;

в) Использовать только рекомендованные материалы для 3D творчества;

г) Осторожно использовать ручки с нагревательными элементами, во избежание ожога;

д) Не пробовать на вкус ни материал для творчества, ни ручку;

2.Использовать рекомендуемые параметры питания 3D ручки.

3.Не пытаться проталкивать пластик в ручку, во время работы, самостоятельно.

4.Не допускать попадания остатка пластика целиком в ручку.

Если у вас заканчивается пластик (из ручки должно торчать не менее 1см пластика), то настоятельно рекомендуется извлекать его.

5.Извлекать пластик перед окончанием работы.

6.Хотя многие ручки оснащены таймером автоотключения, настоятельно рекомендуется отключать от сети, если вы долго ей не пользуетесь.

7. Делать перерывы в 3D творчестве. Хотя материалы для творчества сделаны из безопасного сырья, его пары могут быть неприятны на запах (индивидуально).

8. Не класть или ставить не остывшую 3D ручку на непредназначенные для этого поверхности (стол, пакет, одежда, картон), во избежание возгорания.

9. Не пытаться умышленно прикоснуться разогретым или неостывшим носиком ручки к человеку или животному.

10.Работать в стороне от легковоспламеняющейся жидкости.

1 Мейкеры – это творческие люди, умеющие воплощать идеи в жизнь своими руками. Слово «мейкер» произошло от слова make – создавать, что означает, что мейкеры всегда создают что-то новое, либо совершенствуют уже существующие вещи.

Существует целая субкультура мейкеров, которая переплетает в себе использование новых технологий (3D-принтера, например) с традиционным декоративно-прикладным искусством. Так, мейкером может называться как инженер-программист, так и человек, который занимается резьбой по дереву.

2Типы пластика ABS и PLA.

 
Просмотров работы: 35