VII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
3D ручка - чудо техники?
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Введение
В прошлом году на Новый год под ёлкой я нашел подарочную коробку. Когда я ее открыл я увидел необычный подарок. Вначале я даже не понял что это. Но спросив у родителей, получил ответ: 3D ручка!
Получив подарок, у меня сразу появилось много вопросов: что это за ручка? Кто и когда ее придумал? Для чего она предназначается? Как она работает? Что можно сотворить с помощью этой волшебной палочки? Чтобы ответить на все эти вопросы, мы решили начать свое исследование.
Что же такое 3D ручка? 3D ручка достаточно современное изобретение. История 3D ручек началась в феврале 2013 года, ее создали американские изобретатели. Это было довольно громоздкое устройство. Но за несколько лет, которые прошли с момента презентации первой ручки, разработаны и доступны различные компактные и надёжные 3D ручки, которые сейчас есть в продаже.
Мы все знаем и видим, что современные технологии развиваются быстрыми темпами. Придумано столько интересных гаджетов: игровые приставки, смартфоны, планшеты. Мама говорит, что от всех этих гаджетов в руках ребенка пользы нет. Но и 3D ручка тоже относится к современным изобретениям. Тогда зачем родители подарили мне такой подарок? Можно ли ее назвать чудом техники?
Итак, объектом моего исследования является 3D ручка.
Цель работы: доказать, что 3D ручка является полезным изобретением.
Задачи:
- найти информацию о 3D ручке и ее видах;
- изучить механизм работы 3D ручки;
- исследовать свойства пластиковых нитей при разных температурных режимах;
- создать с помощью 3D творческие работы.
Что такое 3D ручка?
Вы представляете, что можно нарисовать в воздухе любые объёмные рисунки и объекты? Это не волшебство, это возможности 3D ручки.
3D ручка - это инструмент, способный рисовать в воздухе. Волшебство, подумаете вы, но нет, всего лишь очередной прорыв в области 3 моделирования. С его помощью можно создать все, что угодно.
Различают два типа трёхмерных ручек: холодные и горячие.
Первые (холодные) печатают быстро затвердевающими смолами – фотополимерами. В них нет нагревательных элементов, и они подходят даже маленьким детям. Фотополимер моментально затвердевает под воздействием мощного встроенного источника ультрафиолета.
Этими ручками рисунки можно наносить прямо на кожу, здесь нечем обжигаться. Материал без запаха, представлен в огромном количестве цветов. Есть прозрачные, биоразлагаемые, цветные, эластичные, токопроводящие, светящиеся в темноте смолы.
Холодные ручки с ультрафиолетовым излучателем работают от аккумуляторных батарей, не нуждаются в подключении к электросети.
Вторые (горячие) ручки используют для печати полимерные сплавы в форме катушек с пластиковой нитью, как и 3Д принтеры. В продаже распространены именно горячие ручки, для них продаются и пластиковые нити для рисования.
Горячая ручка абсолютно безопасна (нельзя только трогать сопло). Используемые сплавы пластика, ABS и PLA, безвредны и нетоксичны.
Для 3D ручек продаются куски пластиковых нитей длиной 25,4 см (10 дюймов), но можно купить целую катушку с пластиковой нитью ABS или PLA для любого 3D принтера и самостоятельно нарезать куски нужной длины.
Также выделяют несколько видов 3D ручек. Вот некоторые из них:
♦ Spider Pen Start , с помощью неё можно рисовать тонкие линии диаметром 0,7 см;
♦Spider Pen Plus, имеет дисплей для настройки температуры для более профессионального рисования;
♦Spider Pen Slim с Oled-дисплеем, имеет усовершенствованный механизм подачи пластика и может работать не только от сети, но и через USB-кабель.
Зачем нужна 3 D ручка
Эта удивительная ручка может пригодиться как детям, так и взрослым.
Детям очень нравится пользоваться 3D ручкой. Она позволяет проявить ребёнку свою фантазию, развивает пространственное мышление, воображение и моторику. Дети приходят в полный восторг от этой современной волшебной палочки. Можно рисовать игрушки (животных, автомобили, дома и т. д.), персонажей любимых мультфильмов, новогодние украшения и многое другое. Так же 3D ручка поможет создавать картины, предметы интерьера, шкатулки, декоративные украшения (подвески, кулоны, серьги, брелки, броши), оригинальные подарки и многое другое. Полёт фантазии здесь не ограничен.
С помощью простых шаблонов можно превращать простые рисунки в трехмерные.
С 3D-ручкой можно делать игрушки, сувениры, а также она пригодится для мелкого ремонта по дому, можно скреплять пластиком трещины, ремонтировать игрушки и другие предметы, и т.п.
Вот такая полезная вещичка! Теперь я думаю, вы знаете, что такое 3D ручка и зачем она нужна. А возможно кому-то захочется заиметь такую "волшебную палочку" для себя или в подарок.
Каков механизм работы 3D ручки?
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. Внутри конструкции находится миниатюрный нагревательный элемент, который мгновенно разогревает пластик до нужной температуры и плавит его. Моторчиком, встроенным в ручку, горячий пластик выталкивается наружу, а на воздухе нить сразу застывает. Поэтому можно строить модели прямо в воздухе!
Как происходит процесс рисования?
1. Ручку подключаем к обычной розетке.
2. Вставляем в корпус ручки нить специального пластика выбранного цвета.
3.Включаем кнопку для продвижения нити.
4. Ждём несколько секунд, как только пластик начинает плавиться, можно рисовать.
В 3D ручке вместо чернил используются нити из пластика разных цветов.
Применяют обычно следующие виды пластика для ручки – ABS, PLA и Prototyper Soft.
Вначале можно попробовать рисовать простые объемные фигуры, переходя к более сложным.
А можно сначала делать рисунок на листочке, а потом убрать его. После каждого использования пластиковую нить нужно вынуть из ручки. Никогда не оставляйте пластик в ручке при хранении.
Свойства пластиковых нитей
Чаще всего используется ABS пластик. Он долговечен, устойчив, хорошо подходит для склеивания пластиковых изделий. К его недостаткам относятся склонность к небольшой усадке и наличие характерного запаха жженной пластмассы. Ручку с ABS-пластиком можно использовать для склеивания сломанных изделий из ABS пластика (поломанных фигурок солдатиков, и т.п.).
Фигуры из PLA более качественны, это объясняется более низкой температурой плавления. PLA изготавливается из натуральных компонентов (из кукурузы, при рисовании запах похож на попкорн), он биоразлагаемый. Но в то же время срок годности этого филамента заметно меньше, чем у ABS-сплавов.
Пластик ABS начинает плавиться при температуре 220 °С, а PLA – при температуре 180 °С.
ABS пластик при рисовании ручкой даёт слабый пластиковый запах и незначительную усадку. Работать с ручкой рекомендуется в хорошо проветриваемом помещении.
С чего же начать творить?
Начинать работу удобнее всего с прорисовки контура изделия. Далее выполнить заливку элементов нашего рисунка, контур и заливка должны плотно соприкасаться между собой, иначе мы снимем контур отдельно, заливку отдельно. По окончании раскрашивания изделия, проверить не пропустили ли Вы где-нибудь кусочек.
Часто такие пропуски обнаруживаются на стыке отдельных элементов. Закрасить пропущенные участки, чтобы готовое изделие было крепким. Аккуратно снять изделие. Этой же самой ручкой и этим же самым пластиком приварить все, что отломалось. Теперь можно наслаждаться полученным результатом, посмотреть на маленькие ошибки и приступать к созданию чего-то нового.
Первым моим творением стали очки. Вначале я прорисовал контур очков, затем заполнил заливкой, чтобы очки были устойчивы. Затем отдельно сделал дужки очков и соединил с основой. Такие очки можно использовать для фотографирования или для театра.
Заключение
Получив в подарок 3D ручку у меня были вопросы, на которые я нашел ответ в ходе моего исследования.
Что это за ручка? 3D ручка - это инструмент, способный рисовать в воздухе, очередной прорыв в области 3 моделирования. С его помощью можно создать все, что угодно.
Кто и когда ее придумал? Американские изобретатели в феврале 2013 года создали и презентовали первую 3D ручку. Это было довольно громоздкое устройство. Но за несколько лет, которые прошли с момента презентации первой ручки, разработаны и доступны различные компактные и надёжные 3D ручки.
Для чего она предназначается? Эта удивительная ручка может пригодиться как детям, так и взрослым. Она позволяет проявить свою фантазию, развивает пространственное мышление, воображение и моторику.
Как она работает? 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. Внутри конструкции находится миниатюрный нагревательный элемент, который мгновенно разогревает пластик до нужной температуры и плавит его. Моторчиком, встроенным в ручку, горячий пластик выталкивается наружу, а на воздухе нить сразу застывает.
Что можно сотворить с помощью этой волшебной палочки? Можно рисовать игрушки, персонажей любимых мультфильмов, новогодние украшения и многое другое. Так же 3D ручка поможет создавать картины, предметы интерьера, шкатулки, декоративные украшения, оригинальные подарки и многое другое.
В процессе работы я нашел ответы на все мои вопросы и доказал, что 3D ручка действительно является полезным изобретением. И ее смело можно назвать чудом техники!
Информационные ресурсы:
make-3d.ru
illjuzija.ru
toybytoy.com
sovetmama.ru