Аддитивные технологии. Из малого в большое.
Как ни странно, многие, достаточно современные родители не знакомы с понятием аддитивных технологий и слабо представляют себе, что такое 3D-принтер.
Если вы в детстве были послушным ребёнком и не заставляли родителей делать за вас домашние задания, то вы уже знакомы с понятием аддитивности. Это слово происходит от латинского «additivus», означающего добавление или прибавление. На занятиях по труду вы учились изготовлению предметов из папье-маше. Именно приклеивание маленьких, размоченных кусочков бумаги к большой модели, до тех пор, пока вы не получите нечто большое и достаточно прочное, и было той самой аддитивной технологией.
Вообще, у человечества, технологий изготовления предметов существует всего четыре: литьё, когда расплавленное вещество наливается в форму и потом застывает; механическая обработка, когда из большого цельного куска удаляется лишнее до получения предмета нужной формы; химическое отверждение, когда в результате химических процессов жидкости превращаются в твёрдый материал; и та самая, аддитивная, когда нужный предмет собирается, склеивается, сшивается или спаивается из более мелких элементов.
Литьё, механическая обработка, химическое отверждение, аддитивная технология.
Современная аддитивная технология отличается от знакомого вам папье-маше лишь в двух аспектах: во первых - мелкие элементы (частицы металла или пластика) не склеиваются, а сплавляются между собой; во вторых - механизация этого, достаточно примитивного процесса исключила использование ручного труда. Компьютер, автоматически, следуя заданной программе, двигает в нужное место печатающую головку принтера или мощный лазер, а затем нагревает и сплавляет между собой частицы материала, обеспечивая создание фактически монолитной структуры нового предмета без использования клея и механических соединений.
Аддитивные технологии позволят будущему инженеру начать думать по новому: воспринимать изготавливаемое изделие не как набор соединённых между собой отдельных элементов, а как единое целое, как нечто, предназначенное для выполнения конкретной задачи. Именно этот тип мышления и будет развиваться в ближайшие годы.
Двигатели космического корабля SpaceX до и после применения 3D-технологий.
Что даст трёхмерный принтер ребёнку.
Дети – пытливые и любопытные существа, и чем младше ребёнок, тем он пытливее и любопытнее. Как ни странно, максимум интереса к окружающему миру проявляется к возрасту 4-5 лет, после чего начинает постепенно угасать. К 18-20 годам у девочек и к 20-24 у мальчиков интерес к получению новых знаний снижается до нуля. Именно те знания, которые будут получены до этого возраста и сформируют будущее вашего ребёнка.
Что же даёт ребёнку использование 3D-принтера? Тут можно ответить одной фразой: «Основные принципы нового инженерного мышления и базовые инженерные навыки».
Если разбирать подробнее, то стоит перечислить следующие моменты:
Понимание особенностей массового производства и ценности инжиниринга – ребёнок на практике увидит, что единожды разработанное инженерное решение можно бесконечно повторять максимально дешёвым способом ради получения прибыли.
2. Абстракции объектов – ребёнку придётся самому придумывать и разрабатывать модели предметов в трёхмерном пространстве и рассчитывать расход материала, что поможет ему с пониманием школьной геометрии и физики.
Трёхмерный зайчик в аксонометрической проекции.
3. Знакомство с экономическими аспектами производства и осознание принципов формирования себестоимости продукции, учитывая всё: от энергоресурсов и трудозатрат, до расхода материала и предпродажной подготовки.
Цены на одну и ту-же марку пластика.
4. Понимание различий химических и физических свойств материалов - ребёнку придётся самостоятельно выбирать исходники для печати из широчайшего спектра доступных пластиков, от дешёвого биоразлагаемого кукурузного крахмала до сверхтвёрдых «вечных» композитов на металлической основе, стоящих как крыло от боинга.
5. Практика работы с «взрослыми» инженерными программами. С одной стороны, отсутствие высококачественных «детских» программ для 3D-печати расценивается как недостаток, с другой стороны, если он захочет разрабатывать собственные модели, ему так или иначе придётся знакомиться с такими САПР, как «Компас 3D», «Free Cad», «SolidWorks», «AutoCAD» или «Blender».
ЧПУ-технологии – после создания модели ребёнку придётся работать с программой-слайсером, то есть по сути программировать принтер на предмет того, где можно печатать грубее, где точнее, а где прочнее. Определять как и когда должны нагреваться или остывать те или иные слои пластика. Учитывать и проверять на практике то, как поведёт себя материал при усадке и кучу других факторов, которые относятся не столько к инженерной работе, сколько к деятельности технолога.
Послайсеная жаба в виде программного кода.
В общем, используя трёхмерный принтер, ребёнку придётся пройти все этапы производства от оператора, заправляющего в станок исходный материал и снимающего готовые детали, до инженера создающего модели предметов под конкретную задачу, не исключая и технологический этап, требующий знания, как конкретных материалов, так и особенностей процесса изготовления.
Главное во всём этом – вовсе не тот набор знаний, который получит ребёнок. Главное здесь – самостоятельность. Ему придётся самому искать готовые модели, подбирать пластик, придумывать что-то новое, советоваться с людьми в интернете. Российское сообщество 3d-печати очень развито и очень дружелюбно. Виртуальная социализация, сетевой этикет, умение прислушиваться к мнению опытных специалистов – вот то, что ещё получит ваш ребёнок, активно используя трёхмерный принтер.
Дворец пионеров приходит к вам в дом.
