Исследовательская работа "3D принтер - технология будущего"

Я очень люблю научные передачи. Часто смотрю телеканал «Моя плане-

та» и «24 техно». И однажды я увидел передачу о 3 D принтере. Устройстве,

которое может печатать реальные предметы, окружающие нас. Меня это

очень заинтересовало. Вот мы и решили изучить этот вопрос глубже.

Цель исследовательской работы: Узнать, что такое 3 D-принтер, и как он

используется людьми.

Задачи:

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

2. Изучить принцип работы и область применения 3D-принтеров.

3. Провести анкетирование среди учащихся и учителей нашей школы.

Гипотеза: Предположим, что возможности 3D-принтера очень велики на

данный момент, поэтому в будущем, вероятно, он будет очень востребован.

Методы исследования: Изучение информации, полученной из Интернета,

наблюдение, сравнение.

Объект исследования: 3D-принтер.

Предмет исследования: Возможности 3D –принтера.

Актуальность исследования в том, что новые информационные технологии

всегда очень быстро развиваются и без них немыслимо современное обще-

ство.

1.

История создания 3D-принтера

Многие думают, что 3D-принтеры появились совсем недавно. На самом деле

недавно только появился термин «3D-принтер», а сама технология объемного

печатания появилась в 1984 году. Авторство ее принадлежит американцу

Чарльзу Халлу. Свой прибор он называл установкой для прототипирования,

т.к. она создавала 3D-прототипы.

В 1990 году семья ученых Крамп усовершенствовала этот способ. Они его

назвали методом наплавления в 3Д-воссоздании. В 1995 году компания

Solidscape разработала специальный струйный принтер, который создал трех-

мерное изображение. С этого момента стало возможным делать не только ма-

кеты и прототипы, но и готовые к использованию объекты. До 2008 года лю-

бой 3D – принтер мог работать только с использованием одного вида расход-

ного материала- пластика. Это один из лучших расходных материалов для 3D

печати. Сейчас количество материалов огромное количество. Это такие мате-

риалы, как акрил, бетон, гидрогель, бумага, гипс, деревянное волокно, лёд,

металлический порошок, шоколад и многие другие.

Технологию стали развивать по всему миру. Появилось множество компа-

ний, которые привносили новые возможности и улучшения. А с 2012 года в

свободной продаже появились трехмерные принтеры для домашнего исполь-

зования.

2.

Как работает 3D-принтер?

Давайте попробуем разобраться как работает этот принтер.

3D-принтер — устройство, использующее метод создания физического

объекта на основе виртуальной 3D-модели. То есть результатом его работы

является реальный физический объект.

Объекты, напечатанные на 3D-принтере, печатаются сразу в 3-х плоскостях.

3D-модель строится снизу - вверх уровень за уровнем. 3D-печать может

осуществляться разными способами, но в основе любого из них лежит

принцип послойного создания.

Мы рассмотрим две самые распространенные технологии формирования

слоёв:

Первая FDM-технология – это технология послойного наплавления нити.

Сегодня этот способ 3D-печати считается самым распространенным.

Принцип заключается в послойном наплавлении нити пластика по контуру

модели.

Посмотрите, как это происходит.

Вторая технология SLS. Представляет собой спекание порошковых реаген-

тов под воздействием лазерного луча. Это одна из технологий, которая поз-

воляет изготовить формы для металлического и для пластмассового литья.

Область применения 3D-принтеров

1. Строительство. Есть предположение, что в будущем намного ускорится

процесс возведения зданий благодаря 3D печати.

Например, в Китае были построены всего за 24 часа 10 одноэтажных домов

бюджетного класса. Выполнены они были при помощи технологии быстро-

твердеющего цемента и четырёх строительных 3D-принтеров, сконструиро-

ванных китайским инженером. Такой принтер может напечатать коробку

стандартного дома с несущими стенами, перегородками, коммуникациями и

крышей. Осталось вставить только окна и двери.

2. Медицина. Благодаря трехмерной печати врачи получили возможность со-

здавать копии человеческого скелета. Большое применение 3D принтеры на-

шли в стоматологическом протезировании.

Например: В 2014 году российские ученые разработали био-принтер, кото-

рый будет печатать фрагменты практически любых внутренних органов. В

данный момент они работают над созданием фрагмента щитовидной железы.

В своей работе ученые используют клетки и гидрогель. Ученые уверены,

пригодные для трансплантации органы — вопрос 15-20 лет.

3. Архитектура и дизайн.

4. Образование. 3D модели являются отличными наглядными материалами

для обучения.

5. Автомобилестроение.

Пример: В 2014 году прошел испытания первый автомобиль, напечатанный

на 3D-принтере. Двухместный автомобиль развил скорость в 64 км/ч. Для

изготовления машины понадобилось меньше 50 деталей, в то время как у

обычного автомобиля число комплектующих может превышать 20 тыс. Со-

здание компонентов автомобиля, а также окончательная сборка заняли при-

мерно шесть недель.

6. Изготовление одежды и обуви. Подобная одежда и обувь используется

только на показах. Материалом здесь служит полиуретан, резина и пластик.

7. Ювелирное дело. Технологии 3D моделирования позволяют создать пол-

ноценные изделия из металлического порошка.

8. Пищевая промышленность. 3D-принтеры с разной долей успеха приме-

няют во многих процессах, связанных с продуктами питания.

9. История и антропология.

Можно очень долго еще перечислять все, что сделано в мире при помощи

этого принтера.

Но нас заинтересовало и понравилась история про черепаху Фредди, которая

получила первый в мире панцирь, напечатанный на 3D-принтере.

Когда черепаха по кличке Фредди была найдена в одном из горящих кустов

во время пожара в Бразилии, его шансы на выживание были невелики. Но

благодаря группе врачей-новаторов, Фредди не только выжил, он стал гор-

дым владельцем первого в мире панциря, напечатанного на 3D-принтере!

Черепахе по кличке Фредди очень повезло, когда он остался жив после силь-

нейших ожогов, полученных вследствие пожара. Его панцирь был сильно по-

врежден. В таком состоянии Фредди едва ли бы долго протянул. Но к сча-

стью, группа изобретательных врачей сделала ему новый панцирь, напеча-

танный на 3D-принтере!

Новый панцирь, созданный для Фредди, выглядит отлично, но ему не хва-

тает немного цвета.

Художник вручную расписал панцирь, чтобы он выглядел как можно бо-

лее естественно.

Теперь Фредди бы точно взяли в команду черепашек-ниндзя.

3.

Практическая часть

Исследование общественного мнения о возможностях 3D-принтера

Мы провели анкетирование среди учащихся 5-11 классов и учителей. Всего в

анкетировании приняло участие 49 человек. Вопросы анкеты на экране.

Мы выяснили, что лучше всех осведомлены о 3D-принтере ученики 10 - 11

класса и учителя. Очень мало о 3D-принтере знают ученики 5 - 6 классов. Ве-

рят в то, что 3D-принтер сумеет изменить будущее, 40% опрошенных. Дума-

ют, что принтер может быть опасен, 54% опрошенных. Уверены в безопасно-

сти этого прибора 46 %. Хотят иметь вещи, изготовленные на 3D-прин-

тере70%, остальные 30% не выразили сильного желания иметь подобные

предметы. Почти не сомневаются в полезности этого изобретения 78% опро-

шенных. Хотели бы узнать больше о 3D – принтере 92% опрошенных.

Проанализировав результаты анкеты, мы выяснили, что тема нашего проекта

действительно интересна и актуальна.

Заключение

Подводя итоги, стоит отметить, что использование 3D принтеров позволяют

полностью исключить ручной труд и необходимость делать чертежи и рас-

чёты на бумаге, и устранить выявленные недостатки не в процессе создания,

а при разработке.

Данная технология только набирает обороты в своем развитии и распростра-

нении. Но нельзя не заметить, что уже идет процесс использования техноло-

гии 3D печати в крупных и полезных для общества проектах.

Несомненно, 3D - технология —это технология будущего.