3D печать — в школы (техномарафон по сборке 3D-принтеров в Екатеринбурге)
Большинству наших читателей известно, что одним из главных направлений деятельности хакспейса MakeItLab является 3D-печать. Это весьма интересное и перспективное направление мы развиваем уже третий год. За это время наши резиденты успели провести массу мероприятий, семинаров и лекций, направленных на популяризацию технологии.
Столь же важным направлением работы хакспейса можно считать и техническое образование школьников. По этим вопросам, у нас на хабре даже есть несколько статей (раз, два, три, четыре). И было бы глупо с нашей стороны, не попытаться совместить эти два направления. Дать детям принтеры, а принтерам детей.
Как лучше всего совместить 3D-печать и детское техническое творчество? И главное, с чего начать? Наверное, можно купить в школу принтер, рассказать преподавателю информатики как им пользоваться. Достаточно ли этого? Очевидно, что нет.
В этом году совместно с дружественной организацией «Уральским Клубом нового образования» мы стартовали серию мероприятий по сборке 3D-принтеров силами учителей и школьников. Что это такое, и удалось ли нам собрать эти самые 3D-принтеры, читайте ниже под катом!
ТехномарафонПервое мероприятие проходило в рамках фестиваля «Город Технотворчества», стартовавшего в феврале в нашем городе. С подачи руководителя клуба, Ирины Закировой, это действо было названо «Техномарафон».История вопроса Идея мероприятия по коллективной сборке 3D-принтеров не нова. У нас в стране, например, подобным благородным делом занимаются ребята из хакспейса «Навигатор кампус». Они называют это действо «Мейкертон 3D-принтер».Суть мероприятия крайне проста. Приглашаем несколько команд участников, которым предлагается собрать своими силами 3D-принтер. Для сборки командам выдается все необходимое — набор для сборки принтера (в разной степени готовности), инструменты, инструкции. Также обязательно присутствие грамотных инженеров, готовых в любой момент прийти на помощь. Часто, сборка проходит как соревнование. Тот, кто быстрее остальных собирает свой принтер — получает какой-нибудь полезный приз. Например, 3D-принтер ему достается бесплатно!
Мы тоже грезили этой идеей с самого своего основания, ждали пока сложатся звезды, так сказать. И вот, наконец, пол года назад мы сумели объединить свои инженерные познания с организаторскими способностями Ирины Закировой, и начали подготовку к техномарафону по сборке 3D-принтеров!
Зачем? Итак, начнем с самого важного вопроса: зачем школе 3D-принтер? Мы встречаем по этому поводу много скепсиса, который постоянно приходится разбивать примерами из жизни и мирового опыта. Так для чего нужен принтер? Да хотя бы для быстрого воспроизводства учебных пособий. Заглядывая на порталы зарубежных 3D-печатников, можно обнаружить множество самых разных объектов, которые позволяют ребенку эффективнее усвоить тот или иной урок.Простой пример — урок биологии. Что если вместо картинки ДНК, каждый ребенок сможет распечатать себе кусочек двойной спирали, пощупать её, понять её пространственные особенности? Даже в соседа кинуть, и то это будет полезнее, чем созерцание картинки.
Или другой пример — клетка растения. Можно вытащить митохондрию :)
Для урока биологии также можно напечатать, например, кости, органы, или целых животных. На физике: работающие модели механизмов, стенды для физических опытов. На математике: поверхности заданные хитрыми функциями, сечения фигур, фракталы. И т.д. Полагаю, этому мы отдельно посвятим целую статью.
Подобный же вопрос можно задать и дому творчества. Но там с ответом еще проще. 3D-принтер в техническом творчестве — это незаменимый инструмент по быстрому изготовлению деталей. Сегодня напечатанные детали широко используются в учебных робо-проектах, в авиа- и судомоделировании. Хороший пример — квадрокоптер, рама которого напечатана на 3D-принтере.
Есть и еще более ценный пласт применимости 3D-принтера — это 3D-моделирование. Одно дело просто распечатать готовую модель. Другое: сначала придумать объект, затем спроектировать объект, и, наконец, распечатать его на 3D-принтере. Именно этот кейс более всего интересен нам с точки зрения технического творчества детей.
За чей счет банкет? Но вернемся к нашему техномарафону. И первый вопрос: кто купит школам принтеры? Первый вариант, который мы опробовали, попытаться взять какой-нибудь профильный грант. К сожалению, вариант не сыграл. Это не значит, что подход неверный в принципе, просто нам не удалось.
Второй вариант — попросить деньги у больших (и не очень) предприятий. Как известно, промышленные предприятия часто берут шефство над школами, и всячески стараются помогать этим школам рублем. Но для того, чтобы довести подобную идею до руководства компании, нужно иметь прямые связи и рекомендации. Мы же начинали свое мероприятие с чистого лица, да и дружественных предприятий у нас особо не оказалось. В итоге, из шести заявившихся команд, одной 3D-принтер оплатило предприятие (Белоярская АЭС), другая купила принтер на деньги гранта (спасибо СКБ-Контуру, и привет всем IT-компаниям). Опять же, вариант сам по себе работающий. После проведения первых техномарафонов, мы надеемся на гораздо более широкую поддержку со стороны предприятий области.
Третий вариант — оплатить принтеры из внебюджетных средств школы или дома творчества. Как показала практика, это тоже вполне работающий вариант. Конечно, при условии, что 3D-принтер стоит разумных денег. Тут, собственно, и возникает второй большой орг-вопрос:
Какой принтер будем собирать?
Первое, что приходит на ум — 3D-принтер серии RepRap. Это принтеры, которые были продуманы специально для сборки в домашних условиях. По RepRap есть масса документации, видеороликов, да и мы в своем хакспейсе когда-то начинали именно с подобной простой машины. В общем, выбор пал на Prusa I3 от испанской компании BQ. Вот он красавец, на фото.
Кстати сказать, один из тех, что собрали наши техномарафонцы.
Участники Согласно общепринятой практике, в мероприятии принимают участие команды из произвольного числа людей. Участвуют столько команд, сколько способны за раз выдержать организаторы. В нашем случае, три команды в день было оптимальным вариантом. Всего на первый наш техномарафон заявилось шесть команд, которые мы разбили на две группы:28 февраля 2015
Центр образования и профессиональной ориентации Верхней Пышмы; Школы No64 из города Лесной; Политехническое отделение Дворца Молодёжи. 5 марта 2015
Центр детского творчества города Ирбита; Школа No1 ГО Заречный; Дом детского творчества Октябрьского района Екатеринбурга. Все что нужно Для того, чтобы собрать принтеры, помимо команд участниц нам потребовалось: паяльники — чтобы впаивать гайки в пластиковые детали принтера; напильники (плоский и круглый) — для доводки вставляющихся друг в друга деталей; отвертки и набор шестигранников; дрель и набор сверел — рассверливать плохопропечатанные отверстия; ножницы и канцелярский нож; линейка — для калибровки; пассатижи — чтобы все плющить :) молоток или киянка — загонять подшипники. Ну и разумеется, все это нужно было умножить на число команд.А еще нужны помощники, коими могут быть студенты технических вузов, или просто рукастые парни (или девченки). Всегда надо быть на чеку, и помогать отстающим командам.
Сборка Сборка 3D-принтеров проходила по четкой (русскоязычной) пошаговой инструкции, предоставленной изготовителем. Вообще, надо признать, принтер Prusa I3 Hephestos от BQ идеально подошел для техномарафона. Да, были неловкие моменты с ломающимися деталями и плохо подогнанными пазами, но русскоязычных аналогов за такие деньги найти крайне сложно.Итак, распаковываем коробки с деталями. Все упаковано крайне удобно и презентабельно.
Интенсивно собираем воедино все детали корпуса. На этом этапе, кстати, несколько раз возникали проблемы с компоновкой. Дело в том, что рама принтера практически симметрична, и можно легко перепутать какой стороной ее ставить. Конечно, на ней есть большая надпись «Prusa I3», но погруженные с головой в сборку участники часто не обращали на это внимание. Как итог, некоторые принтеры приходилось в темпе пересобирать (не полностью, конечно).
Электроника
Самая ответственная часть. Если что-нибудь напутать, можно легко сжечь контроллер 3D-принтера или какие-нибудь датчики. Благо, в родных инструкциях есть цветные схемы, следуя которым сложно что-либо перепутать.
Калибровка
Принтер уже готов. Все оси работают как положено, двигаясь в нужные стороны. Наступает предпоследний этап перед печатью — калибровка. По сути, нам требуется подстроить рабочую поверхность и концевик вертикальной оси так, чтобы во всех точках поля сопло находилось на расстоянии 0.3–0.5 мм.
Продолжительность Теперь о времени. Изначально, мы выделили на все про все — 5 часов. Сюда должна была войти и ознакомительная лекция на 30–40 минут, обед, и сама сборка. Ох, как мы ошибались! Первое мероприятие закончилось вечером, примерно в 8 часов! Второй техномарафон занял примерно столько же. Отсюда можно сделать вывод, что в среднем сборка принтера занимает около 8 часов (если поменьше баловаться и бездельничать).
Финал А вот и наши довольные участники со своими 3D-принтерами! Команда политехнического отделения Дворца Молодежи г. Екатеринбурга
Команда Центра образования и профессиональной ориентации Верхней Пышмы
Команда Школы No64 из г. Лесной
Команда Центра детского творчества города Ирбита
Команда Дом детского творчества Октябрьского района Екатеринбурга.
Команда Школы No1 ГО Заречный
Над чем работают 3D-принтеры после техномарафона? Нам самим, как организатором, жутко интересна дальнейшая судьба собранных 3D-принтеров. Самый первый отзыв пришел от Леонида Гущина — преподавателя в Роботодроме Дворца Молодежи: Итак, 3D-технологии печати пришли в наш кружок!3D-принтер откалиброван, и напечатал первую модель: небольшую фигурку робота. В честь того что эта моделька первая, она даже получила имя Ерёма. Ну что ж, знакомьтесь с нашим пластиковым другом!
Конечно, фигуркой робота не ограничилось:
Модельками робота мы в среду баловались))А сегодня мы уже печатали крепления для сервоприводов:
И еще:
Ну, а 3D-принтер действительно архиполезная вещь! Ну и конечно куда лучше понимаешь его работу, когда сам собрал.Так что ещё раз спасибо организаторам и экспертам за техномарафон!
Благодарности
Спасибо Ирине Закировой — главному организатору мероприятия: «Когда организуешь и проведёшь мероприятие, результатом которого так довольны участники, испытываешь радость и гордость за качественно сделанную работу. Мы сделали это!»
Спасибо Алексею Самойлову, главе Witbox Maker School (Witbox Russia)
Спасибо Уральскому политехническому колледжу за прекрасное место для проведения техномарафона и помощь в организации этого события.
Спасибо нашим экспертам: Олегу Евсегнееву и Павлу Томшину за профессиональную работу. 5 марта в сборке командам здорово помогли ребята волонтёры — студенты и технические специалисты: Фёдор Зяблицев, Илья Банников и Игорь Ворманов. Спасибо вам огромное!
Спасибо всем участникам, кто несмотря на усталость и напряжение дошёл до конца!
В новостях
Техномарафон по сборке 3D-принтеров даже попал в местный выпуск Вести-Урал: 
Что дальше?
В ближайших планах разработать небольшой мастеркласс по моделированию и 3D-печати, который мы будем предлагать всем участникам техномарфона, или просто счастливым владельцам 3D-принтеров. Мастеркласс будет проходит в отдельный день, и ориентировочно займет около 8 часов, включая обед и кофе-брейки. Основная цель такого мероприятия сделать так, чтобы по возвращении в учебное заведение, у принтера образовалась большая очередь на печать.Заявка на участие
Ну, а самый ближайший план — набрать новую группу на техномарафон! Для удобства, мы создали небольшую анкету для участника.Пишите — если вы из Екатеринбурга или Области. Но так же отмечайтесь если вы из других регионов России, и вам для: — школы, — дома творчества, — клуба робототехники— или другого клуба — где занимаются дети, было бы интересно собрать 3д принтер. И если вам недостаточно средств для участия — мы постараемся помочь, найти спонсоров.
Для спонсоров В свою очередь, для спонсоров, если вы хотите поддержать развитие 3D-печати в школах Екатеринбурга/области, или в своём городе — отметьтесь в этой анкете: анкета для меценатов.Со всем зарегистрированными участниками обязательно свяжется организатор Ирина Закирова, и обсудит все орг-вопросы.
