Stohovatelný box

Projekt je možné realizovat v rámci předmětu člověk a svět práce (pracovní činnosti), výtvarné výchovy, nebo třeba v hodinách informatiky. Je určen převážně pro žáky 4. – 9. tříd.

Modelování

Začínající žáci by měli být schopni pracovat s rozměry v milimetrech. Například je nezbytné, aby byli schopni z celkového rozměru objektu odečíst tloušťky stěn. Dále by měli mít alespoň základní prostorovou představivost odpovídající jejich věku.

Nastavení a obsluha tiskárny

Projekt lze pojmout pouze jako úvod do 3D modelování nebo je možné žáky seznámit se základním nastavením tisku v PrusaSliceru a obsluhou 3D tiskárny. Žáci se mohou dozvědět co znamenají výška vrstvy, rychlost tisku, hustota vnitřní výplně a podpěry. Dále se mohou dozvědět o různých druzích tiskového materiálu (zde bude použito PLA). Protože je projekt určen pro začínající, doporučuji zůstat u přednastavených profilů tisku.

Žáci, kteří se poprvé setkávají s 3D modelováním, se naučí základy a seznámí se s prostředím Tinkercadu (nástroje pro tvorbu jednoduchých 3D modelů). Žáci, kteří již mají základní znalosti modelování v Tinkercadu si upevní své znalosti a naučí se lépe vnímat rozměry modelů tak, aby dva modely do sebe pasovaly.

V rámci projektu si žáci vymodelují stohovatelný úložný box (například pro hřebíky nebo šroubky), jehož vrchní a spodní část bude navržena tak, aby je bylo možné na sebe skládat bez nutnosti spojovacího materiálu. Boxy bude možné vytvořit ve třech různých obtížnostech – jednoduchá, základní a pro pokročilé/šikovné (bez nutnosti podpěr při tisku).

• 3D tiskárna PRUSA
• filament – nejlépe PLA (jednoduchost a spolehlivost tisku)
• malé kleště – pro odstranění podpěr
• digitální zařízení pro každého žáka – stolní PC/NTB/tablet s internetovým prohlížečem a přístupem k internetu (přístup k webové aplikaci Tinkercad)
• e-mailové adresy žáků – přihlášení do Tinkercadu
• dataprojektor – k promítnutí předpřipravených modelů, zadání práce

Příprava

Před prací se studenty si doporučujeme vyzkoušet vytvořit modely v Tinkercadu. Ty je pak možné před začátkem práce žákům ukázat (cca 1 hodina). Dále doporučujeme vytisknout na 3D tiskárně vzorové modely, které je pak možné dát žákům do ruky, aby si lépe mohli představit, co je cílem jejich práce (v závislosti na velikosti modelu 3-6 hodin).

Práce s žáky

• Modelování – Začínajícím žákům zabere modelování přibližně dvě vyučovací hodiny. Pokročilí, v závislosti na jejich úrovni pokročilosti, by měli být schopni vymodelovat box za 1–2 vyučovací hodiny.
• Slicovaní a příprava tisku – Příprava modelu pro 3D tisk, při které se dozvědí o základních vlastnostech 3D tisku zabere přibližně jednu vyučovací hodinu. Zde je možné společně s žáky přesunout připravený model (gcode) do tiskárny a zahájit tisk. Následně je možné sledovat tisk první vrstvy modelu. Tato část je dobrovolná v závislosti na tom, zda chcete žáky seznámit se samotným tiskem.

Pokud žáci nemají zkušenost s Tinkercadem, začněte zde:

• Na začátku 1. vyučovací hodiny si společně s žáky otevřete webovou stránku www.tinkercad.com. Zde je potřeba se zaregistrovat a přihlásit. Pokud mají žáci google/apple účty, je možné se rovnou přihlásit.
• Po přihlášení klikneme na vytvořit 3D návrh.
• Pro začátek je důležité žáky seznámit s prostředím a základním fungováním a ovládáním Tinkercadu. Pro náš projekt je důležité, aby žáci uměli přidat a odebrat tvar, nastavit jeho parametry a rozměry, pohybovat s tvarem v prostoru, změnit těleso na díru a seskupovat a rušit seskupení tvarů. Pro jednoduší práci doporučujeme vysvětlit i kopírování tvarů a jejich zarovnávání.
• Ovládání a postupy doporučujeme demonstrovat prakticky tak, aby si je žáci mohli rovnou vyzkoušet. Třeba můžete společně vytvořit dutou kostku.
• Pro samotný projekt doporučujeme začátečníkům vybrat první maximálně druhou obtížnost projektu. Šikovnějším žákům je možné zadat třetí obtížnost.

Pokud již žáci mají zkušenost s Tinkercadem, začněte zde:

• Pokročilým žákům doporučujeme zadat druhou nebo třetí obtížnost projektu.
• Na začátku práce učitel žákům promítne dataprojektorem (nebo jinak ukáže) modely vytvořené v Tinkercadu a vysvětlí jim, co budou vytvářet. V této části hodiny doporučujeme společně s žáky vyvodit způsob, jak z rozměrů celého modelu vypočítají šířky stěn, tak, aby byly stěny objektu symetrické. Rozměry jsou pouze doporučené, kreativita žáků je vítána (například: šířka objektu 50 mm – šířka jedné stěny 3 mm * 2 = mezera mezi stěnami 44 mm). Pro lepší názornost je možné tyto rozměry do modelu zakreslit kótami.
• Po úvodním zadání práce ještě doporučujeme žákům dát prohlédnout již vytištěné modely, aby si dokázali pořádně představit objekt, který mají vytvořit. Zde je dobré zdůraznit, že modely nemusí být naprosto totožné (rozměrově). Různé nápady a návrhy od žáků na vylepšení modelu jsou také vítány.
• Žáci pracují samostatně každý na svém zařízení. Pokud jsou žáci začátečníci, doporučujeme je postupně procházet a pokusit se je navádět správným směrem. Někteří budou mít problém s vymyšlením pracovního postupu, jiní nezvládnou správně vypočítat a odečítat rozměry modelu. Pokročilí žáci by měli modelování zvládnout sami a je možné je přijít zkontrolovat, až si budou myslet, že mají hotovo.
• Nejjednodušší způsob kontroly je duplikovat celý model a pokusit se ho na sebe stohovat. Následně je důležité zkontrolovat, zda dva totožné modely na sebe pasují.
• Pokud někteří žáci mají hotovo moc brzy, je možné jim zadat třetí obtížnost modelu.

Nastavení tisku ve sliceru

• Nastavení tisku a samotný tisk je část projektu, kterou v závislosti na času můžete provést buď sami nebo společně s žáky.
• Pokud je to možné doporučujeme nainstalovat PrusaSlicer na žákovská zařízení, aby si to žáci mohli také vyzkoušet. Pokud to není možné, můžete nastavení tisku provést společně na učitelském PC a postup promítnout dataprojektorem.
• Nejdříve naimportujeme model do PrusaSliceru. Zde je ještě možné provést dodatečné škálování velikosti modelu.
• Vzhledem k jednoduchosti modelu si vystačíme s režimem pro začátečníky a systémovými nastaveními tisku.
• Je vhodné žákům vysvětlit, proč volíme jednotlivá nastavení. Jak moc podrobně je žákům vysvětlíme je závislé na jejich zkušenostech s 3D tiskem, věku a znalostech učitele.
• Nejprve nastavíme výšku vrstvy a rychlost tisku. Pro tento model nejsou důležité detaily, postačí tedy výška vrstvy 0,2 mm a systémové nastavení SPEED.
• Dále zvolíme požadovaný filament. Doporučujeme použít filament PLA od Průši (jednoduchý tisk), který pro obyčejný stohovací box je naprosto dostačující. Zde je možné žáky seznámit s jednotlivými filamenty a jejich vlastnostmi.
• Dále zvolíme tiskárnu, kterou máte k dispozici.
• Pro první dvě obtížnosti projektu je nutné zapnout podpěry. Pokud jsme s žáky zvolili i třetí variantu modelu bez podpěr, můžeme jim vysvětlit funkci podpěr, kdy jsou potřeba a proč je vhodné optimalizovat modely, aby nebylo potřeba podpěr.
• Hustota výplně pro tento projekt postačí 15 %. Žákům opět můžeme vysvětlit, co hustota výplně znamená.
• Poté projekt slicujeme, čímž se nám vytvoří gcode. Žákům můžeme zjednodušeně vysvětlit, co to gcode je a proč je ho třeba vytvářet.
• Následně gcode přesuneme do tiskárny k tisku prostřednictvím USB kabelu nebo SD karty. Pokud zbude čas, je vhodné žákům ukázat, jak spustíme tisk a můžete společně sledovat tisk první vrstvy. Během toho žáci pochopí, jak tiskárna pracuje.
• U jednoduché a základní verze je po vytištění nutné odlomit podpěry na spodní straně modelu.