14.02.2023
Практическим опытом вовлечения в проектную деятельность и профориентационной работы через конструирование CNC-станков поделился Ефимов Сергей Владимирович, учитель физики и математики МАОУ «Лицей №5» г. Перми
В 2019 году в рамках подготовки к школьной научно-практической конференции со старшеклассниками был сконструирован ЧПУ-станок для построения изображений. Станок представляет собой устройство, работающее на основе 3-х шаговых двигателей типа NEMA17 под управлением платы Arduino Uno c CNC-шилдом.
Рабочая область станка 300х300 мм.
Каждый шаговый двигатель соединен с платой CNC-шилд посредством драйвера шагового двигателя A4988. Для питания станка используется блок питания 12В (максимальный ток 2А).
Варианты применения
Робот-художник
В курсе школьной информатики используется среда программирования «Робот-исполнитель». Станок для переноса изображений представляет собой воплощение этой учебной модели и позволяет провести параллели между использованием программных алгоритмов в компьютерной среде и материальным воплощением кода в реальности. Станком можно управлять в ручном режиме, а также загрузить в него заранее созданный алгоритм для автоматического выполнения. Вариантами использования станка могут стать также:
Изучение нового программного обеспечения
В процессе запуска и отладки чпу-станка у ребят сформировались навыки работы со специализированным программным обеспечением:
Усовершенствование принтера до 3D-принтера. Новые возможности
Новый проект воплотил в себе 3-хосный станок на все тех же шаговых двигателях типа NEMA 17 с добавлением шагового двигателя для экструдера, осуществляющего подачу пластикового прутка в печатный узел. В качестве управляющей электронной схемы станка используется плата Arduino Mega с платой RAMPS 1.5. Каждый из шаговых двигателей соединены с платой RAMPS с использованием драйвера шагового двигателя A4988.
Новые знания
С получением возможности печати пластиком потребовались дополнительные специфические знания:
Доработки
В ходе дальнейшей модернизации полученного 3D-принтера силами учащихся была реализована возможность использования нагреваемого стола. Размер стола 150x150 мм.
В перспективе дооснащение 3D-принтера концевыми выключателями для исключения аварийных ситуаций и сбоев в работе.
Перспективы развития проекта. Новые идеи
В процессе эксплуатации 3D-принтера появилась идея сборки станка для изготовления филамента из пластиковой бутылки. Варианты различных устройств представлены в интернете.
Параллельно группа ребят начали работу по созданию собственной модели станка для переноса изображений. В конструкцию внесены изменения, необходимые для уменьшения вибрации и повышения скорости работы устройства.
Вторая команда ребят в этом учебном году начала работу по созданию собственного 3D-принтера. На данном этапе происходит подбор материала и необходимых компонентов. Выбор оптимальной конструкции. Создание 3D-модели устройства.
Выводы
Появилась возможность привлекать в проектную деятельность подростков, интересующихся технологиями 3D-моделирования и 3D-печати.
Конечно, существуют готовые решения, которыми было бы воспользоваться намного проще. Качество исполнения готового 3D-принтера фабричного устройства значительно выше, соответственно, выше и качество, и скорость печати получаемых при печати пластиком деталей.
Возможность получения высокотехнологичного устройства собственными руками, осознание личного вклада в создание конечного продукта в результате командной работы.
Вовлечение подростков в инженерное творчество, освоение новых современных технологий, работа с современными микропроцессорными устройствами предопределяет возможный дальнейший профессиональный выбор учащихся. Ситуации, возникающие в процессе овладения современными технологиями, связанными с CNC-технологиями, помогают разглядеть необходимость получения уверенных предметных знаний в области физики, информатики, математики, умений работать с различными материалами и инструментами. Помимо этого, у ребят должны быть развиты способности работать в команде, распределять роли и время, при работе над проектом.
Вам понравилось? Расскажите о своем опыте своим друзьям в социальных сетях. Пусть им понравится тоже!
