Αξιοποίηση του 3D printer Ultimaker Original από το Γυμνάσιο Κανήθου – Χαλκίδα

Με βάση την πρόσκληση Εκπαίδευση σε 3 διαστάσεις – Υποβολή προτάσεων για εκπαιδευτική χρήση 5 εκτυπωτών (3d printers) και τα αποτελέσματα αυτής 3d printing στην Εκπαίδευση, παραλάβαμε την Παρασκευή 7/10/2016 τον Ultimaker Original μαζί με όλα τα παρελκόμενα του (router Cisco, τροφοδοτικό router, τροφοδοτικό εκτυπωτή, τροφοδοτικό Raspberry, ενα usb καλώδιο Α-Β, 2 καλώδια δικτύου RJ45) και μετά από την επίδειξη του τρόπου λειτουργίας/συνδεσμολογίας του.

Μετά την παραλαβή του εκτυπωτή και για λόγους εξοικείωσης με τη χρήση του, ξεκίνησα να εκτυπώνω τα παρακάτω αντικείμενα:
Το Ultimaker Robot (υπήρχε στο Cura) – ~23min 

και Travel Mini Phone Stand – ~ 1h:13min 

Αμέσως μετά την προσωπική μου εξοικείωση συγκρότησα μια ομάδα τριών μαθητών της Β τάξης με σκοπό να αναζητήσουν συγκεκριμένα αντικείμενα (thingiverse.com) για σχολική χρήση και για λόγους επίδειξης. Αποφασίσαμε να εκτυπώσουμε τα παρακάτω:

Tower of Hanoi – (Βάση: ~2h:30min, Τρεις στύλοι: ~1h:30min, 10 δίσκοι: ~4h)

Πολυμορφική βάση για κινητό – ~2h:30min

Τρεις τρόποι αξιοποίησης του:

Α. Παρουσίαση σε σχολεία της Χαλκίδας και της ευρύτερης περιοχής

Κατόπιν σχετικής άδειας από ΔΙΔΕ Ευβοίας και ΔΙΠΕ Ευβοίας είχαμε τη δυνατότητα να παρουσιάσουμε τον 3D printer (Ultimaker Original) σε μαθητές της Πρωτοβάθμιας και Δευτεροβάθμιας του νομού Ευβοίας στο σχολείο μας (Γυμνάσιο Κανήθου).
Οι μαθητές παρακολούθησαν την παρουσίαση ενώ παράλληλα γινόταν εκτύπωση αντικειμένου παρουσία τους (Ultimaker Robot). Η επίσκεψη είχε διάρκεια περίπου 1 διδακτική ώρα. Στο τέλος έγινε συζήτηση και επίλυση αποριών των μαθητών και των συνοδών καθηγητών/δασκάλων τους.
Την παρουσίαση/επίδειξη παρακολούθησαν:

• Παρασκευή 25/11/2016 – (12:15 – 13:30) – Γυμνάσιο Δροσιάς – 20 μαθητές και 2 εκπαιδευτικοί
• Τετάρτη 30/11/2016 – (8:30 – 9:30) – 21ο Δημοτικό Σχολείο Χαλκίδας – 30 μαθητές και 2 εκπαιδευτικοί
• Παρασκευή 2/12/2016 – (12:15 – ) – ΕΠΑΛ Ψαχνών – 20 μαθητές και 2 εκπαιδευτικοί
• Δευτέρα 5/12/2016 –  (8:30 – 9:30) – 22ο Δημοτικό Σχολείο Χαλκίδας – 22 μαθητές και 3 εκπαιδευτικοί
• Τρίτη 6/12/2016 – (8:30 – 9:30) – 22ο Δημοτικό Σχολείο Χαλκίδας – 28 μαθητές και 2 εκπαιδευτικοί
• Τετάρτη 7/12/2016 – (8:30 – 9:30) – 21ο Δημοτικό Σχολείο Χαλκίδας – 22 μαθητές και 2 εκπαιδευτικοί
• Δευτέρα 12/12/2016 – (8:30 – 9:30) – 9ο Δημοτικό Σχολείο Χαλκίδας – 19 μαθητές και 2 εκπαιδευτικοί
• Τετάρτη 14/12/2016 – (19:00 – 20:30) – Παρουσίαση σε εκδήλωση του Συλλόγου Γονέων και Κηδεμόνων του Γυμνασίου Κανήθου.
• Δευτέρα 19/12/2016 – (8:30 – 9:30) – Γυμνάσιο Ψαχνών – 21 μαθητές και 2 εκπαιδευτικοί
• Τρίτη 20/12/2016 – Πρόσκληση σε επιμορφωτική συνάντηση υπευθύνων σχολικών εργαστηρίων
  Πληροφορικής και εκπαιδευτικών Πληροφορικής – ΔΙΔΕ Ευβοίας και ΚΕΠΛΗΝΕΤ Ευβοίας  – 40 Εκπαιδευτικοί ΠΕ19-20 και ο Σχολικός Σύμβουλος ΠΕ19-20, κος Ηλιάδης Κοσμάς.
• Τετάρτη 18/1/2017 – (8:30 – 9:30) – Γυμνάσιο Ψαχνών – 32 μαθητές και 3 εκπαιδευτικοί
• Τρίτη 31/1/2017 – (8:30 – 9:30) – Ειδικό Γυμνάσιο Χαλκίδας – 14 μαθητές και 3 εκπαιδευτικοί
• Τετάρτη 8/2/2017 – (8:30 – 9:30) – Ειδικό ΕΠΑΛ και Ειδικό Γυμνάσιο Χαλκίδας – 18 μαθητές και 6 επαιδευτικοί
• Πέμπτη 9/2/2017 – (11:00 – 14:30) – Παρουσίαση σε εκπαιδευτικούς της Α/θμιας Εκπαίδευσης (παρευρέθησαν 21 εκπαιδευτικοί)
• Τετάρτη 15/2/2017 – (8:30 – 9:30) – 21ο Δημοτικό Σχολείο Χαλκίδας – 17 μαθητές και 1 εκπαιδευτικός

Συνολικά μας επισκέφθηκαν:

• 263 μαθητές και 30 εκπαιδευτικοί (από 25/11/2016 έως και 15/2/2017) από 8 διαφορετικά σχολεία και
• στις 3 εκδηλώσεις/ημερίδες – 91 εκπαιδευτικοί Α/θμιας και Β/θμιας εκπαίδευσης και γονείς/κηδεμόνες του σχολείου μας.

Επίσης έγινε και παρουσίαση/επίδειξη στους 360 μαθητές του σχολείου μας στο μάθημα της Πληροφορικής (μία διδακτική ώρα).

Τι είπαν/έγραψαν μαθητές που παρακολούθησαν: Τρισδιάστατος Εκτυπωτής – Εκπαιδευτική Επίσκεψη στο Γυμνάσιο Κανήθου ,

Ενημέρωση για τον 3d printer και το AstroPi

Β. Τρία +1 project των μαθητών του σχολείου μας

Την Τετάρτη 19/10/2016 έγινε πρόσκληση στους μαθητές (Α και Β τάξη) του σχολείου μας και εκδήλωσαν ενδιαφέρον 12 μαθητές.
Τα 3 projects που εδόθησαν στους μαθητές ήταν τα εξής:

1^ο project) Από ένα αποθετήριο αντικειμένων η ομάδα θα αναζητήσει ένα αντικείμενο χρήσιμο για την αίθουσα διδασκαλίας. Στη συνέχεια θα πρέπει να τροποποιήσει, εάν απαιτηθεί, το αντικείμενο αυτό σύμφωνα με συγκεκριμένες προδιαγραφές που θα δοθούν. Ακολουθεί η εκτύπωση, δοκιμή του αντικειμένου στην πράξη, και αν χρειαστεί, ανατροφοδότηση. Επιλέχθηκε το: White board marker and eraser holder

Ομάδα: 2 μαθητριών της Α τάξης
Φύλλο εργασίας: http://grafis.sch.gr/public.php?service=files&t=96455d93741c394f996d20588fe2bb31
Προσπάθειες: 0 διορθώσεις στη σχεδίαση και 1 δοκιμαστική εκτύπωση
Λογισμικό: www.thingiverse.com, Cura 15.04.6

2^ο project) Οι μαθητές σε συνεργασία με τον εκπαιδευτικό θα πρέπει να επιλέξουν ένα αντικείμενο του φυσικού κόσμου το οποίο και θα το φωτογραφήσουν (τουλάχιστον 20 φωτογραφίες). Στη συνέχεια οι φωτογραφίες θα εισαχθούν σε λογισμικό το οποίο θα παράξει το ψηφιακό 3διάστατο μοντέλο (αν απαιτηθεί η ομάδα θα κάνει και τις απαραίτητες διορθώσεις στο 3d μοντέλο). Αν το 3d μοντέλο ανταποκρίνεται στην πραγματικότητα, θα πάει για εκτύπωση.

Ομάδα: πέντε μαθητές της B τάξης
Φύλλο εργασίας: http://grafis.sch.gr/public.php?service=files&t=61e83f01f74dcf85f7bfed7477df082c
Προσπάθειες: 0 διορθώσεις στη σχεδίαση και 0 δοκιμαστική εκτύπωση
Λογισμικό: www.123dapp.com/catch, Cura 15.04.6
Πρόσθετο υλικό: κινητό τηλέφωνο με κάμερα υψηλής ανάλυσης και Android ή φωτογραφική μηχανή.

Ατυχία!!!! Όταν έφτασε η χρονική στιγμή (τέλη Ιανουαρίου 2017) να χρησιμοποιηθεί το λογισμικό της Autodesk, το είχε αποσύρει…

3^ο project) Η ομάδα θα δημιουργήσει ένα συγκεκριμένο αντικείμενο που θα πληρεί συγκεκριμένες προδιαγραφές και θα επιλύει συγκεκριμένο πρόβλημα μέσα στην αίθουσα διδασκαλίας. Ακολουθεί η σχεδίαση, η εκτύπωση, η δοκιμή του αντικειμένου στην πράξη και, αν απαιτηθεί, ανατροφοδότηση.

Ομάδα: τρεις μαθητές της Β τάξης
Φύλλο Εργασίας: http://grafis.sch.gr/public.php?service=files&t=c9fd250d41b51b9980ff210f73b785fd
Προσπάθειες: 2 διορθώσεις στη σχεδίαση και 3 δοκιμαστικές εκτυπώσεις

Το σχέδιο (public): https://www.tinkercad.com/things/5Y3YjMQx48C-cablesupport/
Λογισμικό: www.tinkercad.com, Cura 15.04.6

Επίσης μας προέκυψε και αυτό:
Η ομάδα GKGF-1 του σχολείου μας, που είχε παραλάβει από την ESA το Astro Pi kit (μετά από Ευρωπαϊκό διαγωνισμό), μας πρότεινε να τους εκτυπώσουμε τη θήκη του Astro Pi, όπερ και εγένετο…
Μας έδωσαν: https://www.raspberrypi.org/learning/astro-pi-flight-case/worksheet/ που είχε οδηγίες και τα σχετικά .stl αρχεία.
Εκτυπώσαμε τα παρακάτω 5 αντικείμενα:
Heat sink ~3h:50min    Base ~3h:35min 
Middle ~2h:10    Lid ~2h:00    Joystick cap ~3min 

Γ. Ένα project σε συνεργασία με το ΚΕ.ΠΛΗ.ΝΕ.Τ. Ευβοίας

Αρχές Φεβρουαρίου 2017 ξεκίνησε μια ιδέα για την κατασκευή ενός αυτόνομου ρομποτικού οχήματος για εκπαιδευτική χρήση με όσον το δυνατόν χαμηλό κόστος. Η σχεδίαση ξεκίνησε το Μάρτιο του 2017 και ολοκληρώθηκε τέλη Απριλίου 2017. Παρουσιάστηκε στο 11ο Πανελλήνιο Συνέδριο Καθηγητών Πληροφορικής (Χαλκίδα 5-7 Μαΐου 2017) με τίτλο “Μία μελέτη περίπτωσης ενός πιλοτικού project για τη διαδικασία δημιουργίας μίας μίνι ρομποτικής πλατφόρμας ανοικτού κώδικα με χαμηλό κόστος”. Το σχέδιο (public): https://tinkercad.com/things/90jI8maYS7I.
Περιορισμοί που λήφθηκαν υπόψη για τη σχεδίαση:

• Raspberry Pi (μέγεθος)
• Power Bank (μέγεθος)
• Αισθητήρας υπερήχων
• Αισθητήρας φωτός
• Κινητήρες – Τροχοί (μέγεθος)
• Τα απαιτούμενα ηλεκτρονικά εξαρτήματα
• Στιβαρή κατασκευή
• Το κέντρο βάρους να είναι χαμηλά
• Χαμηλό κόστος
• Όσο το δυνατόν μικρό χρόνο εκτύπωσης (μέχρι στιγμής το έχουμε καταφέρει στις ~3h:50min)
• Αντοχή στη χρήση από μαθητές Γυμνασίου-Λυκείου
• Python – Scratch

Προβλήματα που παρουσιάστηκαν:

1. Όταν τελείωσε το νήμα, που μας έδωσαν από ΕΛ.Λ.Α.Κ., και πήγα να βάλω το νέο – επιλύθηκε με “ίσιωμα” της άκρης του νέου νήματος.
2. “Μπούκωσε” η κεφαλή εκτύπωσης – επιλύθηκε με θέρμανση της κεφαλής σε λίγο υψηλότερη θερμοκρασία.
3. Κακής ποιότητας εκτύπωση  – επιλύθηκε με ρύθμιση της επιφάνειας εκτύπωσης.
4. Πρόβλημα στην επικοινωνία υπολογιστή-εκτυπωτή. Χαλαρή σύνδεση των 2 καλωδίων της αντίστασης κεφαλής στο Raspberry Pi – επιλύθηκε με σφίξιμο της σύνδεσης.
5. Όταν πήγα να εκτυπώσω μετά το Πάσχα διαπίστωσα ότι η εκτύπωση “διαλυόταν”, όταν τύπωνε στο κέντρο. Μετά από αρκετές δοκιμές ανακάλυψα ότι είχε πρόβλημα το “τραπέζι” – δεν επιλύθηκε

 Έντυπο/Ψηφιακό Υλικό που χρησιμοποιήσαμε/βρήκαμε:

• https://www.tinkercad.com
• http://www.thingiverse.com (επειδή δεν περιέχει διαφημίσεις ή/και “άλλου” είδους ψηφιακό υλικό)
• 3D Printing for Dummies (βιβλίο)
• The Invent To Learn Guide to 3D Printing in the Classroom: Recipes for Success (βιβλίο)
• Low-cost 3D Printing for Science, Education and Sustainable Development (βιβλίο)
• Print Quality Troubleshooting Guide
• Essential tools for every 3D printing professional | Ultimaker: 3D Printers
• Η 3d εκτύπωση ως μέσο διδασκαλίας φυσικής και μαθηματικών: Το παράδειγμα του μπουκαλιού-πυραύλου
• τρισδιάστατοι εκτυπωτές – Λειτουργία και χρήση

Υλικά/εργαλεία που χρησιμοποιήσαμε:

• δύο καρούλια νήμα PLA 2,85mm/750gr σε χρώμα light green
• ένα καρούλι νήμα PLA 3mm/1Kg σε χρώμα μπλε (μας περίσσεψε και το επιστρέψαμε μαζί με τον εκτυπωτή)
• Μπλε χαρτοταινία (50mm x 40m)
• μια σπάτουλα
• ένα κοπίδι (ή φαλτσέτα)
• ένα ψαλίδι
• παχύμετρο
• πολύμπριζο και μπαλαντέζα
• κινούμενο τραπέζι

Η παρουσίαση στην εκδήλωση που πραγματοποιήθηκε την Παρασκευή 9/6/2017 – 18:00 στο Innovathens (Πειραιώς 100 – Αθήνα) και εδώ όλες οι παρουσιάσεις.

Ευχαριστούμε την ΕΛΛΑΚ για τον δανεισμό του 3D εκτυπωτή για να γνωρίσουν οι μαθητές μας, και όχι μόνο, τις δυνατότητες που μας παρέχει.