Docenteninformatie. Lespakket: Een reis door de wereld van 3D printen. Een reis door de wereld van 3D Printen 1

Transcriptie

1 Docenteninformatie Lespakket: Een reis door de wereld van 3D printen Een reis door de wereld van 3D Printen 1

2 Voorwoord 3D printen is aan een snelle opmars bezig. Het is bijna niet te geloven dat de techniek al zo n 25 jaar bestaat. De laatste jaren komt het in een stroomversnelling en op allerlei terreinen in het leven komen we 3D print technieken tegen. Als onderwijs kun je dan ook niet achterblijven en moet je leerlingen kennis laten maken met de techniek en de mogelijkheden van het 3D printen. Met het 3D printen komt een nieuwe vorm van creativiteit de school binnen waarbij leerlingen tot verrassende prestaties worden aangezet. Het is prachtig om te ervaren waartoe leerlingen allemaal in staat zijn als je ze uitdaagt en de mogelijkheid geeft iets te ontwerpen dat ook nog echt door hen te maken is. Als docent moet je vooral de leerling de ruimte geven, je bent snel een beperkende factor als je vanuit je eigen denkkaders opdrachten formuleert voor de leerlingen. Het heeft mij verbaasd met welke ideeën leerlingen komen en waartoe ze in staat zijn. Ga ook de uitdaging aan en geef je leerlingen en jezelf de kans om te genieten van dit interessante proces! Eduard Kooij Docent bij het Jacobus Fruytiercollege, te Apeldoorn. Een reis door de wereld van 3D Printen 2

3 Docenteninformatie Opzet Uitgangspunt is dat een leerling leert denken vanuit een ontwerpcyclus: - iets bedenken; - dit op papier schetsen en vorm geven; - de schets bespreken met medeleerlingen of de docent om tot verbeteringen te komen; - de schets tekenen met een 3D CAD-programma; - het ontwerp maken (met een 3D-printer). Na het uitwerken van deze les, in combinatie met het 3D-CAD tekenen, is de leerling in staat om: - met behulp van een ontwerpcyclus een (eenvoudig) ontwerp te maken; - een (eenvoudig) ontwerp te tekenen met 3D-CAD software; - een (eenvoudig) product te maken met behulp van een 3D-printer. Geschikt voor Dit lespakket is geschikt voor leerlingen van het VMBO en technasium en past bij het nieuwe examenprogramma PIE (Produceren, Installeren en Energie), dat zal ingaan vanaf september De les dekt een belangrijk deel van profieldeel 1 Ontwerpen en Maken. Het lespakket is ook uitstekend toe te passen binnen de huidige exameneisen van het VMBO, waarbinnen met behulp van 3D CAD software een eenvoudige tekening moet worden gemaakt. Dit lespakket is ook te gebruiken door bijvoorbeeld leerlingen van het Technasium, binnen het vak onderzoek en ontwerpen, eventueel voor hun profielwerkstuk. Voordat leerlingen met deze les aan de slag kunnen, moeten ze leren werken met een 3D CAD programma waarin zij een ontwerp moeten maken. Voorbeelden van geschikte programma s zijn Solid Edge, Solid Works, Inventor en SketchUp. Bij dit lesprogramma wordt als voorbeeld het programma TinkerCAD gebruikt. Hiervan is een handleiding bijgevoegd. Tinkercad is een gratis programma dat te downloaden is via Dit programma is te vervangen door elk ander 3D CAD tekenprogramma. Eén eis aan het CAD programma is dat het ontwerp moet worden opgeslagen als.stl bestand zodat dit door de 3D-printersoftware is te lezen. Dit kan met de meeste CAD programma s. Benodigdheden - Leapfrog Creatr 3D-printer - Simplify3D printsoftware - Filamenten (printmaterialen): ABS of PLA - Printstickers - 3D-Ontwerpprogramma (CAD programma) (bijvoorbeeld SolidWorks, Solid Edge, AutoCAD, TinkerCAD) - Computer - Leraren USB-Stick Een reis door de wereld van 3D Printen 3

4 - Lespakket Een reis door de wereld van 3D printen. - Internetverbinding : Firefox of chrome als browser (indien je gebruik wilt maken van Tinkercad) Let op: Tinkercad werkt alleen in Firefox en Google Chrome. Om de lessen soepel te laten verlopen raden we aan om accounts te maken voor de (groepen) leerlingen en het gebruikte model beschikbaar te maken (Importeer de Leapfrog tutorial frog van de usb stick). Een reis door de wereld van 3D Printen 4

5 Indeling lesuren en docentenbegeleiding Het lespakket bestaat uit 2 onderdelen die zijn opgedeeld in verschillende sub-thema s. Het eerste onderdeel 3D modelleren met Tinkercad bestaat uit de volgende delen: 1. Tutorial Tinkercad: hierin leren leerlingen stap voor stap werken met het CAD programma (3D tekenprogramma) genaamd Tinkercad. 2. Ontwerp opdrachten: Leerlingen gaan hun kennis van Tinkercad toepassen en daarbij verschillende 3D-tekeningen zelfstandig maken. Het tweede deel Een werkstuk ontwerpen en maken met de Leapfrog Creatr bestaat uit de volgende delen: 1. Basiskennis 3D printen: Leerlingen leren wat 3D printen is, waarvoor het wordt gebruikt en wat ontwerpen is. 2. Tutorial Simplify3D Software: hierin leren leerlingen de benodigde software beheersen om een 3D-tekening te kunnen printen met de Creatr. 3. Creatr Dual Extruder voorbereiden: de printer wordt onderzocht en voorbereid om te gaan printen. 4. Ontwerp opdrachten: Leerlingen gaan hun kennis van Tinkercad en Simplify3D toepassen en een vraagstuk oplossen. Ze werken volgens de ontwerpcyclus en maken uiteindelijk een zelf ontworpen 3D print. Deel 1 is wellicht al bij eerdere lessen over 3D-modelleren aan de orde komen. In dat geval kan de leraar er voor kiezen direct naar Een werkstuk ontwerpen en maken met de Leapfrog Creatr te gaan. Bij het doorwerken van deze lesbrief moet de leerling een aantal stappen zelfstandig doorlopen. Bij een aantal stappen heeft hij de inbreng van de docent nodig. Dit wordt aangegeven met de volgende iconen: Zelfstandig uitvoeren van de opdracht De leraar kijkt het werk na Moeilijk: vraag je leraar om hulp als dit nodig is Een reis door de wereld van 3D Printen 5

6 Overzicht lessen, inclusief lesuren en rol van begeleider Lesdeel Opdracht: Lesuren: Begeleiding docent: Begeleiding 3D modelleren in Tinkercad Deel 1: Tutorial Tinkercad 3D modelleren in Tinkercad Deel 2: Ontwerp opdrachten Een werkstuk ontwerpen en maken met de Leapfrog Creatr Deel 1: Basiskennis 3D printen (pagina 7) 3 uur - leerlingaccounts voor Tinkercad - tutorial frog beschikbaar stellen - introductie geven over het werken met tinkercad - printer voorbereid hebben met filament en print sticker Model met twee kleuren 3D printen (pagina 20) Test je Tinkercadkennis (pagina 26) Ontwerpen en maken (pagina 31) 1 uur - met leerlingen hoofdstuk model met twee kleuren 3D printen behandelen - leerlingen voeren zelfstandig opdracht tol ontwerpen uit. 2 uur - opdrachten klassikaal doornemen en leerlingen assisteren als ze bij deze zelfstandige opdracht vragen hebben. - Lees klassikaal de eerste alinea s door van het hoofdstuk ontwerpen en maken. Behandel de volgende vragen: Kun je een voorbeeld geven van een product dat functioneel ontworpen is? Kun je een voorbeeld geven van een product dat een probleem heeft opgelost? Kun je een voorbeeld geven van een product dat puur esthetisch ontworpen is? Kan een product zowel functioneel zijn, een probleem oplossen als mooi zijn? Waarom? Laat de leerlingen bij elk antwoord een afbeelding zoeken. - Lees vervolgens de laatste alinea s door en geef uitleg over wat de leerlingen gaan leren 1 uur Een reis door de wereld van 3D Printen 6

7 Wat is 3D printen (pagina 32) 1 uur - Laat de leerling het hoofstuk lezen Wat is 3D-printen. Behandel daarna klassikaal de vragen: De Creatr print met Thermoplastic. Waar denk je dat deze naam vandaan komt? Wat zou het grootste voordeel zijn van printen met plastic? Wat heb jij in het nieuws gezien over 3D printen? Kun jij nog meer voordelen bedenken? 3D Printen, waar wordt dat gebruikt (pagina 35) 1 uur - Behandel klassikaal het hoofdstuk 3D printen, waar wordt dat gebruikt? en geef leerlingen uitleg over de huiswerkopdracht. Geef ze in de les tijd om informatie te zoeken. Geef ze als huiswerk deel 2: presenteren. Huiswerk: Speurtocht 3D printen Een werkstuk ontwerpen en maken met de Leapfrog Creatr Deel 2: Tutorial Simplify3D software Deel 1: De leerlingen gaan zelf opzoek naar andere beroepen waarbij 3D printen kan worden gebruikt. Ze bedenken zelf waarom hierbij 3D printen wordt gebruikt boven andere productiemethoden. - Behandel het huiswerk in de les: laat de leerlingen hun korte presentatie houden. Deel 2: De leerlingen geven een korte presentatie (3 ) voor de klas over hun bevindingen. (pagina 37) 2 uur - Een model om te importeren - Vragen beantwoorden - Stappen controleren - Eventueel delen klassikaal toelichten Optioneel: Expert Extra s. Dit zijn twee hoofdstukken over het maken van verschillende printprocessen voor verschillende lagen en het printen in 2 kleuren. Leerlingen die de stof vlot oppakken kunnen zich hierin verdiepen. 1 uur Een reis door de wereld van 3D Printen 7

8 Een werkstuk ontwerpen en maken met de Leapfrog Creatr Onderdelen van de printer vinden. (pagina 53) - Laat de leerlingen de onderdelen van de printer aanwijzen. Kunnen ze ook vertellen waarvoor deze onderdelen dienen? Deel 3: Creatr Dual Extruder voorbereiden Print sticker vervangen 15 - Leg klassikaal uit wat een print sticker is en waar het voor dient. 15 (pagina 55) - Laat de leerlingen een print sticker plaatsen, of wanneer beschadigd is vervangen. Printer voorbereiden & printen (pagina 56) 15 - Leerlingen gaan zelfstandig filament inladen en doorvoeren. Controleer of ze dit juist hebben gedaan. 15 Een werkstuk ontwerpen en maken met de Leapfrog Creatr Deel 4: Ontwerp opdrachten (pagina 58) Totaal 3 uur en - Leg uit wat er van de leerlingen verwacht wordt en hoe ze werken volgens de ontwerp cyclus 1. Nadenken over het ontwerp en dit schetsen op papier 2. Het ontwerp bespreken met de leraar en laten goedkeuren 3. Een digitaal model maken in een CAD programma 4. Het digitale model bespreken met de leraar en laten goedkeuren 5. Het model 3D printen 1 uur 1. Nadenken over het ontwerp en dit schetsen op papier - Wees beschikbaar voor vragen van leerlingen over hun ontwerp. 2. Het ontwerp bespreken met de leraar en laten goedkeuren - Beoordeel het ontwerp op maakbaarheid en of het voldoet aan de ontwerpeisen 1 uur 3. Een digitaal model maken in een CAD programma - Wees beschikbaar voor vragen van leerlingen over hun ontwerp. Totaal 2 uur en Een reis door de wereld van 3D Printen 8

9 Totaal 15 uren 4. Het digitale model bespreken met de leraar en laten goedkeuren - Beoordeel of het digitale model en het originele ontwerp overeen komen. 5. Het model 3D printen - Laat de leerlingen kun model printen en eventueel verbeteren. Tip: kies een X aantal beste ontwerpen om te printen i.p.v. alle ontwerpen om tijd te besparen. Bij het uitprinten van alle ontwerpen wordt aangeraden hiervoor een printschema op te zetten. Een reis door de wereld van 3D Printen 9

10 Notities Een reis door de wereld van 3D Printen 10

11 Notities Een reis door de wereld van 3D Printen 11

12 Een reis door Leapfrog de wereld 3D Printers van 3D Printen 12