Главная / Блог / Применение / 3D-технологии в образовании

3D-технологии в обучении

3D-технологии в образовании
Логотип сайта
21.05.2021

Еще в 60-х годах фантасты предсказывали, что в 21 веке все задачи будут выполнять роботы, даже задачу производства самих себя. И мы двигаемся в сторону этой мечты семимильными шагами: 3D-печать стала доступной и простой в освоении. Поэтому почти каждый человек может купить себе 3D-принтер по цене смартфона и начать творить. Благодаря универсальности 3D-печати, её начали использовать во многих областях: от ракетостроения до стоматологии и даже дизайна. Данная технология не обошла область образования: во многих школах и университетах существуют собственные лаборатории 3D-печати и 3D-моделирования. Вследствие этого появилась отдельная дисциплина «компьютерная графика» и множество олимпиад полностью или частично посвященные 3D-печати.

История появления

Из-за большой стоимости первых принтеров, появившихся еще в 1988 году, они не получили большой популярности ни у производств и компаний, ни у образовательных учреждений. Большинство воспринимали 3D-принтер как ещё один тип станков для исполнения только лишь особых задач. Но в промежутке с 2009 по 2012 года в новостях начали говорить об успехах в мире 3D-печати. В основном данные новости касались открытия методов печати органов. Тогда 3D-принтеры проникли в информационное поле людей и начиная с 2013 года стали активно внедряться в школы и университеты Америки, Великобритании и Японии. Также на это повлияло создание проекта RepRap, позволяющего любому человеку собрать свой 3D-принтер на дому. В России 3D-печать в образовании началась в 2014 с появления Ассоциации 3D образования. Уже в следующем году была проведена первая Всероссийская олимпиада по 3D-технологиям, показавшая большой интерес школьников и преподавателей к данной теме. В последующие годы, из-за нарастающего интереса общества к 3D-печати, многие университеты, такие как МИФИ, МФТИ, МАИ и МГТУ им. Баумана начали закупать промышленные 3D-принтеры для обучения студентов. А в Московском Институте Радиотехники, Электроники и Автоматики появилось отдельное направление обучения, посвящённое аддитивным технологиям в машиностроении.

Отличие от других отраслей

Помимо новизны данной технологии, 3D-печать позволяет создавать уникальные объекты. Например, ранее упомянутый генеративный дизайн возможно изготовить только с помощью 3D-принтеров. Из-за того, что 3D-печать тесно связана с работой с компьютером, многие задачи оптимизированы, то есть нет необходимости изучать всю информации о технологиях 3D-печати, методах моделирования и иные технические детали работы 3D-принтера, чтобы использовать его для своих целей. Но несмотря на простоту, 3D-печать активно исследуется и совершенствуется, чтобы производить всё больше различных вещей за меньшее время и с использованием меньших затрат как по времени, так и по ресурсам. Для любой растущей отрасли необходимы профессионалы, использующие технологию, ведь именно использование 3D-печати в различных отраслях заставляет задавать вопрос «А что ещё я могу напечатать на 3D-принтере». Классические методы производства уже достигли максимальной эффективности, в то время как 3D-печать все еще совершенствуется, при этом превосходя уже существующие методы изготовления деталей. Поэтому в данной области наблюдается нехватка специалистов высокого уровня. Но в случае школьников и студент это является огромным плюсом, ведь изучив данную технологию можно легко найти работу в интересующей области производства и науки.

Применение объемных технологий

Несмотря на новизну и относительно малую эффективность, 3D-печать используется во многих областях, где классические технологии производства достигли своего предела. Например, технологии ракетостроения сильно ограничены необходимостью производства прочных, но лёгких деталей. Эти две характеристики зачастую являются взаимоисключающими. А с внедрением машинного обучения, превосходящего человеческий разум в узких областях, появилась возможность использовать любой материал на пределе его возможностей. Однако производство изделий, разработанных искусственным интеллектом, требует большой точности, чтобы изготовленная деталь полностью совпадала с моделью. Только 3D-печать даёт возможность воплотить компьютерную модель сложной формы в жизнь.

Модель до обработки методом генеративного дизайна и после

Модель до обработки методом генеративного дизайна и после

Универсальность также играет свою роль: основу технологии 3D-печати можно применить в любой сфере жизни, если частично изменить конструкцию и тип материала. Уже сейчас существуют 3D-принтеры для печати домов, протезов и даже еды. Например, российская компания AMT производит промышленные 3D-принтеры для печати зданий и объектов из материала, схожего по характеристикам с цементом. На постройку простейшего здания при использовании ручного труда может уйти вплоть до месяца, в то время как 3D-принтер печатает здание всего за день. К тому же, при постройке дома «по старинке» необходима целая бригада рабочих, в то время как для 3D-принтера понадобится всего один-два человека.

Полностью напечатанный на 3D-принтере дом

Полностью напечатанный на 3D-принтере дом

Применение в образовании

Для использования технологии 3D-печати нужны специалисты. Как и было сказано ранее, обучение любой профессии лучше начинать как можно раньше. Поэтому использование 3D-принтеров в образовании поможет выявить интерес у ученика, а также даст возможность изучить основы технологии. Это уже давно известно людям, поэтому 3D-печать внедряется в образовательные учреждения. Далее мы рассмотрим примеры применения 3D-печати в школах и университетах.

3D-печать в школе

Относительно недавно предмет “информатика” в школе стал больше чем просто рисование “ковриков” в блокноте или обучение основам в офисных программах. Теперь существуют не только особые классы, где на уроках изучают области информационных технологий, применяемых в промышленности, но и отдельные предметы, например ранее упомянутая “компьютерная графика”, где изучают программы для 3D-моделирования. Также существуют ресурсные центры, посвященные 3D-печати, в которых проводят обучение в формате дополнительного образования. Например, в детском технопарке на территории технополиса в рамках проекта “Кванториум” проводятся курсы занятий по теме 3D-печати и 3D-моделирования. Также можно поучаствовать в туре, который познакомит ребёнка с отраслью аддитивных технологий.

3D-печать в образовании_5.jpg

Ещё существуют конкурсы проектов 3DБУМ и 3DБУМ Junior. В них ребенок проходит через все этапы разработки проекта и в конце защищает его, соревнуясь с проектами других участников. В “старшем” конкурсе могут принимать участие ученики средней и старшей школы, а в 3DБУМ Junior предлагается участвовать ученикам младшей школы. За победу в данном конкурсе школа может получить оборудование для лаборатории 3D-печати, а участники, занявшие призовые места, получают дополнительные баллы при поступлении в такие ВУЗы как Московский Политех, Станкин, МИСиС и МАИ. Также, если у участников нет собственного оборудования, производство изделий проходит с помощью ресурсов этих ВУЗов. То есть для участия в данном конкурсе нет необходимости иметь 3D-принтер в школе. Подробнее ознакомится с конкурсом можно на официальном сайте.

3D-печать в образовании_6.jpg

Существует ответвление международного конкурса WorldSkills - JuniorSkills. Основной целью данного конкурса является введение школьников в различные профессии. Одной из компетенцией конкурса является Инженерный дизайн в программах САПР. Перед участием проводятся специальные курсы, на которых школьников обучает работе в программе объемного моделирования, а затем проходит соревнование, в котором необходимо разработать полноценное изделие, подходящее под требование конкурса. Подробнее о конкурсе вы можете прочитать на официальном сайте.

3D-печать в образовании_7.png

В тоже время существует “Всероссийская олимпиада по 3D-технологиям”. Начиная с 2015 года данная олимпиада проходит ежегодно. В ней могут участвовать школьники с 7 по 11 класс. Во время самой олимпиады необходимо за два дня разработать и создать изделие на основе выданного технического задания. Главным отличием от других олимпиад является крайне сжатые сроки и двухэтапная структура. В первом, городском этапе, может участвовать любой школьник. Победители городского этапа имеют право принять участие в Всероссийском этапе, проходящем на территории детского лагеря. Подробности олимпиады вы можете узнать на официальном сайте Ассоциации 3D образования.

3D-печать в образовании_8.jpg

3D-печать в университетах

Так как любой ВУЗ является местом получения профессионального образования, то и изучение технологии 3D-печати происходит на профессиональном уровне. Во многих технических вузах существуют отдельный предмет, полностью посвященный 3D-печати и 3D-моделированию, а в некоторых ВУЗах этому посвящено отдельное направление. Но помимо этого существуют конкурсы и чемпионаты. Например, международный чемпионат WorldSkills. Как и в ранее упомянутом JuniorSkills, в данном чемпионате присутствует направление “Промышленный дизайн”, в котором юным специалистам предлагается показать свое мастерство в объемном моделировании.

3D-печать в образовании_9.png

Многие компании, разрабатывающие профессиональное ПО для 3D-моделирования предоставляют возможность проходить учебную практику у них. А компания Аскон, главной разработкой которой является САПР Компас-3D, предоставляет бесплатную лицензию на время обучения.

Нынешняя ситуация

Как можно заметить по предыдущим примерам, 3D-печать только начинает свой путь в образовании и крупной промышленности. Но благодаря этому можно легко влиться в мир 3D-технологий. Но интерес людей в данной области только растёт: как показывает социальный опрос, 51,7% опрошенных интересуются технологией 3D-печати. Причиной этому служит не только множество новостей с кричащими заголовками, но и “сарафанное радио”, ведь теперь 3D-принтер можно встретить во многих местах. При этом, не столь важно, для чего именно используется 3D-принтер, важнее само его присутствие в обыденной жизни людей.

Перспективы развития

Как уже говорилось ранее, для подготовки новых специалистов, необходимо уже сейчас наращивать темпы обучения школьников и студентов в данной области. В США уже появилась и активно используется методика образования STEM (Science, Technology, Engineering and Math, перевод: Наука, Технология, Инжиниринг и Математика). Основой данной методики является обучение не столько самой науке, сколько изучением прикладного применения наук.

3D-печать в образовании_10.png

Нашим аналогом данной методике является введение Инженерных классов в школы. В них большее время посвящено изучением естественных наук, а также добавлены предметы, посвященные практическим применением технологий. Но пока что проект находится на начальном этапе. Учитывая большую успешность проекта, можно с уверенностью сказать, что развитие данной методики только улучшит систему образования, позволив школьнику определится с профессией и начать ее изучение еще в школе, чтобы затем ещё больше увеличивать познания в данной области.

#Применение
Эксперт в области аддитивных и субтрактивных технологий, 3D-оборудования и ЧПУ станков с опытом работы более 10 лет.
Все материалы

Остались вопросы?

Наши специалисты помогут с выбором 3D-оборудования или аксессуаров, проконсультируют по любым вопросам.

Нашли дешевле?

Нашли дешевле?

Ваш запрос успешно отправлен.

Как только он будет обработан, менеджеры нашей компании свяжутся с вами.

Купить в один клик

Запросить КП

Форма программы Trade-in

Добавить отзыв

Заполните форму