Разработка и изготовление методом FDM-печати модели прототипа «Ополаскиватель для химической посуды» при помощи систем быстрого прототипирования

Актуальность

В современном мире в приоритете в любой области науки, технологии, жизни стоят экономия времени и сил, а также бережное отношение к окружающей среде. Ежедневно в школьном кабинете химии проходят лабораторные и практические работы, в ходе которых учащиеся используют лабораторную стеклянную посуду: пробирки, конические и круглодонные колбы, химические стаканы и т.д. Лабораторная посуда не является одноразовой и подлежит мойке.

Тщательно вымытая и высушенная посуда будет гарантом качества проведённых опытов. Но за 20 минут перемены иногда не получается вымыть посуду в полном объёме, а тем более высушить, поэтому было необходимо найти способ для ускорения этого процесса механическим, а ещё лучше автоматическим путём, но при этом посуда должна быть чистой, без остатков не только загрязнений, но и моющих средств.

Цель

Разработать прототип модели ополаскивателя для химической посуды, с помощью которого можно сократить время мытья посуды и объём потребляемой воды.

Задачи

1. Анализ ситуации с уборкой рабочего места в школьной химической лаборатории после проведения лабораторных опытов учащимися.
2. Поиск и разработка вариантов решений проблемы мытья химической посуды.
3. Выбор наиболее оптимального решения с применением метода FDM-печати.
4. Внедрение выбранного варианта в эксплуатацию.

Оснащение и оборудование, использованное при создании работы

• Персональный компьютер с установленным ПО (программа Autodesk Fusion 360)
• 3D-принтер Picasso designer

Описание

Перед началом работы над проектом автор проанализировал процесс мытья лабораторной посуды в условиях школьной лаборатории. Исследование показало, что ежедневно необходимо мыть большое количество химической посуды, используя ерши разного диаметра и моющее средство, при этом для смыва средства и ополаскивания посуды необходимо затрачивать большое количество воды: за один приём около 20 л (затраты школы при использовании воды для мытья лабораторной посуды).

На начальном этапе автор проанализировал ситуацию в лаборатории и попытался найти на рынке решение этой проблемы. На первом этапе автор определился с технологией мытья, при изучении процессов оптимизации и автоматизации мойки посуды автор обратил внимание на стаканомойки СМ-3П, которые изготавливались на Ленинградском заводе торгового машиностроения и применялись в автоматах для продажи газированной воды.

На следующем этапе автор для модели прототипа методом FDM-печати разработал чертежи деталей в Autodesk Fusion 360. После чего отправил модель на 3D-принтер.

На завершающем этапе были произведены расчёты затрат школой финансов на мытьё химической посуды до и после внедрения модели в эксплуатацию. Высчитали себестоимость данного изделия. Была разработана и напечатана модель прототипа «Ополаскиватель для химической посуды», которая представляет собой штурвал из ABS-пластика и чаши из того же материала. Прототип схож с уже существующими ополаскивателями, но значительно дешевле.

Результаты работы/выводы

Разработанный прототип ополаскивателя экономичен в производстве и уменьшает количество потребляемой воды на 10%. В ходе дальнейших доработок мы собираемся уменьшить количество потребляемой воды до 30–40 литров, что сэкономит около 1185,64 р.

Перспективы использования результатов работы

Запланировано подключение модели к школьному водопроводу, в ходе чего будут выявлены недоработки, которые будут исправлены.

Сотрудничество с вузом/учреждением при создании работы

ФГБОУ ВО РГАУ-МСХА им. К.А. Тимирязева

Награды/достижения (в каких конкурсах и с какими результатами выставлялась ранее эта работа)

Открытая московская инженерная конференция школьников «Потенциал» – участник

Мнение автора

«Данная работа является выгодным решением для образовательных организаций, что позволит сэкономить средства в будущем на затраты воды при мытье химической посуды. Устройство простое в производстве, применении, а также в монтаже и демонтаже в школьной лаборатории при подключении к водопроводу.

Городской образовательный проект «Инженерный класс в московской школе» открывает огромные возможности как для обучающихся, так и для учителей для реализации творческого потенциала. Свои таланты можно проявить в различных направлениях при проектировании и внедрении в учебный процесс различных технических новинок.

Открытая городская научно-практическая конференция «Инженеры будущего» открывает возможность знакомства с интересными идеями, разработками участников, позволяет прочувствовать конкуренцию, помогает отточить мастерство публичных выступлений и мотивирует на дальнейшее развитие»