Создание 3D-модели-конструктора «Клетка»

Цель

Создание и печать 3D-модели биологической клетки, которую можно использовать на уроках биологии как образовательный конструктор.

Задачи

1. Изучить строение биологической клетки.
2. Освоить основные приёмы работы и инструменты программы 3D-графики.
3. Научиться создавать 3D-модели.
4. Разработать модель биологической клетки и распечатать её на 3D-принтере.
5. Рассчитать экономические показатели себестоимости конструктора.
6. Провести апробацию конструктора клетки на уроках биологии в 5-х классах.

Описание

Процесс моделирования сводится к оперированию примитивами и формированию из них 3D-моделей. Примитивы являются строительными блоками, пользователи могут постепенно наращивать их для формирования моделей: от простых − до более сложных и детализированных. TinkerCAD предлагает уже готовые 3D-объекты, чтобы использовать их в процессе моделирования и вдохновляться на создание новых образов. Приложение имеет встроенную галерею готовых оптимизированных для печати 3D-моделей.

Авторы работы не сразу пришли к последней версии модели. Образцом модели послужила клетка, созданная другими учащимися 3-D ручкой. Она имеет шарообразную форму с крышкой, элементы вкладываются в ячейки. Создание такой клетки − достаточно трудоёмкий и длительный процесс.

Использование 3D-принтера упрощает и ускоряет создание клетки.

1 этап

Первая клетка имела шарообразную форму с отсеченным сегментом, в котором просматривались элементы. Эта модель была неразборная, демонстрационная, с основными элементами клетки. Материал для печати PLA − белого цвета.

2 этап

Форма клетки − шарообразная, разборная. Авторы поняли, что эта модель неудобна. Во-первых, время печати одного корпуса − около 10 часов. Во-вторых − большой расход пластика. В связи с этим было принято решение изменить форму клетки.

3 этап

Форма клетки − плоская, в виде блюда с бортами, в которое помещаются органоиды. Авторы столкнулись с очередной проблемой. Элементы клетки не умещались в свои «гнёзда». Пришлось принять новое конструктивное решение.

4 этап

Форма клетки − плоская, «гнёзда» для вставки органоидов − упрощённые. Общее время печати основы и органоидов уменьшилось до 6,5 часов.

Результат

Авторы собрали 3D-принтер, освоили программу TinkerCAD, разработали модель клетки-конструктора, создали модель-конструктор «Клетка» и апробировали её на уроке биологии в 5-м классе.

Оснащение и оборудование

Оборудование:

Расходный материал (материал для печати):

1. 3D-принтер Prusa i3 Hephestos
2. Компьютер Lenovo G580

Расходный материал (материал для печати):

1. WOOD PLA
2.  PLA White
3. FLEXIBLE

Перспективы развития работы

Модель-конструктор «Клетка», созданный авторами, может быть использован на уроках биологии как дидактический инструмент.

Награды/достижения

Московский городской конкурс исследовательских и проектных работ, школьный этап − победитель.

Московский городской конкурс исследовательских и проектных работ, межрайонный этап − участник.

Московский городской конкурс исследовательских и проектных работ, городской этап − участник.

XXVIII Открытая московская инженерная конференция школьников «ПОТЕНЦИАЛ» − участник.

Научно-практическая конференция «Инженеры будущего» − призёр.