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创客教育:父女自制国内首条3D打印遥控帆船
作者:佚名  来源:网络  时间:2017-4-14 14:55:48

【编者注】本文由上海宝山少科站供稿采编,文中来自上海市宝山区实验小学的杨严同学i3DOne青少年三维创意社区的“校园创客”,她用3D One设计出许多优秀的3D模型作品。此次她与爸爸再次用3D One设计出一米级遥控帆船并3D打印出来试航成功,不仅节省了费用,也开拓了更多3D创意思路,真正将创客教育应用到实际生活中。

在宝山区有一对创客父女。爸爸杨江军是宝山区杨帆航海模型俱乐部的一位优秀教练,带领运动员在全国青少年锦标赛、全国航海模型锦标赛等各大赛事中获得优异成绩。他也是“家庭创客行动”和“创客教育”的实践者,用3D设计和3D打印的方式,制作的模型船体成为国内第一条“3D打印一米级”遥控帆船,并在2016中国杯帆船赛首试成功。宝山区实施的“家庭创客行动”,将创客文化植根于家庭,将创新基因通过家庭文化孕育与传承。

年轻时的杨江军,是宝山区第二少体校航海模型队的运动员,他曾多次代表学校参加航海模型比赛,对帆船构造、航海行驶相当有研究。“我们所熟知的传统遥控帆船,在材质上最早选用的是木质构架。木质材料强度较低,不耐水,现在市面上流行的是玻璃钢工艺,需要手工制作实体模具,工序繁琐、误差较大、不易修改,制作完成一艘一米级遥控帆船多则半年,少则3个月。”杨江军说,因为制作成本较高,购买一艘至少3至5万元,如此高昂的价格对于航海模型队是一笔不小的开销,令他着实头痛。

2013年,3D打印技术以低成本、短周期、高精度的优势,在国内迅速升温。2年后,宝山区首创“家庭创客行动”,宝山区青少年科学技术指导站与中国儿童中心等单位联合推广“家庭创客行动”,鼓励每家每户创建家庭创客工作坊,让孩子天马行空的想法获得真正实现。与此同时,区少科站引进了3D  创意设计软件和数台能把想法变成现实的3D打印设备,为学生开设公益性的3D打印课程,举办大型家庭创客类活动赠送3D打印设备等活动,让3D打印一步步走出实验室,走入寻常百姓生活。杨江军也成了宝山区青少年科学技术指导站的驻站创客。他经常与站内教师探讨交流3D打印创作问题,在数控加工模型坊中尝试设计制作自己的创意。或许是一种知识技能的迁移,他在学习3D打印创作的过程中突发奇想——是否可以使用3D打印方式制作模型船体?秉着一股闯劲,他给传统制作模型船体来了一次“大换血”。

图 杨严同学接受上海电视台采访,分享船体模型的设计思路

 

杨江军自主研发的3D打印一米级遥控帆船

首先,他对遥控帆船船体的内部结构、外部造型做出精确测量后,在电脑里绘制图形用3D One进行三维设计,大大简化了过去制作实体模具繁琐的步骤;接着是分体打印。不一会儿,船体的前、中、后段从电脑屏幕中跃然于现实之中;然后再进行拼接。一切看似很顺利,但合成之后模型船体在进行下水测试时出现漏水。他立即追根溯源,发现打印材料与拼接时,使用的胶水在耐水性、抗压力和抗冲击力等方面存在不足。于是,他开始在数控加工模型坊里进行不同材料的实验比对,进行了数十次尝试后,最终调配出高密度、耐水性强的3D打印材料——“超级HCPLA”和特制拼接胶水,不仅可以提高粘接强度,而且抗扭性能、耐水耐腐蚀性能均很强。经过2周的设计与制作,一艘自主研发的由3D打印制作的一米级遥控帆船正式出炉。

“与传统制作方式相比,大大缩短了制作时间,成本材料价格在3000元左右。”杨江军说。在深圳举行的2016中国杯帆船赛上,他用自己创作的一米级遥控帆船参加比赛,经历了14米/秒的狂风,首次测试相当成功。他的学生陈嘉祺获得青少年组冠军。他希望,今后还能继续提高遥控模型船的性能。

杨江军带领学生参加各项比赛

“小创客”在动手制作中找到自信

自从杨江军加入“家庭创客行动”,他便携同女儿杨严一起在书房的一角,建立了家庭创客3D打印坊。从开始的一同学习3D打印,到如今互相切磋“技艺”,就读于宝山区实验小学五年级学生杨严,逐渐成为一名3D打印创作的高手。过去,杨严一直在宝山区少科站学习3D打印创作,随后建立的家庭创客3D打印工作坊,带给她更大的创作空间,不仅自己做小小设计师,还能进行“私人订制”。如今,i3DOne青少年三维创意社区已经布满了她的作品,如:七弦琴、妈妈的包等(如下图)。

图 杨严用3D One设计的创意作品

受到父亲的影响,杨严成为一名小创客,将自己许多想法通过3D打印创作出来。在第二届上海市创客新星大赛、第八届上海市模型节上,她的3D创意打印创作项目均获得一等奖。她还带领学校里的同学一起加入到3D打印创作的学习中,不断发挥想象,创造新 “玩意”。

“女儿从小喜欢动手做东西,从中也找到了自信。在学校社团课上,经常有同学向她请教,俨然成了‘小老师’。”在杨江军看来,创客行动促进了孩子全面成长。

 

图 杨江军分享3D One的设计功能

上学期暑假,杨江军又担任起宝山区少科站举办的家庭创客3D打印创作学习班教学,带领更多家庭学习使用3D打印方式制作遥控模型船体。“孩子们看着自己创作的遥控模型船扬帆起航,很有成就感。”杨江军说。

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创客实验室方案

i3DOne青少年三维创意社区

结合3D创意设计软件3D One,为开展创客教育的学校、机构提供3D设计+3D打印的创新课程方案,打造激发青少年创造力的创客社区。


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