3D printede ispindeforme

INDLEDNING

Dette forløb tager udgangspunkt i et matematisk rumfangsforløb. Eleverne skal lære at beregne rumfang af geometriske figurer (fx kugler, kasser, cylindre, kegler mm).

Eleverne skal ved hjælp af programmet TinkerCad designe geometriske figurer. Først er der tale om enkle geometriske figurer og senere i forløbet er der tale om sammensatte geometriske figurer.

Når de geometriske figurer er skabt i TinkerCad, kan enkelte figurer 3D printes. Inden der printes skal eleverne også have lært at konvertere til stl.format og lagre filen enten på USB eller SD-card. Eleverne skal også lære at slice deres design i Prusa Slicer. Og sluttelig lære at printe deres design på en 3D MiniPrusa printer.

Den første opgave er af matematisk art, hvor der overordnet skal arbejdes med det matematiske begreb rumfang.

Der udleveres almindelige matematisk rumfangsberegning opgaver. Forløbet starter med rumfangsberegning af kasser. Dernæst går vi i gang med rumfangsberegning af andre geometriske former såsom cylindre, kegler og kugler. Til denne del af forløbet udleveres en formelsamling.

 

DESIGNDELEN

Designdelen af forløbet er ispinde-fabrikation. Det skal forstås på følgende måde:

Eleverne får til opgave, at de skal designe en ispind-skabelon/form som skal have et bestemt rumfang. I dette tilfælde 75ml svarende til 75 cm3.

I denne del af opgaven er det elevernes fantasi/forestilling om, hvordan deres ispindeform skal designes. Der er dog 2 forbehold. Ispindeformen skal være sammensat af mindst 2 geometriske figurer og figuren skal have et rumfang på netop 75 ml/75 cm3.

Eleverne skal i programmet TinkerCad udvælge geometriske figurer ud fra de figurer TinkerCad i deres programflade stiller til rådighed.

Når ispindeformen er skabt skal der fyldes en flydende is masse i formen. Ismassen er fremstillet ud fra bilaget isopskrifter.

Ismassen påfyldes elevens egen designede isforme og formene sættes i fryseren. 

 

LEKTIONSPLAN

Feltstudie af materialer 10 minutter: Ved en “materiale-buffet" skal eleverne i grupper undersøge og opdage forskellige typer materialer (f.eks. stof, skumplast, træ, finér, filament, perler, garn, vinyl, ståltråd, vat/fyld). Feltstudie af dyr 20 minutter: Hver gruppe udfylder felterne på arbejdsarket “Dyrearter” (i A3). Fisk, padder krybdyr, fugle, pattedyr - 10 dyr i hver. Hver gruppe udvælger 5 dyr fra arket og “parrer” dem med et eller flere materialer fra “buffeten”.

 

Lektion 1: (45 minutter) 

Dette forløb omhandlende design af 3D printet ispindeforme starter med at begrebet Rumfang introduceres for eleverne.

Vi starter helt klassisk med at beregne rumfang af kasser.

Underviseren har medbragt 3 forskellige papkasser.Eleverne skal nu tegne omridset af kassen (der indtegnes længde og bredde) på et papir. Der sættes mål på tegningen og højden af kassemodellen noteres på papiret.

Derefter beregnes rumfanget af kasserne. 

 

Lektion 2: (45 minutter) 

I denne lektion arbejder vi videre med det matematiske begreb rumfang. 

Eleverne får udleveret et opgaveark, hvor de skal beregne rumfanget af nogle kasser, hvor målene kassens sider er opgivet. 

Der er to typer opgaver.

Den ene opgave skal eleverne multiplicere kassens sider, så rumfanget bliver regnet ud.

Den anden type opgave består af, at eleverne kender kassens rumfang, men mangler et sidemål (fx kassens højde). 

Opgaven er vedhæftet i denne forløbsbeskrivelse, som bilag 1 og 2. 

 

Lektion 3: (45 minutter)

I denne lektion introduceres computerprogrammet TinkerCad og 3D-Printeren. 

I TinkerCad skal eleverne nu designe kasser med et bestemt rumfang. 

De første par eksempler laves af underviser på whiteboard, hvor eleverne gradvist bliver vejledt. 

Efterhånden som eleverne bliver fortrolige med kassedesign i TinkerCad, introduceres eleverne til programmet Prusa Slicer og 3D-printeren. 

Så går vi i gang med at gemme elevernes designs i TinkerCad til formatet .stl-fil. 

Elevernes designs, nu i en .stl-fil, gemmes på et USB-stik og indsættes nu i 3D-printeren.

Så skal programmet Prusa Slicer introduceres til eleverne. 

I det næste trin af forløbet undervises eleverne i de helt basale ting i anvendelsen af en 3D printer, såsom:  hvordan tændes printeren, hvordan man loader/unloader man filament i printeren. 

Så skal der printes udvalgte kasse-designs. 

Eksempler på hvordan kasser kan designes af i TinkerCad samt en lille guide i anvendelse af PrusaSlicer er vedhæftet som bilag 3 og 4.  

Afhængig af hvor mange 3D printere skolen har til rådighed, vil denne lektion variere i tid. 

 

Lektion 4 og 5  (90 minutter)

Beregning af rumfang af geometriske figurer - kegler, halvkugler og prismer. 

Efter introduktion af beregning af rumfang af disse nye figurer, udleveres der nye opgaver, som illustrerer de nye rumfangsformater. 

I denne lektion stilles der også lige skarpt på forløbets formål; nemlig at designe en ispindeform, som netop har et rumfang på 75 ml.

 

Lektion 6 (45 minutter)

I denne lektion skal de nye geometriske forme slices i Prusa Slicer programmet og udprintes.

 

Lektion 7: (45 minutter)

I denne lektion skal der produceres en flydende ismasse. Opskriften er vedhæftet. Underviser har indkøbt ingredienserne. Eleverne laver selv ismassen og fylder denne i de 3D printede isforme.

Ispindeformene er designet således, at der er en særskilt  printet bund til hver form. I dette låg er der også designet et hul til ispinden.

Ispindeformene og den flydende ismasse kommer nu i en fryser, hvor de fryses ned natten over.  Næste dag, hvor eleverne møder ind, er isen frossen og klar til at spises. 

 

AFRUNDING

Dette forløb er en god kombination af at knytte et matematisk begreb som rumfang til anvendelsen af 3D printer teknologi. 

Ved at printe/levendegøre et rumfang af en geometrisk figur bliver rumfangsbegrebet mere tydeligt og virkeligt i elevernes verden. 

Emnet rumfang er meget bredt. Herfra anbefales det, at forløbets trin 1, 2 og 3 anvendes på mellemtrinet i skolen. Forløbets trin 4, 5 og 6 anvendes nok bedst i udskolingen, da beregningen af de geometriske figurer bliver/kan blive mere komplekse. 

Undervisningsforløbet vedrørende computer- programmerne TinkerCad og PrusaSlicer kan tages op allerede på mellemtrinet i skolen. Det samme gælder for den helt basale anvendelse af en 3D printer.