Úvod do Průmyslu 4.0-popis

A) Název vzdělávacího programu:  Využití 3D tisku pro výuku principů Průmyslu 4.0

B) Obsah: Podrobný přehled témat výuky a jejich anotace včetně dílčí hodinové dotace:

Tematický blok: Teorie 3D tisku s ohledem na principy Průmyslu 4.0, Tvorba digitálního dvojčete

skládá se ze 2, alternativně pro úsporu času ze 3 částí (celková alokace 4 hodiny)

1.1. Teorie 3D tisku

Z obsahu sekce: Podstata a princip 3D tisku (příklady a srovnání s klasickými technikami); Základní popis a fungování 3D tiskárny; Materiál pro 3D tisk (termoplasty, vlastnosti, způsob použití); Základy práce s 3D perem při tvorbě omalovánky pro 3D pera (litmonky).

 

Cíle sekce

Účastník kurzu:

a) má obecné povědomí o principu 3D tisku, dovede vysvětlit rozdíl mezi klasickou subtraktivní výrobou předmětu a aditivní výrobou 3D tiskem a její výhodu pro využití v Průmyslu 4.0

b) dokáže popsat základní části 3D tiskárny a jejich funkce

c) dovede popsat podstatu a vlastnosti termoplastu a obecné parametry PLA, ABS a PCL materiálů, jejich vlastnosti ve vztahu k 3D tisku a k práci s 3D perem

d) dokáže popsat podstatu práce s D tiskárnou a s 3D perem a v čem se liší klasický 3D tisk objektu od limonkového systému tvorby objektu (3D tisk šablony a následné vyplnění obrázku 3D perem) a jejich výhody a nevýhody pro konstrukční, technické a prakticko-činnostní vzdělávání o Průmyslu 4.0

 

1.2. Interpretace 4. principů Průmyslu 4.0 na Litmonkovém mock‑up konceptu tvorby objektu technologií 3D tisku

Praktická ukázka jednotlivých principů Průmyslu 4.0 na procesu designu reálného objektu a jeho přípravu do 3D tisku – tvorba digitálního dvojčete objektu

 

Z obsahu sekce: Úvod do principů interoperability, informační transparentnosti, technické asistence a decentralizovaného rozhodování s využitím jako Mock-up techniky Litmonkový proces.

Každý princip je interpretován fázemi tvorby produktu 3D technologií podle potřeb reálného světa.

Zjišťování požadavků reálného světa; Digitalizace požadavků; Tvorba digitálního dvojčete; Virtuální prototyping, až po vlastní výrobu objektu; Programy zařízení vhodné pro realizaci jednotlivých kroků.

 

Cíle sekce

Účastník kurzu:

a) dovede vysvětlit podstatu a principy Průmyslu 4.0

b) dovede vysvětlit podstatu digitalizace (znázornění obrazu na PC za pomoci pixelů a jeho nevýhody), princip převodu obrazu na křivky a jeho výhody.

c) orientuje se v odlišných formátech, jpg, svg, STL, gcode a dovede je přiřadit k jednotlivým druhům software (aplikací) v rámci přípravy objektu k 3D tisku

d) dovede podle předlohy narýsovat 2D znázornění jednoduchých objektů (nárys půdorys, bokorys).

e) dovede digitalizovat výkres (nafotit a převést do PC)

f) ovládá jednoduché grafické programy (3D Builder, Inscape, TinkerCad, Doodle3D Transform Creator) do té míry, že dokáže upravit jednoduchý obrázek do příslušného formátu a exportovat ho.

g) orientuje se v programu Slicer (pro virtuální prototyping přípravu objektu k 3D tisku): dokáže upravit výšku omalovánky, rozmístit objekty na plochu, vyslicovat je podle hotových nastavení k 3D tisku a analyzovat objekt, odhalit konstrukční technologické chyby virtuálního objektu

i) orientuje se v nastavení hlavních parametrů tisku, dovede vygenerovat gcode pro 3D tisk

h) dovede spustit 3D tiskárnu a připravit ji k tisku a na dálku ji kontrolovat

 

1.3. Obsluha 3D pera při tvorbě Litmonky (alternativa z důvodů časové úspory)

teoretická příprava na práci s 3D pery při vyplňování omalovánek pro 3D pera (dále litmonky) jako alternativu pro 3D tisk z důvodu úsporu času.

 

Z obsahu sekce: Popis funkcí základních typů 3D per, zásady obsluhy a manipulace s 3D pery různých výrobců, bezpečnost při práci; Principy vyplňování litmonek; Post-tisková úprava litmonky

 

Cíle sekce

Účastník kurzu:

a) dovede popsat základní části 3D pera, jeho funkce a základní odlišnosti různých výrobců (výhody, nevýhody)

b) ovládá zásady bezpečnosti při manipulaci a práci s 3D pery

c) zná zásady údržby 3D per

d) ovládá základní principy vyplňování ploch materiálem, spojování dílů 3D perem

e) zná základní úkony post-tiskové úpravy objektů (vytištěných na 3D tiskárně, vyplněných 3D perem)

 

 

Tematický blok: Nácvik dovedností – praktická část

(4 hodiny).

Z obsahu sekce: Praktické ověření teoretických vlastností, nácvik dovedností, tvorba výrobků podle předlohy i podle vlastního návrhu – plošný objekt, design a výroba krytu na mobil spojováním plošných litmonkových dílů.

 Cíle sekce

Účastník kurzu:

a) prakticky ovládá 3D pera (nahřání, manipulace s tlačítky, výběr režimu vhodného pro daný materiál, vkládání a vyjmutí filamentu), základní údržbu přístroje

b) dokáže na papír zaznamenat základní konstrukční požadavky na výrobek a digitalizovat je. Digitalizovaný objekt dvěma způsoby převést do formátu (STL) pro přípravu k 3D tisku

c) zvládne připravit digitální dvojče objektu, za pomoci slicovacího programu analyzovat připravenost objektu do tisku, případně objekt modifikovat

d) dokáže sestavit požadavky na parametry pro 3D tisk

e) dokáže připravit 3D tiskárnu k tisku, vybrat a spustit tisk zpracovaného souboru (gcode).

 

KK prokáže na dvou typech výrobku

Postup od jednoduchého k náročnému:

a) klasická litmonka (vyplnit, sejmout)

Nakreslit jednoduchý obrázek, digitalizovat ho, vytvořit virtuální objekt ve formátu STL a testovat ho. V alternativní variantě vytvořit a otestovat šablonu – omalovánku pro 3D pera, vytisknout ji na 3D tiskárně. Litmonku vyplnit plastem za pomoci 3D pera a sejmout ji z podložky.

 

b) výroba 3D objektu krytu na mobil podle vlastních požadavků

Zaznamenat požadavky na výrobek podle vlastního smartphone (rozměry, pozice tlačítek a dalších funkcionalit) digitalizovat je aplikovat na připravený virtuální objekt ve formátu STL. Rozmístnit objekty po tiskové ploše v kompaktním 3D modelu (pro 3D tisk doma), ve variantě s využitím „papírových montážních pantů“, nebo jako oddělené díly. Vytisknout oddělené díly na 3D tiskárně, ve variantně vytisknout litmonkové šablony a ty vyplnit plastem za pomoci 3D pera a následně je spojit dohromady do 3D modelu a sejmout jej z podložky.

V případě oddělených dílů kompletně vytištěné části sejmout z podložky a po zaschnutí a post-tiskové úpravě díly za pomoci 3D pera spojit dohromady do 3D modelu.

 

C) Forma:

prezenční

D) Vzdělávací cíl:

Cílem semináře je vybavit účastníky základními teoretickými znalosti pro úvod do Průmyslu 4.0 (principy) – digitální gramotnost a praktickými znalostmi a dovednostmi pro využití 3D tisku a alternativně 3D per pro výrobu objektu v prostředí Průmyslu 4.0 (Polytechnická výchova pro 21. století). Jednotlivé cíle jsou blíže specifikovány u tematických bloků vzdělávacího semináře (viz výše).

E) Hodinová dotace:

8 hodin

F) Cílová skupina:

Maximální počet účastníků je stanoven na 15 osob. Kurz je určen pro pedagogické pracovníky základních škol, pro pracovníky v zájmovém vzdělávání.

 

G) Plánované místo konání: ……………………………………..

 

H) Lektoři:

Martin Šrytr (oba tematické bloky)

autor a konstruktér 3D tiskáren

Ing. Radek Novotný, PhD. (oba tematické bloky)

konzultant, absolvent online kurzů na University of Illinois at Urbana-Champaign:

Specialization in 3D printing – 3D printing Software

https://www.coursera.org/account/accomplishments/verify/N2GQ6B4YLN7Y

Specialization in 3D printing – Application

https://www.coursera.org/account/accomplishments/verify/5RKXRFTB4Q3V

Specialization in 3D printing – Revolution

https://www.coursera.org/account/accomplishments/verify/7BCAMBUSPM9K

 

Blanka Rošická (2. tematický blok – Nácvik dovedností, praktická část)

 

CH) Odborný garant:

et Mgr. Jakub Vlach

 

I) Materiální a technické zabezpečení:

PC s připojením k internetu, tablet / smartphone s digitálním fotoaparátem, dataprojektor, 3D tiskárna, 3D pera, filament pro 3D tisk a 3D pera, psací potřeby, papír, tuhé lepidlo, textilie z přírodního materiálu, nůžky, špachtle, miska s vodou.

 

J) Způsob vyhodnocení akce:

Závěrečná reflexe proběhnutých skupinových i individuálních aktivit, prezentace hotových výrobků.

K) Stanovení organizačních forem výuky:

Kombinace hromadné a kooperativní formy vyučování. Tematické bloky budou složeny vždy nejprve z přednášky a následně z praktické výuky ve skupinách i individuálně. Poměr obou organizačních forem výuky je v poměru 1:1.

L) Účastnický poplatek

2000,- Kč

  M) Technické zabezpečení kurzu:

Hardware:

  • 1x počítač ( notebook ) s nainstalovaným softwarem ( viz software )
  • 1x 3D tiskárna pro tisk Litmonek
  • 1x Smartphone
  • 3D pero ( dle počtu účastníků + 3 rezervní )

Software:

  • Win 10
  • 3D Builder ( freeware )
  • Bitmapový editor ( Gimp, Kreslení apod. freeware)
  • Vektorový editor ( Inscape – freeware )
  • TinkerCad ( freeware )
  • Slic3r ( freeware )