CƠ SỞ DỮ LIỆU KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ TỈNH NGHỆ AN
Nghiên cứu chế tạo giáo cụ trực quan phục vụ giảng dạy STEM bằng công nghệ in 3D
Vừa qua, Cơ quan chủ trì Đại học Quốc gia Hà Nội cùng phối hợp với Chủ nhiệm đề tài Nguyễn Anh Tuấn thực hiện “Nghiên cứu chế tạo giáo cụ trực quan phục vụ giảng dạy STEM bằng công nghệ in 3D” với mục tiêu: Lắp ráp thử nghiệm các máy in 3D FDM cỡ nhỏ sử dụng những linh kiện sẵn có trên thị trường. Tiến hành in thử, khảo sát ảnh hưởng của các thông số vận hành máy in đến chất lượng bản in cuối. Rút ra quy trình từ thiết kế đến hoàn thiện sản phẩm cuối phục vụ việc in ra các giáo cụ trực quan sử dụng trong giảng dạy STEM; Thực hiện việc chế tạo các giáo cụ trực quan giảng dạy STEM, cùng với việc chế tạo nhanh các thiết bị hỗ trợ thí nghiệm vật lý xuất phát từ nhu cầu thực tế.; Đưa ra sáng chế nhằm cải tiến kỹ thuật in 3D FDM dựa trên những kinh nghiệm vận hành thực tế.
Do sự đa dạng của các máy in 3D cỡ nhỏ hiện có trên thị trường, cùng với mẫu thiết kế mã mở khác nhau của loại máy in FDM, bước đầu chúng tôi cần tìm hiểu, lựa chọn công nghệ phù hợp với nhu cầu thực tế đặt ra của đề tài. Căn cứ vào kích thước, độ phân giải, độ chịu lực của các sản phẩm cần in, chúng tôi cần lựa chọn cấu hình máy in phù hợp. Những lựa chọn này cũng phải dựa vào sự sẵn có của các linh kiện máy in hiện có thể tiếp cận trên thực tế.
Bước tiếp theo cần nghiên cứu thiết kế các mô hình 3D trên máy tính phù hợp với nội dung kiến thức giảng dạy theo hướng Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật, và Toán học (Science, Technology, Engineering, and Mathematics - STEM).
Sau đó, tiến hành thử nghiệm, tối ưu hóa các thông số in, để đưa ra quy trình in phù hợp nhất trong việc chế tạo nhanh các mẫu hình đã thiết kế làm giáo cụ giúp giảng dạy trực quan các nội dung kể trên. Lặp lại việc chế tạo nhiều lần để tìm ra giải pháp thiết kế tối ưu, lựa chọn vật liệu in phù hợp, điều chỉnh các thông số in (thời gian, nhiệt độ, tốc độ phun, tốc độ dịch chuyển các trục X, Y, Z…). Nghiên cứu ảnh hưởng của các thông số in tới độ phân giải và chất lượng của sản phẩm 5 cuối. Tiến hành in các sản phẩm và đưa vào sử dụng thực tế để có thông tin phản hồi nhằm hoàn thiện quy trình, cũng như thay đổi thiết kế nếu cần.
Sau quá trình thực hiện đề tài nhóm tác giả đã lắp ráp các máy in 3D dạng FDM, tiến hành thử nghiệm và đưa ra quy trình áp dụng công nghệ in 3D này để làm ra các giáo cụ trực quan giảng dạy STEM, các mô hình tinh thể trong nghiên cứu, cũng như chế tạo nhanh các dụng cụ hỗ trợ nghiên cứu thực nghiệm tại đơn vị. Dựa trên các hoạt động vận hành thực tế, nhóm đã đề xuất và đăng ký sáng chế về hệ thống gia cố độ kết dính lớp cho bản in 3D, cụ thể là sử dụng các chùm tia laze để làm tăng độ kết dính giữa các lớp in trong quá trình in 3D dạng FDM, đăng ký này đã được chấp nhận đơn hợp lệ vào tháng 8 năm 2019. Mọi sản phẩm của đề tài đều đã được hoàn thành đạt hoặc vượt số lượng, chỉ tiêu đã đã đăng ký. Ngoài ra chúng tôi cũng đã chia sẻ kinh nghiệm lắp ráp vận hành máy in 3D cho các đồng nghiệp để áp dụng vào các hoạt động hỗ trợ nghiên cứu cụ thể trong đơn vị./.
Do sự đa dạng của các máy in 3D cỡ nhỏ hiện có trên thị trường, cùng với mẫu thiết kế mã mở khác nhau của loại máy in FDM, bước đầu chúng tôi cần tìm hiểu, lựa chọn công nghệ phù hợp với nhu cầu thực tế đặt ra của đề tài. Căn cứ vào kích thước, độ phân giải, độ chịu lực của các sản phẩm cần in, chúng tôi cần lựa chọn cấu hình máy in phù hợp. Những lựa chọn này cũng phải dựa vào sự sẵn có của các linh kiện máy in hiện có thể tiếp cận trên thực tế.
Bước tiếp theo cần nghiên cứu thiết kế các mô hình 3D trên máy tính phù hợp với nội dung kiến thức giảng dạy theo hướng Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật, và Toán học (Science, Technology, Engineering, and Mathematics - STEM).
Sau đó, tiến hành thử nghiệm, tối ưu hóa các thông số in, để đưa ra quy trình in phù hợp nhất trong việc chế tạo nhanh các mẫu hình đã thiết kế làm giáo cụ giúp giảng dạy trực quan các nội dung kể trên. Lặp lại việc chế tạo nhiều lần để tìm ra giải pháp thiết kế tối ưu, lựa chọn vật liệu in phù hợp, điều chỉnh các thông số in (thời gian, nhiệt độ, tốc độ phun, tốc độ dịch chuyển các trục X, Y, Z…). Nghiên cứu ảnh hưởng của các thông số in tới độ phân giải và chất lượng của sản phẩm 5 cuối. Tiến hành in các sản phẩm và đưa vào sử dụng thực tế để có thông tin phản hồi nhằm hoàn thiện quy trình, cũng như thay đổi thiết kế nếu cần.
Sau quá trình thực hiện đề tài nhóm tác giả đã lắp ráp các máy in 3D dạng FDM, tiến hành thử nghiệm và đưa ra quy trình áp dụng công nghệ in 3D này để làm ra các giáo cụ trực quan giảng dạy STEM, các mô hình tinh thể trong nghiên cứu, cũng như chế tạo nhanh các dụng cụ hỗ trợ nghiên cứu thực nghiệm tại đơn vị. Dựa trên các hoạt động vận hành thực tế, nhóm đã đề xuất và đăng ký sáng chế về hệ thống gia cố độ kết dính lớp cho bản in 3D, cụ thể là sử dụng các chùm tia laze để làm tăng độ kết dính giữa các lớp in trong quá trình in 3D dạng FDM, đăng ký này đã được chấp nhận đơn hợp lệ vào tháng 8 năm 2019. Mọi sản phẩm của đề tài đều đã được hoàn thành đạt hoặc vượt số lượng, chỉ tiêu đã đã đăng ký. Ngoài ra chúng tôi cũng đã chia sẻ kinh nghiệm lắp ráp vận hành máy in 3D cho các đồng nghiệp để áp dụng vào các hoạt động hỗ trợ nghiên cứu cụ thể trong đơn vị./.
Anh Phú (TH)
Ý kiến bạn đọc
Bạn cần đăng nhập với tư cách là Thành viên chính thức để có thể bình luận
