کاربرد پرینتر سه بعدی در آموزش | 7 کاربرد شگفت‌انگیز

در سال‌های اخیر، پرینترهای سه‌بعدی به یکی از ابزارهای نوآورانه و هیجان‌انگیز در صنعت آموزش تبدیل شده‌اند. این تکنولوژی که پیش‌تر تنها در اختیار صنایع بزرگ و پیشرفته بود، اکنون در دسترس معلمان و دانش‌آموزان قرار گرفته و به یکی از ارکان مهم در تسهیل فرایند یادگیری و بهبود خلاقیت دانش آموزان بدل شده است؛ اما پرینترهای سه‌بعدی در آموزش نه‌تنها به تقویت مهارت‌های فنی و بعد خلاقیت دانش‌آموزان کمک می‌کنند، بلکه به آن‌ها امکان می‌دهند تا مفاهیم تئوری و علمی را به‌شکل عینی و عملی تجربه کنند. در ادامه به بررسی کاربرد پرینتر سه بعدی در آموزش می‌پردازیم و همچنین مدل‌های مناسب برای استفاده در محیط‌ های آموزشی را معرفی خواهیم کرد. با ما همراه باشید.

کاربرد پرینتر سه بعدی در آموزش

پرینترهای سه‌بعدی در آموزش می‌توانند به طرق مختلف و در رشته‌های گوناگون به کار گرفته شوند. این فناوری امکانات زیادی برای یادگیری عملی و تعامل‌محور فراهم می‌کند که می‌تواند باعث افزایش مشارکت و انگیزه دانش‌آموزان شود؛ بنابراین انواع کاربرد پرینتر سه‌ بعدی در آموزش عبارت‌اند از:

یادگیری عملی و تجربه‌محور

یکی از مهم‌ترین انواع کاربرد پرینتر سه بعدی در آموزش، ایجاد فرصتی برای یادگیری عملی و تجربه‌محور است. دانش‌آموزان می‌توانند با طراحی و چاپ اشیاء مختلف، مفاهیم پیچیده علمی را بهتر درک کنند. به‌عنوان‌مثال در درس آناتومی می‌توان مدل‌های سه‌بعدی استخوان‌ها و اعضای داخلی بدن را چاپ کرد و به دانش‌آموزان نشان داد تا به‌صورت عملی با ساختار بدن انسان آشنا شوند.

تلفیق علوم مختلف

پرینترهای سه‌بعدی امکان تلفیق علوم مختلف مانند ریاضی، فیزیک و مهندسی را در کلاس فراهم می‌کنند. دانش‌آموزان می‌توانند پروژه‌های مختلفی را با استفاده از این فناوری اجرا کنند که شامل طراحی قطعات مهندسی، آزمایشات فیزیکی یا مدل‌سازی‌های ریاضی است. این نوع یادگیری به دانش‌آموزان کمک می‌کند تا درک عمیق‌تری از ارتباط بین علوم مختلف پیدا کنند و مهارت‌های حل مسئله خود را تقویت کنند.

توسعه خلاقیت و نوآوری

با کاربرد پرینتر سه بعدی در آموزش، دانش‌آموزان می‌توانند هر آنچه در ذهن خود دارند به واقعیت تبدیل کنند. این فناوری به آن‌ها اجازه می‌دهد تا خلاقیت خود را بدون محدودیت به کار بگیرند و ایده‌های جدیدی را به‌صورت عملی تجربه کنند. برای مثال در درس هنر، دانش‌آموزان می‌توانند مدل‌های مختلفی از سازه‌ها یا اشیاء هنری را طراحی و چاپ کنند.

تقویت مهارت‌های همکاری و کار گروهی

استفاده از پرینترهای سه‌بعدی در پروژه‌های گروهی می‌تواند به تقویت مهارت‌های همکاری و کار تیمی دانش‌آموزان کمک کند. آن‌ها می‌توانند با تقسیم وظایف در پروژه‌های چاپ سه‌بعدی، به‌صورت گروهی بر روی طراحی، مدل‌سازی و چاپ اشیاء کار کنند. این فرایند باعث می‌شود تا دانش‌آموزان مهارت‌های ارتباطی و همکاری خود را بهبود ببخشند.

آموزش مفاهیم پیچیده به روش ساده‌تر

یکی دیگر از مزایای کاربرد پرینتر سه بعدی در آموزش، توانایی ساده‌سازی مفاهیم پیچیده است. به‌عنوان‌مثال در درس زمین‌شناسی می‌توان لایه‌های زمین را چاپ کرد تا دانش‌آموزان با ساختار درونی زمین به‌شکل عملی آشنا شوند. یا در درس شیمی، مولکول‌های مختلف به‌شکل سه‌بعدی چاپ می‌شوند تا دانش‌آموزان بتوانند روابط بین اتم‌ها را به‌صورت بصری مشاهده کنند.

ایجاد انگیزه و تعامل بیشتر در کلاس

پرینترهای سه‌بعدی می‌توانند باعث ایجاد انگیزه و تعامل بیشتر در کلاس شوند. دانش‌آموزان با دیدن نتیجه نهایی کار خود؛ یعنی یک شیء سه‌بعدی که خود طراحی کرده‌اند، احساس رضایت و افتخار می‌کنند و این موضوع می‌تواند انگیزه‌ای قوی برای مشارکت بیشتر در فعالیت‌های کلاسی باشد. همچنین، تعامل با این فناوری به دانش‌آموزان اجازه می‌دهد که از یادگیری نظری فاصله بگیرند و به‌صورت عملی مفاهیم را تجربه کنند.

کمک به دانش‌آموزان با نیازهای ویژه

پرینترهای سه‌بعدی می‌توانند به دانش‌آموزانی که نیازهای ویژه دارند نیز کمک کنند. برای مثال، دانش‌آموزانی که دچار مشکلات بینایی هستند می‌توانند با لمس مدل‌های سه‌بعدی به درک بهتری از مفاهیم علمی برسند. همچنین، این فناوری می‌تواند ابزارهای کمکی خاصی برای این دانش‌آموزان تولید کند که به آن‌ها در یادگیری کمک می‌کند.

به نقل از سایت  bcn3d.com درباره استفاده از پرینترهای سه بعدی در مدارس:

3D printers are a 21st-century learning tool that we expect to see in more and more classrooms. As new innovative ways to use this technology continue to grow, so do the applications and benefits to their use  in schools.

پرینترهای سه‌بعدی ابزاری آموزشی برای قرن ۲۱ هستند که انتظار می‌رود در تعداد بیشتری از کلاس‌های درس مورد استفاده قرار گیرند. با گسترش روش‌های نوآورانه برای استفاده از این فناوری، کاربردها و مزایای آن در مدارس نیز افزایش می‌یابد.

در صنعت آموزش از کدام پرینترهای سه‌بعدی استفاده می‌شود؟

برای کاربرد پرینتر سه بعدی در آموزش و استفاده در محیط‌های آموزشی، انتخاب پرینتر سه‌بعدی مناسب بسیار اهمیت دارد. در ادامه به معرفی چند نوع پرینتر سه‌بعدی مناسب برای آموزش می‌پردازیم:

پرینترهای FDM (مدل‌سازی رسوب ذوب‌شده)

پرینتر سه بعدی FDM از محبوب‌ترین و مقرون‌به‌صرفه‌ترین گزینه‌ها برای مدارس و مؤسسات آموزشی هستند. این نوع پرینترها با ذوب و رسوب‌گذاری رشته‌های ترموپلاستیک یا فیلامنت کار می‌کنند و به‌دلیل سادگی در کاربری و هزینه پایین، برای دانش‌آموزانی که تازه با دنیای چاپ سه‌بعدی آشنا می‌شوند، مناسب هستند. این پرینترها معمولاً در بازه قیمتی 1000 تا 4000 دلار قرار دارند و برای چاپ قطعات ساده و آموزشی به کار می‌روند.

به گفته سایت markforged:

Fused Deposition Modeling (FDM^®) or Fused Filament Fabrication (FFF), is one of the most common methods of 3D printing. FDM printers extrude a thermoplastic filament in a series of layers over a build plate to create a three-dimensional object.

مدلسازی رسوب ذوب شده (FDM®) یا ساخت رشته ذوب شده (FFF)، یکی از رایج ترین روش های چاپ سه بعدی است. چاپگرهای FDM یک رشته ترموپلاستیک را در یک سری لایه بر روی یک صفحه ساختمانی اکسترود می کنند تا یک جسم سه بعدی ایجاد کنند.

مدل‌های معروف پرینترهای FDM عبارت‌اند از:

• Prusa i3 MK3S: این پرینتر به‌دلیل کیفیت ساخت بالا و جامعه کاربری گسترده، یکی از محبوب‌ترین مدل‌های FDM در جهان است.
• Ultimaker S5: با قابلیت اطمینان و دقت بالا، این پرینتر برای کاربردهای حرفه‌ای و آموزشی مناسب است.
• Creality Ender 3: این نوع پرینتر سه بعدی Creality به‌دلیل قیمت مقرون‌به‌صرفه و عملکرد مناسب در بسیاری از مدارس و کارگاه‌های آموزشی مورد استفاده قرار می‌گیرد.

پرینترهای SLA (استریولیتوگرافی)

 پرینتر سه بعدی SLA از رزین مایع برای چاپ استفاده می‌کنند و به‌دلیل دقت و کیفیت بالای سطح چاپ، برای پروژه‌هایی که نیاز به جزئیات دقیق دارند، مناسب هستند. این پرینترها برای استفاده در دانشگاه‌ها و مؤسسات آموزش عالی که نیاز به چاپ قطعات دقیق و با کیفیت دارند، بسیار مناسب‌اند. به‌عنوان‌مثال در رشته‌های پزشکی و مهندسی از این پرینترها برای چاپ مدل‌های پیچیده استفاده می‌شود.

مدل‌های معروف پرینترهای SLA عبارت‌اند از:

• Formlabs Form 3: این پرینتر با دقت بالا و مواد متنوع در دانشگاه‌ها و مراکز تحقیقاتی کاربرد گسترده‌ای دارد.
• Anycubic Photon Mono X: با قیمت مناسب و کیفیت چاپ بالا، این مدل برای کاربردهای آموزشی و حرفه‌ای مناسب است.
• Elegoo Mars 2 Pro: این پرینتر سه بعدی Elegoo به‌دلیل کاربری آسان و کیفیت چاپ مطلوب در بین کاربران آموزشی محبوبیت دارد.

پرینترهای SLS (سینترینگ لیزری انتخابی)

پرینترهای SLS بیشتر در مؤسسات آموزش عالی و پژوهشی به کار می‌روند. این پرینترها از پودر نایلون برای چاپ استفاده می‌کنند و قابلیت تولید قطعاتی با ویژگی‌های مکانیکی بالا را دارند. با معرفی مدل‌هایی مانند Fuse 1، امکان استفاده از این پرینترها با هزینه کمتر برای دانشگاه‌ها برای کاربرد پرینتر سه بعدی در آموزش فراهم شده است. این نوع پرینترها برای چاپ قطعات عملکردی و نمونه‌های اولیه کاربرد دارند.

مدل‌های معروف پرینترهای SLS عبارت‌اند از:

• Formlabs Fuse 1: این پرینتر با کیفیت صنعتی و قیمت مناسب، گزینه‌ای ایدئال برای مؤسسات آموزشی و تحقیقاتی است.
• Sintratec S2: با طراحی ماژولار و کاربری آسان، این مدل برای کاربردهای آموزشی و تحقیقاتی مناسب است.
• Sinterit Lisa: این پرینتر با ابعاد کوچک و عملکرد قوی، برای کارگاه‌های آموزشی و تحقیقاتی ایدئال است.

پرینترهای DLP (پرتو نور دیجیتال)

پرینترهای DLP مشابه پرینترهای SLA عمل می‌کنند؛ اما به‌جای استفاده از لیزر از پرتو نور دیجیتال برای سخت‌کردن رزین پرینتر سه بعدی استفاده می‌کنند. این پرینترها برای چاپ قطعات کوچک با دقت بالا مناسب هستند و به‌ویژه در مدارس و دانشگاه‌ها برای چاپ مدل‌های آموزشی در رشته‌هایی مانند دندان‌پزشکی و مهندسی کاربرد دارند.

مدل‌های معروف پرینترهای DLP عبارت‌اند از:

• Anycubic Photon Ultra: این پرینتر با استفاده از فناوری DLP و قیمت مناسب، گزینه‌ای جذاب برای کاربردهای آموزشی است.
• FlashForge Hunter: با دقت بالا و سرعت چاپ مناسب، این مدل برای مؤسسات آموزشی و حرفه‌ای کاربرد دارد.
• Phrozen Sonic Mini 4K: این پرینتر با رزولوشن بالا و قیمت مقرون‌به‌صرفه، برای چاپ مدل‌های دقیق در محیط‌های آموزشی مناسب است.

سخن پایانی

کاربرد پرینتر سه بعدی در آموزش فرصت‌های بی‌نظیری برای یادگیری خلاقانه و عملی ایجاد کرده‌است. از مدارس ابتدایی تا دانشگاه‌ها، این فناوری می‌تواند به دانش‌آموزان و دانشجویان کمک کند تا مهارت‌های فنی، خلاقیت و همکاری گروهی خود را توسعه بدهند. انتخاب نوع پرینتر مناسب برای هر سطح آموزشی بستگی به نیازها و اهداف آموزشی دارد. پرینترهای FDM برای شروع و آموزش پایه مناسب هستند، درحالی‌که پرینترهای SLA و SLS برای پروژه‌های پیشرفته‌تر و پژوهشی کاربرد دارند. با استفاده از این فناوری، آیندۀ آموزش به‌سمت یادگیری تعاملی‌تر و جذاب‌تر حرکت می‌کند.

سوالات متداول

1- چگونه پرینترهای سه‌بعدی به یادگیری عملی کمک می‌کنند؟

پرینترهای سه‌بعدی با امکان چاپ مدل‌های واقعی، به دانش‌آموزان کمک می‌کنند تا مفاهیم پیچیده علمی مانند آناتومی، فیزیک و شیمی را به‌صورت عملی و ملموس درک کنند.

2- چرا استفاده از پرینترهای سه‌بعدی باعث تقویت مهارت‌های همکاری در دانش‌آموزان می‌شود؟

دانش‌آموزان در پروژه‌های چاپ سه‌بعدی می‌توانند وظایف را بین خود تقسیم کنند، روی طراحی، مدل‌سازی و چاپ اشیاء به‌صورت گروهی کار کنند و مهارت‌های ارتباطی و همکاری خود را تقویت کنند.