Un atelier dedicat studenților la Inginerie care depășește așteptările, prin fabricare aditivată

Universitatea Old Dominion folosește imprimante 3D Ultimaker pentru a oferi un nou nivel de inovație și încredere studenților ingineri.

Când studentul de inginerie Aric Veatch a început să ajute la noul centru de inovare și de inventica (EMIC) al universității în 2017, el a fost intrigat de imprimantele Ultimaker ale centrului.

„Datele operaționale și pe termen lung ale sistemelor Ultimaker au fost mult mai bune decât cel mai apropiat concurent, iar costul de achiziție a fost excepțional”, a spus Veatch. „A vedea dacă au fost la înălțimea așteptărilor stabilite a fost primul lucru în mintea mea.”

În 2017, decanul Colegiului de Inginerie și Tehnologie Frank Batten de la Universitatea Old Dominion din Norfolk, Virginia, a dorit sa creeze un spațiu ultra-dotat care să fie deținut și operat de studenți. Drept urmare, a fost fondat Centrul de Inovare și Inventica în Inginerie, cu o valoare de de 1,5 milioane de dolari, si cu obiectivul de a deveni o resursă accesibila oricărui student care isi doreste sa incerce noi idei de proiectare. Centrul oferă o serie de resurse, inclusiv proiectarea și testarea CAD, producția de electronice, prelucrarea metalelor, lemnului și a compozitelor, sudarea, finisarea și imprimarea 3D.

"Centrul a fost construit cu misiunea de a produce ingineri ca gânditori critici, lideri și problem-solveri", a declarat Rafael E. Landaeta, dr., Inginer asociat inginer și decan Invenție la Colegiul de inginerie și tehnologie Frank Batten.

„Scopul nostru este de a oferi studenților ingineri ajutorul de care au nevoie pentru a-si dezvolta abilitățile necesare pentru piața muncii.”

Cu imprimantele 3D, intenția a fost ca elevii să aibă acces la instrumente de prototipare rapidă, astfel încât să poată crea piese finite a caror productie sa o poata compara cu productia traditionala a acestora. Potrivit lui Veatch, cu toate acestea, calitatea imprimantelor și materialelor 3D a fost suficient de ridicată încât majoritatea proiectelor nu sunt doar prototipate în spațiul producătorului, ci sunt produse ca piese de uz final tipărite 3D.

"Am vrut să avem o varietate de imprimante diferite, dar am acordat o atenție deosebită reputației producătorului, fiabilității de lungă durată a serviciilor sale și cât de ușor de utilizat sunt produsele sale", a spus dr. Orlando Ayala, directorul al EMIC. „Fără îndoială, Ultimaker se încadrează în toate criteriile.”

Evoluție constantă în învățare

EMIC a fost conceput pentru a permite prototiparea acestor idei și au existat mulți studenți dornici să profite de ocazie. Cele două imprimante 3D de birou Ultimaker S3 și una S5 au devenit rapid parte din programa departamentului de inginerie. Veatch a fost numit director de operațiuni studențești ca parte a studiilor sale postuniversitare pentru a opera imprimantele 3D, precum și alte sisteme de inginerie în EMIC.

„Utilizarea imprimantelor 3D a crescut rapid”, a spus el. „Până în noiembrie 2019, toate imprimantele erau în uz constant și comandasem un alt Ultimaker S3 pentru a ajuta la cerere.”

Sistemele Ultimaker utilizează tehnologia de fabricare a filamentului topit (FFF) și sunt suficient de compacte, oferind în același timp dimensiuni generoase de construcție: S3 oferă o dimensiune de construcție de până la 230 x 190 x 200 mm cu fuziune duală a materialului, iar S5 poate construiți până la 330 x 240 x 300 mm - ambele cu grosimi ale stratului de până la 20 microni.

Aceste specificații permit studenților să gândească la scară mare. Ideile și piesele create au avansat rapid până la punctul în care studenții nu doar proiectau și produceau piese pentru cursuri, ci experimentau și produceau piese pentru alte provocări inginerești.

Piesele produse variază de la filetele și măștile de personaje fictive până la piesele dificil de obținut pentru vehicule.

Ultimaker oferă, de asemenea, peste 150 de materiale pentru clienții săi, iar studenții ingineri s-au concentrat rapid asupra preferințelor lor.

„Materialele livrate de Ultimaker, în special TPU și PLA, fac adecvată livrarea de piese de uz final pentru anumite zone din inginerie, cum ar fi bucșele pentru un schimbător de viteze”, a spus Veatch. „A fost uimitor să urmărim evoluția în ceea ce cred studenții cu ajutorul imprimării 3D și au trecut rapid de la proiecte de bază la proiecte foarte avansate.”

În cele din urmă, spune el, imprimarea 3D permite o generație de ingineri mai buni care gândesc în spațiul 3D și evoluează într-un ritm mai rapid.

„Experiența Makerspace cu Ultimaker a însemnat că studenții noștri ingineri au depășit complet așteptările cu privire la ceea ce s-ar putea realiza”, a spus dr. Landaeta. „Am fost uimiți complet de munca studenților.”

Proces facil

Veatch a menționat următoarele avantaje în ceea ce privește producția utilizând platformele Ultimaker: ușurință în utilizare, ușurință în întreținere, materiale de înaltă calitate, software cuprinzător și cost de proprietate redus.

„Odată ce am scos imprimanta 3D din cutie, mi-a luat o jumătate de oră să fie funcțională”, a spus Veatch. „Deoarece puteți schimba cu ușurință nucleele de imprimare, este ușor să mențineți o imprimantă în timp ce reparați alta.”

El citează, de asemenea, materialele de înaltă calitate furnizate împreună cu Ultimaker, inclusiv materialele PLA și TPU, dar și libertatea de a furniza și utiliza filament din alte surse fără limitări.

Toate sistemele Ultimaker sunt livrate împreună cu software-ul Cura - o soluție software gratuită, de înaltă performanță, pentru pregătirea imprimării 3D. Funcționează cu toate formatele majore de fișiere CAD și este open source, permițând disponibilitatea oricui.

„Software-ul Cura este excelent doar pentru pregătirea tipăririi”, a spus el. „De asemenea, puteți efectua modificări ale datelor de imprimare din mers în timpul unei tipăriri, ceea ce este excelent pentru rezolvarea unei probleme fără a fi nevoie să reporniți complet versiunea.”

Inginerie în școala online

Școala online din perioada Covid a reprezentat pentru dr. Landaeta, cât și dr. Ayala un studiu pilot foarte rapid și neașteptat despre modul în care studiile de inginerie pot fi realizate într-un cadru virtual.

„Procesele de inginerie virtuală au fost implementate cu succes în toate organizațiile comerciale”, a spus dr. Landaeta. „Cu toate acestea, acest lucru a necesitat o investiție bună în timp și tehnologii. Trei luni pandemice au accelerat ceea ce credeam că va dura ani de zile pentru a deveni normal în inginerie.”

Dr. Landaeta subliniază că o mare parte din inginerie necesită lucrări practice pentru producerea de piese și produse, ceea ce înseamnă că, în timp ce lucrările de proiectare pot fi realizate cu ușurință într-un spațiu virtual, etapele de prototipare, testare, producție și întreținere încă mai am nevoie de o echipă extinsă într-un spațiu fizic. Cu toate acestea, imprimarea 3D ajută la depășirea unora dintre aceste limitări.

Pentru viitorul program Summer Bridge, care introduce absolvenții absolvenților de liceu în programul de inginerie al universității, piesele tipărite 3D au devenit o opțiune rentabilă pentru a continua cursul într-un mediu virtual. Echipa a imprimat 3D în mod eficient din punct de vedere al costurilor și a livrat elevilor modele complete de printat, astfel încât aceștia să poată continua programul într-un cadru virtual.

„Tehnologiile de imprimare 3D de fidelitate redusă sunt suficient de accesibile pentru a le avea acasă”, a spus Landaeta. „Cand lucrezi cu prototipuri, trebuie sa le simti, sa le vezi.”

Pentru a dovedi teoria, imprimantele 3D au fost duse la casa Veatch in lockdown, unde amprenta mică a desktopului a rămas ușor de manevrat.

„Mutarea imprimantelor 3D este rapidă și ușoară”, a spus Veatch. „Este mai greu să muți liniile de productie. Ultimaker-urile sunt suficient de curate și de mici pentru a fi folosite în casa mea ”.

Datele de proiectare 3D sunt trimise către Veatch prin intranetul universității, piesele sunt tipărite și apoi expediate înapoi studentului pentru analiză și testare.

„Colegiul Batten de inginerie și tehnologie intenționează să sprijine educația acestei noi ingineri normale. Acum trebuie să-i învățăm pe studenții noștri cum să fie ingineri de succes în mediile de inginerie virtuală ”, a spus dr. Landaeta. „Tehnologiile de imprimare 3D sunt în fruntea acestor eforturi, permițând studenților să facă prototip din campus sau de acasă.”

EMIC intenționează acum să extindă flota de imprimante 3D disponibile, de la 12, la 20 in viitor. De asemenea, caută să extindă funcționarea imprimării 3D cu software-ul Ultimaker Digital Factory pentru a ajuta la gestionarea parcului de imprimante 3D pe măsură ce crește.

„Suntem foarte mulțumiți de imprimantele 3D Ultimaker. Studenții au reușit să lucreze cu ușurință la proiecte uimitoare ”, a spus dr. Ayala. „Planificăm să cumpărăm mai multe imprimante 3D Ultimaker în viitor.”