FDM 技术

FDM 又称熔融沉积成型,是迄今为止使用广泛的 3D 打印工艺之一

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FDM 又称熔融沉积成型,是迄今为止使用广泛的 3D 打印工艺之一

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与MAKERBOT一起构建机器人潜艇,重塑STEM学习

与MAKERBOT一起构建机器人潜艇,重塑STEM学习

2021-08-02 14:30

高中机器人团队受欢迎的程度前所未有,由亚利桑那州凤凰城 9-12年级学生所组成的Falcon Robotics团队赫赫有名,令人印象深刻。

2004年,Faridodin Lajvardi同时担任 Carl Hayden高中的海洋科学教师和启发Falcon Robotics团队灵感的教练,在他的带领下,Falcon Robotics团队虽然一度在与高中和大学的比赛中处于劣势,最终斩获胜利,赢得全国冠军。

这所学校震惊了STEM机构,他们灰姑娘般的逆袭故事广泛地在ABC晚间新闻和《连线》杂志报道,甚至在2015年还拍成了电影 Spare Parts。

如今,13年过去了,Falcon Robotics已成为FIRST Robotics系列中的巨头,并开始涉足机器人潜艇竞赛,比如由美国海军研究办公室(Office of Naval Research)和AUVSI赞助的RoboSub竞赛。

Fredi教练解释道:

Falcon Robotics 的工作模式有点像一家小公司。不同的团队合作设计导航软件或推进系统,解决一些较小的问题,然后将它们组合在一起,以应对比赛所要面临的更大挑战。

在他们不断成长的创客空间中,通过使用可靠且直观的MakerBot3D打印机,团队既能学习新技能,又能以极快的速度制作机器人原型。

减少了创造部件所需要的时间和操作技能,缩短了学生的学习周期。他们能够直接投入到设计修改中或继续迎接新的挑战

现代机器人课程中的无人潜艇原型

这个俱乐部由3D 设计、机械、软件和营销团队组成,配备了一个计算机实验室和一个备有1台CNC机器和3台MakerBot 打印机的创客空间。年复一年,他们不断迭代他们的机器人潜艇——HABOOB(沙尘暴的阿拉伯语),并提高其执行不同自主水下任务的能力。

在拥有3D打印机之前,他们都在当地的机械车间用金属制造机器人零件,或者外包给3D打印服务公司。这些零部件虽然有效,但这种将学生设计创作进行外包的方式,并没有为学生提供他们所需的实践经验、所有权和反馈。此外,外包制作的金属或3D打印部件成本高昂,耗时长,且无法对不同的迭代进行相应的调整。

学生足不出户就能够制造零件,他们对MakerBot打印机能够如此轻松快速地把实物打印出来,感到无比惊讶。在谈到这种变化如何影响团队的学习成果时,Fredi 认为:“减少了创造部件所需要的时间和操作技能,缩短了学生的学习周期。他们能够直接投入到设计修改中或继续迎接新的挑战。”

在像机器人竞赛这样的工程竞赛中,速度是至关重要的,而使用MakerBot打印机可以让Falcon Robotics能够提早从失败和错误中吸取教训,并迅速地做出调整——从航空航天到消费产品设计,这个流程确保了研发项目的成功。充分利用MakerBot打印机可以加快原型制作的速度并减少设计周期,同样也可以加快学生的学习速度。

通过使用各种 MakerBot 打印机,学生们能够在一周内完成测试和改进设计工作,解决原本需要一个多月才能完成的挑战。

大家往往对那些解决自动驾驶汽车设计技术挑战的工程师感到敬畏,但当知道这些工程师是高中 10 年级的学生时,简直难以置信。

解决问题是目标,3D 打印机是工具,机器人只是媒介

HABOOB 是实现各种学习风格和 STEM 目标的载体。让团队设计一个有效的鱼雷发射器并不是为了培训他们加入某个特定的职业,而是为了培养他们能够适应于任何职业。

设计鱼雷需要用到CAD,计算其重心和浮力需要物理学知识,但真正的目的是知道如何解决问题,以及如何将你所有的勇气、技能和资源投入在正确的方向,直到解决问题为止。

Fredi 总结得很好,并指出“他们在这个俱乐部建立的人际关系和获得的分析能力将让他们在任何工作、任何行业都取得成功。”

3D 打印是一种非常宝贵的工具,可以提高学生的参与度,并激发他们的潜力,成为一个充满活力的思考者。起初,Falcon团队的鱼雷表现出平衡不佳,流体动力学差,发射机制不可靠等问题。通过使用多台MakerBot打印机,他们在一周内便完成了测试并改进设计工作,解决了原本需要一个多月才能完成的难题。

该团队的3D打印机证明了他们无限的潜力,而且也是他们适应性思维的象征。从组织潜艇机载电子设备的内部网格到支持其电池和推进力的外部部件,HABOOB 的设计易于修改,因此,当 Falcon 团队决定接受明年的挑战时,他们只需3D打印新的定制部件,而无需彻底检修。

直观的软件和可靠的硬件不仅对创客空间至关重要,对一个要建造潜艇的机器人团队来说也更为重要。MakerBot在创新更短的学习曲线和更简单的工作流程方面处于领先地位,学校对于这些关键设备的部署,让学生在3D打印中获得了全部的价值。

使用 Makerbot,像学生一样学习,像专业选手一样表现

大家往往对解决自动驾驶汽车设计技术挑战的工程师感到敬畏,但当知道这些工程师是高中10年级的学生时,简直难以置信。

借助 MakerBot 解决方案,Falcon Robotics 团队能够更快地学习,提高他们的 STEM 技能,进而学习更多解决问题的技能——同时处理专业级的快速原型设计与工程制造。

MakerBot很自豪能制造出这样的产品,让这个才华横溢的团队尽情地将自己的想法转化为创新,而不必担心失败。无论你是屡获殊荣的高中机器人团队,还是希望激励学生的老师,MakerBot 都能为你提供解决的方案。

团队使用 MAKERBOT 打印软件对填充密度进行了实验,以测试不同级别的浮力。

源文摘自:Makerbot

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