Tecnologias de impressão 3D na educação, fundamentos e vantagens de cada uma.

A impressão 3D é uma das tendências mais importantes dos últimos anos no campo tecnológico, mas ao contrário da ideia generalizada, não se reduz a um tipo de máquina, mas sim a um conjunto de tecnologias que permitem a criação de objetos sem a necessidade de moldes ou mínimos. Cada tecnologia tem seus próprios usos e aplicações, bem como seus próprios materiais.

Atualmente, existem vários dispositivos que podem ser muito úteis em sala de aula e, ano após ano, cada vez mais escolas os utilizam para realizar projetos educacionais. habilidades STEAM, que são cada vez mais valorizadas nos jovens no que diz respeito, por exemplo, à procura de emprego, são as competências registadas nas áreas das ciências, tecnologia, engenharia, artes e matemática. E a impressão 3D é uma delas.

Importância na educação

A impressão de modelos 3D desenvolve habilidades que envolvem os alunos no processo, faz com que eles se adaptem às mudanças e resolvam erros. Dessa forma, o aprendizado não se baseia apenas na observação, mas no aprendizado imprimindo arquivos que você mesmo cria. Ao integrar a impressão 3D na sala de aula, os alunos desenvolvem criatividade e habilidades organizacionais, abrindo suas mentes para uma infinidade de possibilidades, incluindo a criação de objetos 3D únicos ou fragmentados, bem como o aprimoramento de todos os objetos existentes.

Passar de projetos para design 3D e ser capaz de tocar em suas próprias criações traz uma abordagem muito mais realista e dinâmica para o aprendizado. E assim a assimilação do conhecimento ocorrerá naturalmente.

A tecnologia 3D nas escolas primárias e secundárias não apenas estimula o engajamento e incentiva o pensamento criativo para melhorar as oportunidades de aprendizado em disciplinas STEM , mas ao integrá-lo em diferentes disciplinas, serve de plataforma para os professores prepararem os seus alunos para o futuro, facilitando a aquisição de competências de resolução de problemas e experiência.

No caso do Ensino e Formação Profissional (VET), a implementação da tecnologia 3D incorpora muito mais informação do que apenas o funcionamento dos equipamentos; convida os alunos a explorar todos os aspectos do design, desde desenhar no papel, projetar ou modelar com software 3D, até preparar seus arquivos para impressão 3D.

As possibilidades oferecidas pelas impressoras 3D para a educação nas escolas são infinitas, e podem ser adaptadas às necessidades de cada nível educacional, obtendo um rápido retorno do investimento. Existem muitas tecnologias de impressão 3D disponíveis hoje, mas as duas mais comuns e acessíveis são FFF/FDM e laser.

Extrusão de material:FFF/FDM

A tecnologia FDM (Fused Deposition Modeling), também conhecida como FFF (Fused Filament Manufacturer), é a tecnologia mais difundida no mercado atualmente. Esta tecnologia consiste em obter uma peça por meio da deposição camada por camada de um filamento que foi fundido, introduzindo-o em uma extrusora que o processou a uma temperatura superior ao seu ponto de fusão. Existem dois tipos de diâmetros de filamento (1,75 mm e 2,85 mm), sendo que a grande vantagem desta tecnologia é a grande variedade de materiais disponíveis, o seu preço económico e a possibilidade de combiná-los permitindo, por exemplo, reduzir o pós-processamento de remoção de suporte pela incorporação de um material de suporte solúvel na impressão. Além disso, a manutenção deste equipamento é muito simples, limitando-se a calibrar os eixos ou aquecer a extrusora caso ela esteja entupida.

Imagem 1:Impressora 3D Raise3D E2. Fonte:Raise 3D.

Esta tecnologia é ideal para peças fortes, grandes, mecanicamente e termicamente resistentes. Mas, apesar das vantagens mencionadas acima em relação à tecnologia de extrusão de material, há um aspecto em que eles não podem competir com as tecnologias a laser:embora exijam mais tempo de pós-processamento, são muito mais precisos e rápidos.

Laser (SLA, SLS)

Este tipo de impressora, ao invés de depositar o filamento, projeta toda a camada sobre o material, que se solidifica à medida que avança.

Na esteriolitografia ou SLA, a fotopolimerização ocorre quando você expõe uma resina líquida fotossensível a uma fonte de luz. Quando a fonte de luz é controlada, você pode moldar um objeto. Essa tecnologia contém resina líquida dentro de um tanque e, ao mover uma plataforma para cima e para baixo, solidifica uma camada de material por vez com a ajuda de um laser.

No caso do SLS, é uma tecnologia capaz de fabricar peças totalmente sólidas por meio da sinterização ou fusão de partículas de pó de plástico ou metal. Esta tecnologia dosa um pó muito fino de material em um leito plano, ao qual o material necessário é derretido e então coberto com uma nova camada de pó. A variação da tecnologia é dada pela fonte da energia de fusão e pelo material a ser utilizado. No caso do SLS é feito com plásticos, principalmente Nylon 12, que é derretido a laser.

Imagem 2:Alunos com impressoras Formlabs. Fonte:Formlabs.

Esse tipo de tecnologia é ideal para fazer pequenos detalhes ou acabamentos complexos em peças que precisam de maior robustez, obtendo maior precisão e economizando tempo de impressão. No entanto, eles são mais caros em comparação com a impressão de filamentos, pois tanto a resina quanto a própria máquina são mais caras.

E as crianças? Bem, também existem impressoras compatíveis com um público mais amigo das crianças, que têm todas as medidas de segurança e estão especialmente adaptadas para responder às necessidades que existem nas salas de aula:isolamento, materiais e funcionamento especificamente concebidos para crianças. O fabricante de impressoras 3D de mesa XYZprinting desenvolveu a impressora Toybox exclusivamente para crianças. No entanto, nem sempre se trata de impressoras 3D, por exemplo, 3Doodler oferece uma variedade de pacotes de aprendizado para seu lápis 3D.

Imagem 3:3Doodler. Fonte:Wobleworks.

A caneta 3Doodler é uma maneira simples de integrar a impressão 3D nas escolas, facilitando a criação de obras de arte 3D, dando aos alunos uma compreensão básica da tridimensionalidade.

Implementação em sala de aula

A importância da inclusão da impressão 3D em cursos profissionais e escolas é um fato. E como o treinamento é essencial para a aplicação e implementação da tecnologia 3D, principalmente para a indústria, tornou-se uma necessidade profissional.

A aplicação prática desta tecnologia pode ser incorporada em uma ampla variedade de disciplinas escolares para simplificar os conceitos teóricos muitas vezes difíceis para os alunos . Mas não é fácil nem muito comum encontrar uma impressora 3D nas escolas espanholas e, embora existam iniciativas experimentais que o tenham feito com sucesso, seu uso é quase sempre voltado para projetos específicos ou dias inteiros de projetos. Em outros países, como Estados Unidos ou Reino Unido, estão sendo incorporados às salas de aula, conscientes de seu potencial como recurso pedagógico, de sua versatilidade e da possibilidade de estimular a participação ativa dos alunos.

Algumas das razões pelas quais a inclusão mais perceptível dessa tecnologia deve ser acelerada incluem o seguinte:

1. Motiva o aluno e estimula o aprendizado.
   

2. Ele acelera o processo de aprendizado.
3. Melhora a retenção de informações.
4. Desenvolve capacidade crítica e reflexiva.
5. Incentiva a aprendizagem coletiva e personalizada.

No processo de tangibilizar determinados projetos, crianças e adolescentes podem apreender conceitos subjacentes complexos. Ao assimilar esses conceitos na prática, os alunos se mantêm motivados durante o processo de aprendizagem. Sem dúvida, o uso de equipamentos 3D no ambiente educacional permite que os alunos realizem diferentes projetos e atividades que fortalecem suas habilidades STEAM, melhoram suas habilidades de trabalho em equipe, aumentam sua auto-estima e aumentam sua criatividade.