Erasmus+ Build your own 3d printer
ERASMUS +
REPORT MOBILITA’ - Sara Lami
dal 03/07/2023 al 07/07/2023
Hosting organization: Buinho Associação - Portogallo
Progetto 2023-1-IT02-KA121-ADU-8E18DF3A
Workshop Build your own 3d printer
Premessa
Grazie alla collaborazione tra Buinho Fablab e We Do Fablab è stato possibile svolgere la mobilità Erasmus+ in Portogallo per scoprire il mondo legato alla stampa 3D. Buinho è un Fablab fondato nel 2015 a Messejana, in una zona prevalentemente rurale del Portogallo, è diventato un punto di riferimento sociale e culturale per le persone che vivono nel luogo: Buinho, infatti, organizza corsi e progetti per le scuole e offre spazi di creatività per la popolazione locale con particolare attenzione alla tecnologia, all’ambiente e all’educazione digitale. All’interno di questa sede vi sono anche spazi per vivere: due case che possono ospitare 4 persone.
Da pochi anni è stata aperta anche la sede di Carcavelos in un quartiere tranquillo, facilmente raggiungibile da Lisbona attraverso i mezzi pubblici, luogo più attrattivo per svolgere corsi Erasmus+ e accogliere persone provenienti da tutto il mondo. I corsi e i workshop destinati ai docenti in scambio Erasmus+ si svolgono in quest'ultima sede: due spazi laboratoriali collegati da scala interna in cui è possibile trovare tutto il necessario per poter dare vita alle proprie idee e svolgere i corsi.
Lo staff è composto da poche persone: durante la mobilità, abbiamo avuto il piacere di conoscere Carlos Alcobia, General Manager e insegnante dei corsi, e Sara Albino, Research and projects coordinator.
Attività svolte
Durante i 7 giorni di corso presso Buinho Fablab sono stati affrontati temi riguardanti l’assemblaggio e il disassemblaggio di una stampante 3D, l’utilizzo di Tinkercad, Thingiverse e Cura, l’approccio STEAM, problemi legati alla stampante e risoluzione. In particolare, le attività sono così state suddivise:
Giorno 1: presentazioni e introduzione
Accoglienza presso il Fablab con sede a Carcavelos, presentazione dei partecipanti e del Fablab, descrizione del corso e introduzione ai software e alle specifiche della stampante 3D: Carlos ci ha spiegato che quest’ultima permette di creare prototipi riducendo il costo delle prove, ma consente anche di realizzare oggetti utili in campo medico. Inoltre, ne esistono diverse tipologie in base alla tecnologia utilizzata e ai materiali: le stampanti più comuni utilizzano la plastica e creano degli strati che si sovrappongono l’uno sull’altro. Inizialmente queste macchine avevano un costo elevato, ma attualmente, grazie all’aumento degli acquirenti, i prezzi sono diminuiti.
Le fasi di realizzazione di un modello stampato in 3D sono le seguenti:
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3D modellation (programma CAD), progettazione: in questa fase noi abbiamo utilizzato Tinkercad.
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GCODE preparation (CAM), programmare come stamperà (bisogna sempre scegliere tra qualità e tempo di stampa): in questa fase abbiamo utilizzato Cura di Ultimaker
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3D printing: utilizzo della stampante da noi assemblata (Creality Ender 3 Pro)
Ci sono siti internet (tra cui Thingiverse) che contengono oggetti già modellati in 3D, ma lo scopo di un docente non deve essere quello di insegnare agli studenti a scaricare un oggetto da internet e stamparlo, bensì quello di stimolare la creatività ed è quindi necessario insegnare a modificare su un programma CAD gli elaborati trovati.
Esistono diversi materiali che possono essere utilizzati sulla stampante 3D: tra le plastiche, la migliore tipologia è il PLA perchè molto versatile, ma poco resistente e permette di stampare anche se il piatto non è molto caldo (60°C), a differenza dell’ABS, per il quale il piatto deve essere ben caldo per evitare che l’oggetto si stacchi (90°-100°). Dal 2010 sono state sviluppate stampanti capaci di lavorare anche il metallo.
Bisogna prestare attenzione a non utilizzare troppi filamenti diversi sulla stessa macchina perchè ogni materiale necessita di temperature diverse per sciogliersi e vi è il rischio che tra una stampa e l’altra rimangano dei residui dei filamenti precedenti che potrebbero non scaldarsi adeguatamente. in ogni caso, il piatto non dovrebbe mai essere riscaldato oltre i 70°, tranne per specifici materiali. E’ anche possibile usare filamenti derivanti dalla plastica riciclata: Carlos ha più volte ribadito questo concetto, facendo riferimento alla sperimentazione di We Do Fablab in questo ambito, progetto a cui stiamo partecipando anche Giuseppina Botto ed io.
I parametri migliori di settaggio della macchina vengono generalmente forniti sul sito internet della stampante stessa: ognuna, infatti, ha delle specifiche diverse, quindi necessita di parametri diversi.
Giorno 2: assemblaggio stampante 3D e calibrazione
Il secondo giorno abbiamo assemblato le nostre stampanti 3D: io e Giuseppina Botto abbiamo collaborato insieme nell'assemblaggio di una stampante Creality Ender 3 Pro, facile da trasportare e da mantenere, robusta, versatile e con un buon rapporto qualità-prezzo. Questo passaggio è fondamentale poiché se si conosce come è fatta la stampante, è poi possibile ripararla in caso di guasto o si può capire cosa non funziona e la motivazione, invece di sostituire tutta la stampante o un blocco intero che potrebbe non funzionare solo a causa di una piccola parte (idea di sostenibilità ambientale: cercare di riparare ciò che non funziona). Durante questa giornata abbiamo iniziato a mettere in pratica il concetto di “learning by doing”, molto importante nell’ambito dell’educazione scolastica e non solo.
Successivamente abbiamo acceso la stampante e calibrato i 3 asse (X,Y,Z) attraverso il comando “autohome”. Carlos ci ha spiegato come calibrare il piatto (comando da macchina Disable steppers) utilizzando un foglio di carta e come settare le condizioni ideali di adesione della stampa al piatto.
Prima di inserire il filamento all’interno della macchina è necessario scaldare l’estrusore.
Poiché in una scuola è necessario che tutti gli studenti diventino autonomi nell’utilizzo di una macchina di questo tipo nel più breve tempo possibile, Carlos ci ha suggerito di acquistare più stampanti su cui i ragazzi possano lavorare ed eventualmente smontare e rimontare in caso di necessità e dare agli studenti un tempo di stampa, facendo in modo che loro debbano utilizzare le impostazioni di stampa per portare a termine il compito assegnato nel più breve tempo possibile e con una qualità accettabile (bisogna sempre scegliere tra qualità e tempo!). Per questo motivo, non è necessario che in una scuola vi sia una stampante molto costosa, ma è importante che ci siano più stampanti che permettano agli studenti di poter lavorare e collaborare contemporaneamente.
La giornata si è conclusa con una prova di stampa di un oggetto da noi scelto sul sito Thingiverse per verificare la qualità della stampa.
Giorno 3: introduzione alla modellazione 3D
Durante il terzo giorno Carlos ci ha spiegato alcuni aspetti riguardanti i parametri di stampa: è sempre necessario ragionare su ciò che si vuole stampare e ragionare caso per caso per capire quali parametri impostare nella stampante affinché si possa risparmiare tempo senza rinunciare troppo alla qualità. Un suggerimento per ridurre il tempo di stampa è quello di diminuire l’addition speed. Anche il materiale utilizzato e la temperatura del piatto devono essere adeguati all’oggetto della stampa.
All’interno dei comandi che possono essere impostati alla stampante ci sono:
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travel speed: la velocità di movimento quando passa da una parte all’altra senza estrudere
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printing speed: la velocità del movimento durante l’estrusione.
Particolare attenzione deve essere posta anche all’estrusore: se è troppo lontano dal piatto, ciò che viene stampato non aderisce bene al piatto e si stacca creando un nido; al contrario, se è troppo vicino, il risultato sarà il primo strato troppo sottile e successivamente il filamento rimarrà nell’estrusore bloccandolo.
fonte: slides del corso fornite da Carlos
Tinkercad
Attraverso l’utilizzo di questo software gratuito presente online e creato da AutoDesk, è possibile progettare gli oggetti in 3D e successivamente esportarli in formato STL. Essendo Tinkercad un software online, non è necessario utilizzare un pc con un’ottima scheda grafica, ma è importante avere una buona connessione internet.
Questo programma può agevolare anche lo svolgimento delle lezioni scolastiche poichè è possibile creare classi, invitare i colleghi a collaborare, creare le proprie attività per la classe e gli esempi, verificare immediatamente cosa fanno gli studenti e dare loro le istruzioni necessarie per proseguire con il lavoro assegnatogli. Inoltre, non è necessario che gli studenti si registrino, ma, dopo aver assegnato loro un nickname che dovranno ricordare, avranno la possibilità di accedere alla classe tramite un codice.
Nonostante Tinkercad abbia già forme prestabilite che possono essere utilizzate, questo programma stimola il pensiero e la creatività, motivi per cui è molto consigliato nelle scuole e permette quindi di creare modelli 3D, circuiti e blocchi di codici.
Successivamente, Carlos ci ha spiegato i comandi presenti all’interno del programma e abbiamo realizzato un portachiavi con moneta da inserire nel carrello. Poichè Tinkercad rientra nella categoria dei programmi CAD, utilizza file vettoriali: in 2D vengono letti file in SVG, in 3D file STL. Attraverso il sito internet Convertio è possibile trasformare file che non sono vettoriali in file vettoriali.
Infine, tramite il programma CURA, un CAM software gratuito di Ultimaker, compatibile con qualsiasi stampante 3D, abbiamo trasformato il file STL contenente il progetto del portachiavi in un file GCODE scegliendo i parametri di stampa migliori e successivamente abbiamo stampato il nostro oggetto 3D sulla stampante da noi assemblata.
Giorno 4: Cultural Day
La giornata culturale è iniziata con ritrovo alla stazione di Carcavelos: destinazioni Cascais e Cabo da Roca. A Cascais, oltre a girare per la bellissima cittadina, abbiamo visitato due musei: Museu da vila e Museu Condes de Castro Guimaraes.
La giornata è terminata con la visita di Cabo da Roca: il punto più a ovest d’Europa.
Giorno 5: approccio STEAM
Dopo la giornata culturale, il risveglio è stato un po’ difficoltoso, ma con il sorriso e l’allegria che ci hanno accompagnate per tutto il viaggio, siamo andate al Fablab.
La lezione di oggi ci ha portate a scoprire la metodologia STEAM: un nuovo approccio multidisciplinare per imparare scienza, tecnologia, ingegneria, arte e matematica utilizzando la creatività e che insegna a fare ricerca, ad analizzare criticamente i progetti e a trovare soluzioni creative a problemi reali. La stampa 3D è un ottimo strumento per questo approccio e aiuta a realizzare prototipi che permettono di risolvere problemi e il lavoro in piccoli gruppi è sicuramente molto stimolante e crea il concetto di leadership. Abbiamo quindi provato noi stessi questa tecnica: dividendoci in gruppi di 2 o 3 persone, abbiamo pensato ad una necessità reale che potrebbero avere gli studenti e abbiamo cercato la soluzione migliore per ovviare a questo bisogno. Avevamo a disposizione i nostri computer, carta, penne, le stampanti 3D per fare i prototipi e tutti i materiali di cui potevamo necessitare. Dopo aver lavorato per un po' di tempo, ci siamo riuniti tutti nuovamente intorno al tavolo delle lezioni per presentare a tutto il gruppo i nostri lavori: alcuni avevano elaborato delle presentazioni, altri dei modelli creati su tinkercad, qualcuno dei prototipi... Máté ed io abbiamo pensato di realizzare in 3D il Circolo delle quinte, strumento molto utile per i musicisti, che potrebbe essere stampato e attraverso la gamification potrebbe essere utilizzato per insegnare musica agli studenti, compresi coloro che hanno difficoltà di apprendimento (anche attraverso l’utilizzo del Braille). Per salvaguardare l'ambiente, poi, l’oggetto potrebbe essere stampato utilizzando la plastica riciclata (per questo il Felfil che abbiamo nel We Do Fablab potrebbe rivelarsi molto utile), insegnando così agli studenti il valore dell'ambiente, il riciclo e il riutilizzo della plastica. Su questi temi si è poi soffermato Carlos alla fine della presentazione. Una prima bozza di progetto, come da noi presentata, è la seguente:
Terminate le presentazioni di tutti i progetti, Carlos ci ha mostrato il sito lithophane maker, molto utile per la modifica delle foto e non solo: grazie a questo è possibile trasformare un'immagine in un file vettoriale, salvarlo in formato STL e utilizzarlo in Tinkercad.
Giorno 6: Coding + Troubleshooting
A dare inizio alle attività del giorno sono state ulteriori spiegazioni di Carlos sull'uso di Tinkercad: attraverso questo programma è possibile insegnare agli studenti il pensiero computazionale. A tale proposito, su Tinkercad possiamo trovare una parte relativa ai blocchi di codici che permette di creare blocchi di animazione unendo le forme. Le animazioni che vengono create possono essere salvate in STL oppure condivise. Successivamente ci siamo divertiti a creare delle animazioni.
Dopo una breve pausa, Carlos ci ha mostrato quali potrebbero essere i problemi che potrebbero verificarsi alla stampante, quando stampiamo e come risolverli:
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non disassemblare subito la stampante, ma cercare di trovare il problema e risolverlo poco per volta
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filamento: attenzione al colore, in base al colore cambiano le sostanze usate per realizzarlo, quindi non è detto che tutti i colori vadano bene. Se il filamento si spezza è perché è troppo umido: bisogna quindi rompere la bobina fino a quando il filamento non si spezza più e chiudere il filamento rimasto in una busta in modo tale che non prenda troppa umidità. Quando si stampa è meglio controllare la temperatura scritta sulla bobina, ognuna ha la sua temperatura e per questo è meglio non utilizzare troppi filamenti diversi su una macchina sola. Il filamento deve essere il più possibile lineare e non avere grumi, altrimenti si intasa la stampante.
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controllare l’estrusore e la sua calibrazione
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il piatto può essere sostituito con uno uguale, con uno di metallo o, meglio ancora, con uno di vetro. Se il piatto è più spesso, bisogna abbassare i pezzi che lo sorreggono e se balla bisogna stringere le viti che si trovano sotto. Per pulire il piatto non usare strumenti abrasivi, ma utilizzare Isopropyl alcohol
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sul braccio c'è una ventola che controlla la temperatura e il tubo di plastica deve essere inserito bene. Se la ventola non funziona, bisogna sostituirla
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per pulire l'ugello è necessario inserire un ago all'interno e se all'interno c'è plastica ed è intasato, è possibile sostituirlo quando è freddo.
Per sostituire un pezzo, bisogna andare nella parte relativa al controller poiché all'interno vi è ciò che controlla i movimenti e per capire cosa esattamente non funzioni è necessario seguire i fili.
Nel pomeriggio abbiamo disassemblato le nostre stampanti e le abbiamo preparate per la spedizione.
Giorno 7: Chiusura del corso
Purtroppo la fine della nostra interessantissima mobilità è arrivata: ultimo giorno.
Oggi è stato il giorno dei saluti e dello scambio di opinioni sulle attività svolte. Carlos ci ha parlato della differenza tra Makerspace, FabLab e Hackerspace:
un makerspace è uno spazio in cui le persone possono provare a dare vita alle proprie idee e a condividere il proprio sapere, uno spazio in cui si crea un senso di identità e, nonostante non vi sia la necessità di molta attrezzatura, può avere uno spazio di fabbricazione digitale, le stampanti 3D sono la tecnologia più sicura; un Fablab è uno spazio in cui si possono creare cose e l'idea che vi è alla base è quella di promuovere la tecnologia e il sapere tecnologico; un Hackerspace è uno spazio in cui condividere il sapere su come capire e manipolare la tecnologia.
Infine abbiamo avuto il tempo di salutarci e di scattare qualche fotografia con gli attestati di partecipazione al corso.
Impressioni e ritorno in We Do FabLab
Grazie a questa modalità ho avuto la possibilità di approfondire le mie conoscenze riguardanti l'utilizzo della stampante 3D, di imparare come assemblare e disassemblare una stampante 3D e cosa fare nel caso di problemi riguardanti la stampa e la stampante stessa. Inoltre, essendo il corso in inglese, ho potuto migliorare le mie abilità linguistiche.
Come ritorno concreto nel We Do Fablab, Giuseppina ed io abbiamo pensato di creare un assemblato a scopo didattico e di terminare la sperimentazione già iniziata sul Felfil per la creazione di filamento da plastica riciclata tenendo in considerazione che non tutti i colori hanno esito positivo poiché, come spiegato da Carlos, cambiando il colore, si modifica la struttura interna del materiale.
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