Studenci uczą się cyfrowego wytwarzania dzięki projektowaniu i drukowaniu 3D łopatek turbiny

W artykule zatytułowanym "Zastosowanie wytwarzania addytywnego w projektowaniu i inżynierii produkcji", para naukowców z University College Dublin szczegółowo opisuje, w jaki sposób wdrożyli program dotyczący cyfrowej produkcji i przetwarzania materiałów z wykorzystaniem drukowania 3D na studiach inżynierskich. Uczniowie wykorzystali technologię druku 3D do wyprodukowania turbiny turbosprężarki. Przedstawiono trzy pytania badawcze:

W badaniu uczestniczyło 90 studentów studiów inżynierskich. Wprowadzono wykłady wprowadzające na tematy takie jak produkcja cyfrowa, produkcja dodatków i subtraktywnych oraz projektowanie 3D i procesy drukowania. Uczniowie otrzymali podstawowe informacje wraz z przykładami publikacji na temat projektowania turbin, a następnie podzielono je na trzy grupy i okresy między czterema a siedmioma tygodniami na zaprojektowanie i przetestowanie łopatek turbosprężarki.

"Jako praktyczny element kurs był realizowany przez okres 4 tygodni, istniał duży potencjał do rywalizacji między grupami, a także do uczenia się rówieśników ", stwierdzają naukowcy. "Pomogło to w ułatwieniu wielu stylów uczenia się i środowisk. Z punktu widzenia produkcji istnieje początkowe wyzwanie, jakim jest zrozumienie, dlaczego i gdzie należy stosować określone procesy. "

Uczniowie mieli dużo swobody, ponieważ nie zapewniono żadnych zalecanych metod i rozwiązań dotyczących projektowania turbin. Projekt został zaprojektowany z myślą o niskich kosztach; wykorzystano dwie drukarki 3D, jedną z nich była Zmorph. Zastosowanym materiałem był PLA. Użyto oprogramowania do krojenia w plasterki, wraz z Autodesk Inventor Professional do projektowania. Cztery główne elementy zostały uwzględnione w projekcie turbiny: sama turbina, obudowa, wał turbiny i jednostka montażowa. Uczniowie musieli wziąć pod uwagę następujące parametry: promień ostrza, kąt ostrza, grubość ostrza i liczbę ostrzy.

Sam druk 3D musiał zostać ukończony w ciągu 40 minut, a wydajność turbiny i charakterystyka należało ukończyć w ciągu półtoragodzinnego laboratorium prototypowania. Każda grupa uczniów musiała określić, jakich ustawień drukowania użyć. Po ukończeniu części oceniano prędkość, wymiary i morfologię turbiny, a następnie sesję sprzężenia zwrotnego.

Przeprowadzono ankietę dla uczniów, aby ocenić wcześniejszą wiedzę uczniów w zakresie drukowania 3D, a także poziom zainteresowania i wartość w trakcie. Wszyscy uczniowie mieli wcześniejszą wiedzę na temat projektowania 3D, aleograniczone doświadczenie w druku 3D. Naukowcy doszli do wniosku, że w przyszłości może być przydatne oferowanie uczniom różnych poziomów wyzwania w oparciu o ich wcześniejsze doświadczenia.

Ogólnie rzecz biorąc, kurs był bardzo udany, a uczniowie zgłaszali się w dużej mierze pozytywnie i entuzjastycznie. sprzężenie zwrotne. Naukowcy twierdzą, że kurs mógł skorzystać z więcej niż jednej sesji prototypowania, którą można uwzględnić w przyszłym kursie. Korzyści płynące z cyfrowego wytwarzania i drukowania 3D zostały jednak wyraźnie pokazane.

"Kurs ma ogromny potencjał jako doświadczenie w nauczaniu platformowym w kształceniu inżynierów w wielu kluczowych obszarach produkcji cyfrowej, obejmujących innowacje, projektowanie techniczne , produkcja, symulacja i prototypowanie przy niskim koszcie i łatwe do powielenia ", podsumowują naukowcy.

Autorami publikacji są dr Shane G. Keaveney i profesor Denis P. Dowling.