Team del makerspace tecnico ODU

Old Dominion University

Makerspace tecnico per studenti che supera le aspettative

Istruzione

La Old Dominion University usa le stampanti 3D Ultimaker per fornire agli studenti di ingegneria un nuovo livello di innovazione e sicurezza.

Quando lo studente di ingegneria Aric Veatch ha iniziato a collaborare presso il nuovo Engineering Makerspace and Invention Center (EMIC) dell'università nel 2017, è rimasto incuriosito dalle stampanti 3D Ultimaker del centro. "I dati a lungo termine e operativi sui sistemi Ultimaker erano di gran lunga migliori dei concorrenti più vicini e il costo di acquisto era eccezionale", racconta Veatch. "La prima cosa che avevo in mente era scoprire se rispondessero alle aspettative definite".

Nel 2017, il preside del Frank Batten College of Engineering & Technology della Old Dominion University di Norfolk, in Virginia, ha avuto l'intuizione di creare un makerspace avanzato che fosse di proprietà degli studenti e che fosse utilizzato da questi. Il risultato è stata la fondazione dell'Engineering Makerspace and Invention Center, del valore di un milione e mezzo di dollari, che offre a qualunque studente la possibilità di provare nuove idee di progettazione. Il centro offre un'ampia gamma di risorse, incluse la progettazione CAD, i test, la produzione dell'elettronica, la lavorazione di metallo, legno e materiali compositi, la saldatura, la finitura e la stampa 3D.

"Il centro è stato creato con la mission di produrre ingegneri che fossero pensatori con spirito critico, leader e in grado di risolvere problemi, spiega Rafael E. Landaeta, Ph.D, preside associato dell'Engineering Makerspace del Frank Batten College of Engineering & Technology. "Il nostro obiettivo è dare agli studenti di ingegneria il vantaggio di cui hanno bisogno con le capacità utili per il mercato".

Utilizzo delle stampanti 3D Ultimaker nel makerspace
L'ODU Engineering Makerspace and Invention Center
Parti di stampa 3D Ultimaker per il progetto dello studente
Stampante 3D Ultimaker in funzione

Con le stampanti 3D gli studenti si proponevano di avere accesso a strumenti di prototipazione rapida che consentissero loro di creare parti finite nell'area di lavoro collegata, che dispone di strumenti di fabbricazione tradizionali. Secondo Veatch, tuttavia, la qualità delle stampanti 3D e dei materiali era tale da consentire non solo la creazione, nel makerspace, di prototipi dalla maggior parte dei progetti, ma anche di realizzare parti di uso finale utilizzando la stampa 3D.

"Volevamo una varietà di stampanti diverse, ma abbiamo prestato grande attenzione alla reputazione del produttore, all'affidabilità di lunga data del suo servizio e alla semplicità di utilizzo dei prodotti, illustra il dott. Orlando Ayala, direttore dell'EMIC. "Era innegabile: Ultimaker rispondeva a tutti i criteri".

L'evoluzione nella formazione

L'EMIC è stato progettato per consentire di ideare e realizzare prototipi di queste idee e gli studenti entusiasti di cogliere questa opportunità sono stati tanti. Le due stampanti 3D Ultimaker S3 e una stampante 3D S5 sono entrate rapidamente a far parte del programma del dipartimento di ingegneria. Veatch è stato nominato responsabile delle operazioni come parte dei suoi studi universitari per utilizzare le stampanti 3D e altri sistemi di ingegneria nell'EMIC.

"L'utilizzo sulle stampanti 3D ha subito una rapida accelerazione", ci racconta. "Già a novembre 2019 tutte le stampanti venivano utilizzate in maniera costante e avevamo ordinato un'altra Ultimaker S3 per riuscire a soddisfare la domanda".

I sistemi Ultimaker usano la tecnologia FFF e sono sufficientemente compatti da stare su una scrivania e tuttavia fornire dimensioni di stampa generose: la S3 offre una dimensione di stampa fino a 230 x 190 x 200 mm, con la fusione di due materiali, mentre la S5 è in grado di offrire dimensioni fino a 330 x 240 x 300 mm, entrambe con spessori fino a 20 micron.

Queste specifiche consentono agli studenti di pensare in grande. Le idee e le parti create sono migliorate velocemente, al punto che gli studenti non hanno soltanto progettato e prodotto parti per i corsi, ma hanno anche sperimentato e prodotto parti per altre sfide ingegneristiche.

Le parti prodotte variano da fidget spinner e maschere di personaggi immaginari a parti per veicoli difficili da trovare.

Parti stampate in 3D dal makerspace ODU
Stampe di prova, che includono un motore a 4 tempi stampato in PLA bianco, tabella di tensegrità (ABS giallo), albero di Natale a spirale (ABS bianco e blu) e una mano articolante (PLA grigio)

Ultimaker also offers over 150 materials for its customers, and the engineering students quickly focused in on their favorites.

“The materials delivered by Ultimaker, especially TPU and PLA, make it appropriate to deliver end-use parts for certain engineering scenarios, such as bushings for a gear shift,” said Veatch. “It has been amazing to watch the evolution in what students believe is possible with 3D printing, and they quickly went from basic to very advanced projects.”

Ultimately, he says, 3D printing is enabling a generation of better engineers who think in the 3D space and are evolving at a faster rate.

“The experience of the makerspace with Ultimaker has meant that our student engineers have completely exceeded expectations of what could be achieved,” said Dr. Landaeta. “We have been completely blown away by the students’ work.”

Ease of operation

Veatch quoted the following benefits with production using the Ultimaker platforms: ease of use, ease of maintenance, high-quality materials, comprehensive software, and low cost of ownership.

“Once I had the 3D printer out of the box, it took half an hour to be up and running,” said Veatch. “Since you can switch around the print cores easily, it makes it easy to keep a printer going while you repair another.”

He also cites the high-quality materials supplied with the Ultimaker, including the PLA and TPU materials, but also the freedom to source and use filament from other sources without limitations.

All Ultimaker systems come supplied with the Cura software—a free, high-performing 3D print preparation software solution. It operates with all major CAD file formats and is open source, enabling availability to anyone.

“The Cura software is just great for the print preparation,” he said. “You can also do changes to the print data on the fly during a print, which is great for fixing a problem without having to totally restart the build.”

Engineering in a virtual class

The stay-at-home orders for students and faculty at educational institutions across the country have disrupted many classes. However, both Dr. Landaeta and Dr. Ayala have taken it in stride as a very fast, and unexpected, pilot study into how engineering studies can be conducted in a virtual setting.

“Virtual engineering processes have been successfully implemented across commercial organizations,” said Dr. Landaeta. “However, this has required a good investment in time and technologies. These last three months just accelerated what we believed was going to take years to become normal in engineering.”

Dr. Landaeta points out that a big portion of engineering requires hands-on work for the production of parts and products, which means that while the design work can be easily conducted in a virtual space, the prototyping, testing, production, and maintenance stages still need an extended team in a physical space. However, 3D printing is helping overcome some of these limitations.

Logo del makerspace ODU come stampa 3D

Per il prossimo programma Summer Bridge, che introduce gli studenti diplomandi delle scuole superiori al programma di ingegneria universitario, le parti stampate in 3D sono diventate un'opzione economica per continuare la classe in un ambiente virtuale. Il team ha stampato in 3D senza costi eccessivi e fornito agli studenti interi modelli di trasmissione per consentire loro di continuare il programma in un ambiente virtuale.

"Le tecnologie di stampa 3D a bassa fedeltà hanno costi talmente convenienti da consentirne l'adozione a casa", spiega Landaeta. "Niente sostituisce la possibilità di toccare e tenere in mano un prototipo, spostarlo, posizionarlo in modo che sia in prospettiva rispetto ad altri oggetti e sentirne la superficie".

Per mettere alla prova questa teoria, quando è iniziato il lockdown le stampanti 3D sono state portate a casa di Veatch, dove l'ingombro ridotto delle stampanti desktop è risultato facile da gestire.

"Spostare le stampanti 3D da una parte all'altra è rapido e semplice", afferma Veatch. "Meno facile è spostare le macchine di produzione tradizionali più grandi, per le quali è necessario anche disporre dello spazio sufficiente. Le Ultimaker sono sufficientemente pulite e piccole da essere utilizzate a casa mia".

I dati di progettazione 3D vengono inviati a Veatch tramite la intranet dell'università, le parti vengono stampate e quindi reinviate agli studenti per l'analisi e i test.

"Il Batten College of Engineering & Technology pianifica di rendere normale questo nuovo tipo di progettazione. Ora dobbiamo insegnare ai nostri studenti come essere ingegneri di successo in ambienti di progettazione virtuale", afferma il dott. Landaeta. "Le tecnologie di stampa 3D sono all'avanguardia in questi sforzi e consentono agli studenti di dedicarsi alla prototipazione dal campus o da casa".

L'EMIC ora sta pianificando di espandere ulteriormente il numero di stampanti 3D disponibili, sperando di utilizzarne tra 12 e 20 in futuro. Inoltre, sta cercando di espandere l'utilizzo della stampa 3D con il software Ultimaker Digital Factory per aiutare a gestire il parco delle stampanti 3D man mano che la crescita aumenta.

“Siamo molto contenti delle stampanti 3D Ultimaker. Gli studenti sono riusciti a lavorare a progetti straordinari con facilità", racconta il dott. Ayala. "Stiamo programmando di acquistare altre stampanti 3D Ultimaker in futuro".

Guarda la dimostrazione tecnica di Ultimaker S3

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