W ramach projektu „Uniwersytet dla wszystkich – Level up” realizowanego przez BON UW uruchomiona zostało Laboratorium map i modeli dotykowych. Celem tego działania jest wypracowanie zastosowań technologii druku 3D w zakresie tworzenia pomocy dydaktycznych oraz modeli dotykowych wspierających edukację i codzienne funkcjonowanie osób niewidomych i słabowidzących.
Zastosowania druku 3D
Możliwym obszarem zastosowania druku 3D jest tworzenie modeli obiektów będących w rzeczywistości zbyt dużymi lub zbyt małymi, aby móc je oglądać dotykiem. Takimi modelami mogą być obiekty architektury, niewielkie organizmy, budowa komórek, atomów czy np. modele owadów.
Trójwymiarowe modele mogą dać pełne wyobrażenie kształtu obiektów, które bardzo trudno oddać za pomocą płaskiego schematu czy opisu.
Fot. Przykłady modeli 3D: Kolumny i kapitele starożytnego Egiptu. Płaskorzeźba prezentująca trzy klasyczne, greckie porządki architektoniczne – dorycki, joński i koryncki. Model owada – muchy, w powiększeniu. Modele wykonano w Laboratorium map i modeli 3D BON UW.
Innym obszarem zastosowań druku 3D są mapy oraz plany przedstawiające w sposób schematyczny pewną przestrzeń, układ budynków lub pomieszczeń. Trójwymiarowe mapy oraz tyfloplany stanowią cenną pomoc w orientacji przestrzennej i samodzielności osób z niepełnosprawnością wzroku. Zastosowanie druku 3D stwarza możliwość upowszechnienia takich rozwiązań. Tyfloplany i mapy tym lepiej będą spełniać swoją rolę, jeśli zastosowane w nich rozwiązania i oznaczenia będą intuicyjne i łatwe do odczytania dotykiem. Dobór najlepszych rozwiązań jest ważnym obszarem działań laboratorium.
Fot. Przykłady zastosowań druku 3D: Mapa 3D wspomagająca naukę orientacji przestrzennej, tyfloplan informujący o układzie pomieszczeń, mapa podziału administracyjnego Warszawy. Plany wykonano w Laboratorium map i modeli 3D BON UW.
Korzystanie z planów i map za pomocą dotyku wymaga dużej umiejętności i wyobraźni przestrzennej, dlatego bardzo ważne jest rozwijanie tych kompetencji jak najwcześniej, na wszystkich poziomach edukacji. To kolejny ważny obszar zastosowania technologii 3D. Druk 3D można zastosować do tworzenia szeregu pomocy dydaktycznych, np. linijek z wypukłymi podziałkami, kubarytmów służących do pisemnej nauki matematyki, różnych modeli obiektów matematycznych.
Fot. Pomoce dydaktyczne przygotowane w druku 3D: Linijki z podziałkami wypukłymi, kubarytmy do nauki pisemnego liczenia, zegar do nauki pojęcia czasu. Pomoce wykonano w Laboratorium map i modeli 3D BON UW.
Druku 3D można także użyć do rozwijania umiejętności posługiwania się grafiką dotykową poprzez zabawę, np. tworząc trójwymiarowe puzzle, układanki, kostki do gier i wiele innych projektów, które po prostu będą ciekawe dla dzieci niewidomych.
Fot. Pomoce przygotowane w druku 3D służące do rozwijania umiejętności posługiwania się grafiką dotykową: Układanka typu puzzle „Podział administracyjny Polski”, puzzle 3D, sześcioelementowe, do ułożenia jest kształt psa, domino z zaczepami i wypukłymi punktami. Pomoce wykonano w Laboratorium map i modeli 3D BON UW.
Wydruki 3D mogą również wspierać wykładowców na poziomie akademickim. Przykładem może być np. diagram samogłoskowy z dźwiękami IPA, który jest stosowany do nauki wymowy samogłosek w różnych językach. Nie tylko umożliwia on „układanie” samogłosek w odpowiednich miejscach, ale także ułatwi naukę ich zapisu (zwykłego i w systemie Braille’a) w międzynarodowym standardzie IPA.
Fot. Diagram samogłoskowe z dźwiękami IPA, do nauki wymowy samogłosek przygotowane w druku 3D: diagram ze stałym układem samogłosek w języku angielskim, diagramy z samogłoskami w formie wpinek umożliwiające samodzielne ich umieszczanie na planszy w formie siatki, w dwóch wersjach: z kontrastowymi literami IPA oraz z dodatkowymi oznaczeniami w systemie Braille’a. Pomoce wykonano w Laboratorium map i modeli 3D BON UW.
Pełen dostęp do bazy modeli
Wszystkie przygotowane modele i wypracowane rozwiązania są publikowane i udostępniane bezpłatnie w serwisie www.CEWIS.uw.edu.pl. Skorzystać z nich może każdy. Szczególnie zachęcamy do tego nauczycieli, którzy często posiadają w szkołach dostęp do drukarek 3D, ale brakuje im odpowiednich modeli, które mogliby na tych drukarkach wydrukować.
Wraz z plikami modeli 3D udostępniane są wszystkie informacje o zastosowanych ustawieniach i parametrach druku, które umożliwią uzyskanie najlepszej jakości wydruku. Udostępniane są także pliki F3M i G-code, które można użyć niemal od razu, w przypadku posiadania tożsamej drukarki, lub które mogą wymagać wprowadzenia niewielkich zmian.
W serwisie dostępne są także w pełni edytowalne pliki modeli. Można je otworzyć w programie do modelowania 3D i dowolnie modyfikować. Umożliwi to dalsze rozpowszechnianie technologii druku 3D w szczególności w planowanych zastosowaniach.
Dodatkowa wiedza i informacje
Technologia druku 3D staje się coraz tańsza i coraz bardziej powszechna. Drukarki są coraz bardziej niezawodne, a oprogramowanie wspierające projektowanie oraz realizowanie wydruków jest wciąż rozwijane, aby ten proces umożliwić jak najłatwiejszym i intuicyjnym. Nie mniej samo wykonanie wydruków wymaga pewnej wiedzy i umiejętności.
Druk 3D, w najbardziej rozpowszechnionej postaci jaką jest technologia przyrostowego tworzenia wydruku z materiału termoplastycznego (technologia FDM) jest w dużej mierze zależny od parametrów zastosowanego materiału (filamentu), oraz technicznych właściwości drukarki. Gotowy model musi zostać wcześniej przygotowany do druku, poprzez ustawienie parametrów właściwych dla posiadanego filamentu (temperatura), drukarki (adhezja, retrakcja, prędkość druku itp.) oraz modelu (wysokość warstwy, grubość ściany, gęstość wypełnienia i inne). W oparciu o te parametry model musi zostać pocięty na warstwy i wraz z ustawieniami zapisany zostaje w postaci tzw. G-codu – kodu sterującego dla drukarki 3D. Służy do tego program typu slicer dostarczany wraz z drukarką, lub najczęściej rozpowszechniany bezpłatnie.
Jak najlepsze wykonanie wydruków wymaga przygotowania drukarki, filamentów, nadzorowanie wydruku i jego wykończenia. Przydatna jest także wiedza z zakresu rozwiązywania typowych problemów występujących podczas druku.
Serwis www.CEWIS.uw.edu.pl ma być miejscem zbierającym i udostępniającym informacje i porady pomagające w samodzielnym wykonywaniu wydruków, oraz rozwijające wiedzę w tym zakresie. Mamy nadzieję, że nasze działania przyczynią się do upowszechnienia technologii druku 3D, która będzie ciekawym i praktycznym wsparciem dla osób z niepełnosprawnościami wzroku. Wszystkie osoby chcące wesprzeć te działania zapraszamy do korzystania z zasobów CEWIS.