چاپگر سه بعدی نحوه آموزش نسل جدید را متحول می‌کند

ایمی متر یکی از پیشروان نوجوان در عرصه فن آوری چاپ سه بعدی است

در سالهای اخیر اخبار و مطالب متعددی در مورد قابلیت های چاپگر سه بعدی و تحولی که این فن آوری جدید در تولید کالاهای مصرفی و قطعات تکنولوژی ایجاد خواهد کرد، منتشر شده است.

اما چاپگر سه بعدی به عرصه آموزش و محیط کلاسهای درس نیز وارد شده و از هم اکنون در آمریکا و بریتانیا برای افزودن آن به سیستم آموزشی برنامه ریزی شده است. این فن آوری پیشرفته برای ارتقاء کیفیت آموزش و پرورش نوجوانان در محیط مدارس و خارج از آن قابلیت های فراوانی دارد.

مدارس، به خصوص در کشورهای غربی، به افزودن این فن آوری به سیستم آموزشی خود علاقه زیادی نشان می دهند. ولی مشکلات همیشگی مثل کمبود بودجه و ناآشنایی معلمان با این فن آوری، اجرای چنین طرح‌هایی را به تاخیر انداخته است. اما تعداد زیادی از دانش آموزان نوجوان حتی اگر به چنین فن آوری در محیط مدرسه دسترسی نداشته باشند، از هم اکنون با چاپگر سه بعدی آشنا شده و بهره برداری از آن را فرا می‌گیرند.

یکی از برجسته ترین نوجوانانی که در زمینه استفاده از چاپگر سه بعد یپیشرفت زیادی داشته یک محصل دختر ۱۴ ساله اهل شهر منچستر در بریتانیا است.

ایمی متر اولین جایزه "دختر دیجیتال اروپا" جایزه ای که از سال گذشته توسط کمیسیون اروپا ترتیب داده شده را دریافت کرده است. او در مجامع علمی گوناگونی ایده های خود را برای کارشناسان و شرکت کنندگان تشریح کرده است.

جنبش "سازندگان دیجیتال"

آموختن از جوانان: ایمی متر درگردهمایی‌های علمی ایده های خود در زمینه چاپ سه بعدی را تشریح می‌کند

ایمی از سن یازده سالگی و پس از دیدار از جشنواره دستاوردهای علمی که در شهر منچستر برگزار شد، ابتدا به رمز نویسی و برنامه های کامپیوتری و سپس به طراحی با چاپگر سه بعدی علاقمند شد.

اما مهمترین منبع الهام و پیشرفت او یک کوشش جهانی است که نسل جوان را تشویق می کند تا در عرصه فن آوریهای جدید خلاقیت نشان دهد. این تحول در عرصه آموزش اصطلاحا "سازندگان دیجیتال" نام گرفته است.

تعدادی از موسسات فعال در زمینه پژوهش های دیجیتال و فن آوری جدید از این جنبش حمایت می کنند. یکی از آنها موسسه است در شهر منچستر به نام "فب لب" که فشرده ای از نام کامل آن "آزمایشگاه ساخت و تولید" است. این موسسه طرح ها و ایده های دیجیتال را به محصولات کاربردی تبدیل می کند.

موسسه "فن لب" هر از چند گاه درهای خود را به روی عموم می گشاید تا علاقمندان بتوانند با تازه ترین روشهای به کارگیری فن آوری دیجیتال در تولید محصولات جدید آشنا شوند. ایمی متر با مراجعه به این موسسه توانست از نرم افزارها و سخت افزارهایی که در مدرسه به آنها دسترسی نداشت، مثل چاپگر سه بعدی، استفاده کند.

او برای انجام تکالیف مدرسه از فن آوریهای مربوط به طراحی و تولید سه بعدی محصولات استفاده کرده است.

ایمی متر می گوید: "در این موسسه کارشناس ها و افراد با تجربه ای کار می کنند و در عین حال فضای همکاری و تبادل تجربه در این موسسه خیلی خوب است که فرا گرفتن فن آوریهای جدید را آسان می کند. آنجا می‌توان خیلی چیزها آموخت و بعد متناسب با امکانات و دانش هر فرد روی طرح های شخصی کار کرد."

آزمایشگاههای ساخت و تولید

موسسه "فن لب" در منچستر اولین مورد از این مراکز جدید طراحی و ساخت محصولات با استفاده از روشهای دیجیتال بود. اکنون در مجموع ۹ مورد از این مراکز در بریتانیا فعال هستند و انتظار می رود که طی سه سال آینده تعداد آنها به ۳۰ مورد برسد.

تمام این موسسات بخشی از یک طرح جهانی هستند که از آمریکا سرچشمه گرفت. نقطه آغاز آن یک واحد درسی دانشگاهی بود به نام "چگونه می توان تقریبا همه چیز را ساخت" و پروفسور نیل گرشنفیلد از اساتید دانشگاه تکنولوژی (پلی تکنیک) ماساچوست (ام آی تی) آن را تدوین و تدریس می کرد.

از حدود هشت سال پیش که پروفسور گرشنفیلد کتاب خود با عنوان "فب:انقلاب آینده در کامپیوترهای شخصی" را منتشر کرده حدود ۲۰۰ مورد از این آزمایشگاههای ساخت و طراحی در بیش از ۴۰ کشور جهان شروع به کار کرده اند. همه آنها اصطلاحا با عنوان "فب لب" (Fab Lab) شناخته می شوند.

پروفسور گرشنفیلد معتقد است که انقلاب دیجیتال روی داده است و ما در مسیر عملی کردن آن هستیم. او می گوید که چالش اصلی این "فب لب" ها در حقیقت بهره برداری و تحت کنترل در آوردن " قدرت اختراع نهفته در جهان امروزی و کاربست آن برای تولید پاسخ های مناسب به مشکلات و سئوالات محلی است."

این "فب لب" ها دو وظیفه آموزش و طرحهای اقتصادی- تجاری را با هم ترکیب می کنند و در واقع محیطی فراهم می کنند که علاقمندان به هر دو عرصه می توانند با هم همکاری کرده و از یکدیگر بیاموزند. درعین حال پروفسور گرشنفیلد با توصیف های اغراق آمیز رسانه ها از قابلیت های چاپگر سه بعدی مخالف است.

ایمی متر دانش آموز ۱۴ سالها اهل شهر منچستر نیز در شیوه کار و حتی شیوه صحبت کردن خود نشان داده که مسئله اصلی نه غرق شدن در این جو تبلیغاتی بلکه نشان دادن پشتکار و ادامه کاری است. او می گوید که با هر حدی از امکانات و دانش می توان شروع کرد و لزوما نباید منتظر شد تا به پیشرفته ترین وسایل و تجهیزات دسترسی داشته باشیم.

ابتکار و خودکفایی سه بعدی

به عنوان مثال اگر می توان از روشهای دیگر برای طراحی و ساخت دیجیتال اشیا استفاده کرد چرا باید منتظر شد تا به یک چاپگر سه بعدی دسترسی پیدا کنیم؟

او توضیح می دهد که از یک نرم افزار طراحی سه بعدی برای طراحی یک چهارپایه تاشو استفاده کرده و برای برش قطعات نیز از یک وسیله دیگر استفاده کرده ودر نهایت خودش همه قطعات را روی هم مونتاژ کرده است.

دو دانش آموز اهل شهر پرتوریا در آفریقای جنوبی دستگاههای چاپگر سه بعدی خود را برای مدارس آن کشور اختراع کرده‌اند 

او از فن آوری برش لیزری برای ساختن یک جلد برای کامپیوترش استفاده کرده و با دستگاه چاپگر سه بعدی هم یک قالب شکلات پزی برای هدیه روز تولد دوستش ساخته است. هر چند خودش اذعان می‌کند که لبه های این قالب کمی تیز از آب درآمد.

ایمی متر می افزاید:" نکته ای که برای من جالب است این است که با کمک این فن آوریها می توان طرح های بسیار پیچیده ای را ساخت و تولید کرد. کار با اکثر نرم افزارهایی که در این زمینه وجود دارند بسیار ساده است. با چند دوره آموزشی آنلاین می توان کار کردن با این نرم افزارها را یاد گرفت."

هم اکنون روی شبکه اینترنت سیستم های رایگان و آزادی وجود دارد که دانش آموزان از طریق آن می توانند طرح های خود را ارائه داده و با کمک چاپگرهای سه بعدی آن را چاپ کرده و بعد برش بدهند. در پایان این روند آنها قادر خواهند بود قطعات تولید شده را روی هم مونتاژ کنند.

مارتین استیونس و همکارش تروپتی پاتل صاحبان جوان شرکتی هستند که در زمینه تولید با چاپگر سه بعدی فعالیت می کند. این شرکت در زمینه همکاری با مدارس در بریتانیا پیشگام بوده است.

او می گوید برخی از مدارس متناسب با سطح دانش معلمانشان توانسته اند از اولین مدل ساده چاپگرهای سه بعدی به مراحل پیچیده تر به کارگیری این ابزارها گام بردارند. در عین حال اکنون مدلی از این چاپگرها ساخته شده که از مقاومت و استحکام لازم برای استفاده روزمره و مکرر در محیط های آموزشی برخوردار است.

مارتین استیونس براساس تجارب گذشته دریافته است که گاهی اوقات وسایلی که وزارت آموزش و پرورش در اختیار مدارس قرار می دهد بی استفاده می مانند. بنابراین اولویت اصلی او برای کمک به مدارس این بوده که ویدئوهای آموزشی ساده و جالبی را برای تشریح استفاده از این ابزارها تولید کرده و در اختیار مدارس قرار دهد.

برخی از دانش آموزان در زمینه فراگیری این فن آوریهای جدید خلاقیت و استقلال خارق العاده ای از خود نشان می دهند.

پیتر شولتز و گرهارد دی کلارک دو دانش آموز ۱۵ ساله دبیرستانی در شهر پرتوریا آفریقای جنوبی، با استفاده از اپ (اپلیکیشن) های تلفن موبایل توانسته اند دستگاه چاپگر سه بعدی خود را بسازند.

دستگاهی که آنها اختراع کرده اند بخشی از یک تلاش گسترده تر برای تولید سریع این نوع ابزارها برای مدارس آفریقای جنوبی است که بسیاری از آنها به حد کافی کامپیوتر دراختیار ندارند.

آنها می گویند:"ما می توانیم با بازیافت بطری های کوکاکولا و سایر نوشابه ها، ورقه های پلاستیکی فیلم که ماده اولیه دستگاه چاپگر ما است را تولید کنیم. ما حتی از همین مواد می توانیم برای ساختن یک بازوی مصنوعی استفاده کنیم."

گام بعدی در چاپ سه بعدی

شمایی از آینده: چاپ سه بعدی روش و مراحل طراحی و تولید را برای نسل جدید دانش آموزان متحول خواهد کرد

ایمی متر دانش آموز ۱۴ ساله اهل منچستر با دقت همه این تحولات و نوآوریها را دنبال می کند.

در حال حاضر ایده جدیدی تمام توجه او را به خود جلب کرده است. این اختراع جدید در حقیقت این امکان را فراهم خواهد کرد که بدون نیاز به یک کامپیوتر و حتی یک چاپگر سه بعدی بتوان از طراحی به ساخت وسیله رسید. این وسیله "قلم سه بعدی" نام گرفته است.

ایمی متر می گوید:"می توان مواد اولیه را که مثلا میله های پلاستیکی هستند، داخل این قلم قرار داد و با حرکت دادن قلم شی مورد نظر را تولید کرد. همزمان با حرکت قلم ماده اولیه بر اثر حرارت نرم شده و دهانه قلم خارج می شود و براساس جزییاتی که در طرح وجود دارد، ساخته می شود."

"با این قلم می توان روی یک سطح صاف کار کرد و پس از تولید اجزای دو بعدی آن شیئی آنها را روی هم مونتاژ کرد و یا قلم را در فضایی سه بعدی به حرکت درآورد. این قلم برای تولید اولین نمونه وسیله بسیار مناسبی است و قیمت آن از چاپگر سه بعدی بسیار ارزانتر است. در عین حال کار کردن با آن دانش زیادی در مورد تکنیک های طراحی کامپیوتری نیاز ندارد."

هدف بعدی ایمی متر برنامه ریزی و راه اندازی یک گردهمایی ویژه برای نوجوانان علاقمند به فن آوریهای دیجیتال است که در حقیقت ترکیبی از کارگاه و بازار نمایشگاهی خواهد بود.

او می گوید:" ما در این گردهمایی ها کارشناسان را دعوت خواهیم کرد که بیایند و برای شرکت کنندگان نوجوان تازه ترین دستاوردهای علمی برای کار با چاپگرهای سه بعدی، دستگاه برش لیزری و نرم افزارهای مربوط به طراحی و ساخت اشیا و ماشین آلات را توضیح بدهند. نوجوانان شرکت کننده می توانند هر چیزی را که می خواهند بسازند، محصول خود را در نمایشگاه به نمایش گذاشته و روش تولید آن را به بازدید کنندگان توضیح دهند."