Applicazione della produzione additiva nell’educazione ingegneristica di progettazione e produzione corso universitario a Dublino

Gli studenti imparano la produzione digitale attraverso la progettazione e la stampa 3D di pale di turbine

In un documento intitolato ” Applicazione della produzione additiva nell’educazione ingegneristica di progettazione e produzione “, una coppia di ricercatori dello University College di Dublino  spiega come hanno implementato un programma sulla produzione digitale e l’elaborazione dei materiali utilizzando la stampa 3D in un corso di ingegneria universitaria. Gli studenti hanno utilizzato la tecnologia di stampa 3D per fabbricare una parte di turbina del turbocompressore. Sono state presentate tre domande di ricerca:

L’uso della produzione digitale nell’educazione ingegneristica può aumentare il coinvolgimento degli studenti?
L’utilizzo dell’apprendimento auto-guidato attraverso la produzione digitale può aumentare le intuizioni e la comprensione del processo di progettazione e produzione?
Può l’uso dell’apprendimento autoguidato aumentare il divertimento e il desiderio di imparare?
Lo studio ha coinvolto una classe di 90 studenti di ingegneria universitari. Sono state tenute lezioni introduttive su argomenti come la produzione digitale, la produzione additiva e sottrattiva e i processi di progettazione e stampa 3D. Agli studenti sono state fornite informazioni di base insieme ad esempi di pubblicazioni sulla progettazione delle turbine, poi sono stati divisi in gruppi di tre e hanno avuto periodi tra quattro e sette settimane per progettare e testare le pale del turbocompressore.

“Poiché l’elemento pratico del corso è stato svolto in un periodo di 4 settimane, c’era un notevole potenziale di competizione tra i gruppi e per l’apprendimento tra pari”, affermano i ricercatori. “Ciò ha aiutato a facilitare più stili e ambienti di apprendimento. Dal punto di vista della produzione, c’è la sfida iniziale di capire perché e dove utilizzare determinati processi. ”
Agli studenti è stata data molta libertà, poiché non sono state fornite metodologie o soluzioni prescritte per la progettazione delle turbine. Il progetto è stato progettato per essere realizzato a basso costo; sono state utilizzate due stampanti 3D, una delle quali è una Zmorph . Il materiale utilizzato era PLA. È stato utilizzato il software di slicing Cura insieme a Autodesk Inventor Professional per la progettazione. Nel progetto della turbina sono stati inclusi quattro componenti principali: la turbina stessa, l’alloggiamento, l’albero della turbina e l’unità di montaggio. Gli studenti dovevano considerare i seguenti parametri: raggio della lama, angolo della lama, spessore della lama e numero di pale.

La stampa 3D doveva essere completata entro un periodo di 40 minuti e le prestazioni e la caratterizzazione della turbina dovevano essere completate entro un’ora e mezzo di laboratorio di prototipazione. Ogni gruppo di studenti doveva determinare quali impostazioni di stampa utilizzare. Una volta completata la parte, sono state valutate la velocità della turbina, le dimensioni e la morfologia dello strato, seguite da una sessione di feedback.

È stata condotta un’indagine studentesca per valutare la conoscenza degli studenti in materia di stampa 3D e il livello di interesse e valore del corso. Tutti gli studenti avevano una certa conoscenza del design 3D, ma una limitata esperienza nella stampa 3D. I ricercatori concludono che in futuro potrebbe essere utile offrire diversi livelli di sfida agli studenti in base alla loro precedente esperienza.

Nel complesso, il corso ha avuto un grande successo, con gli studenti che hanno riportato feedback ampiamente positivi ed entusiastici. I ricercatori affermano che il corso avrebbe potuto beneficiare di più di una sessione di prototipazione, che potrebbe essere inclusa in un corso futuro. Tuttavia, i vantaggi della produzione digitale e della stampa 3D sono stati chiaramente illustrati.

“Il corso ha un grande potenziale come esperienza di apprendimento della piattaforma per educare gli ingegneri in una serie di aree critiche della produzione digitale, coprendo l’innovazione, progettazione ingegneristica, produzione, simulazione e prototipazione pur essendo a basso costo e facilmente replicabile”, concludono i ricercatori.
Gli autori del documento includono il Dr. Shane G. Keaveney e il Professor Denis P. Dowling.

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