Pelajaran Teach
Percetakan 3D: bagaimanakah suhu penyemperitan mempengaruhi kualiti?
Murid menggunakan makmal Percetakan 3D jarak jauh untuk mencetak komponen PLA yang sama pada lima suhu muncung, membandingkan video sebenar dengan kad penilaian makmal, menyusun hasil mengikut kualiti, dan mencadangkan suhu yang sesuai.
Kali pertama menggunakan LabsLand? Cipta akaun guru anda
Hasil pembelajaran
Membina hipotesis tentang suhu penyemperitan yang menghasilkan kualiti cetakan PLA terbaik.
Menjalankan eksperimen terkawal dengan hanya mengubah suhu, sambil mengekalkan model, orientasi, ketebalan lapisan, dan sokongan.
Memerhati dan membandingkan hasil sebenar makmal melalui video cetakan dan kad penilaian, kemudian menyusunnya mengikut kualiti.
Mengenal pasti julat suhu yang sesuai serta bentuk kegagalan apabila suhu terlalu rendah atau terlalu tinggi.
Mengaitkan kegagalan tersebut dengan peleburan, aliran, dan degradasi PLA, lalu menulis cadangan pembuatan yang disokong bukti.
Pratonton aktiviti pelajar
Kandungan aktiviti
Pratonton sahaja. Dalam sesi kelas, pelajar boleh mengisi jawapan dan menyerahkan hasil kerja mereka kepada guru.
1 · Sebelum bermula: ramalan anda
8 min
Pencetak 3D jenis FDM (pemodelan pemendapan terlakur) membina komponen selapis demi selapis. Seutas plastik yang dipanggil filamen masuk ke dalam muncung yang dipanaskan, melebur, kemudian ditolak keluar sebagai jalur yang sangat halus untuk dimendapkan. Proses menolak bahan lebur melalui muncung dipanggil penyemperitan. Suhu penyemperitan (suhu muncung) menentukan sama ada plastik melebur dengan baik dan mengalir dengan sekata. Plastik yang digunakan dalam makmal ini ialah PLA, antara bahan yang paling lazim digunakan dalam pencetak pendidikan.
Dalam eksperimen ini, anda akan sentiasa mencetak komponen yang sama (huruf A) dan hanya mengubah suhu. Untuk memastikan perbandingan yang adil, tetapan makmal yang lain dikekalkan:
- orientasi (cara komponen diletakkan pada tapak cetakan): sentiasa atas;
- ketebalan lapisan (tinggi setiap lapisan plastik): sentiasa 0.15 mm;
- sokongan (bahan tambahan yang menyokong bahagian tergantung): sentiasa tidak.
Oleh itu, jika satu cetakan lebih baik atau lebih buruk daripada yang lain, pemboleh ubah yang menerangkan perbezaan itu ialah suhu.
Komponen ujian
Komponen ujian makmal ialah huruf A. Imej ini ialah model 3D yang digunakan oleh makmal, bukan foto. Anda akan mencetak komponen yang sama setiap kali dan hanya mengubah suhu muncung.
Pada pendapat anda, suhu muncung yang manakah akan menghasilkan cetakan PLA dengan kualiti terbaik?
Terangkan pilihan anda dalam 2 atau 3 ayat. Apakah yang anda jangka akan berlaku kepada PLA jika muncung terlalu sejuk? Bagaimana pula jika muncung terlalu panas?
2 · Eksperimen: cetak dengan hanya mengubah suhu
20 min
Anda akan menjalankan cetakan yang sama lima kali, sekali bagi setiap suhu yang tersedia, tanpa mengubah tetapan lain. Bagi setiap percubaan, tab Pemerhatian menyediakan dua jenis bukti:
- video sebenar proses cetakan daripada tiga kamera (pandangan hadapan, perspektif, dan dekat): perhatikan terutamanya keadaan komponen pada akhir video;
- kad penilaian suhu: mesej makmal yang menyatakan sama ada suhu itu sesuai, terlalu rendah, atau terlalu tinggi serta kesannya pada bahan. Kad ini terletak di bawah video dalam jadual penilaian. Jadual mempunyai lajur bagi orientasi, ketebalan, suhu, dan sokongan; lajur yang penting dalam aktiviti ini ialah Suhu.
Cara menggunakan makmal
Antara muka makmal dipaparkan dalam bahasa Inggeris. Oleh itu, arahan di bawah memberikan istilah Bahasa Melayu diikuti label sebenar pada skrin dalam tanda kurung. Makmal disusun dalam empat tab: Pengenalan (Introduction), Konfigurasi komponen (Part config), Konfigurasi pencetak (Print config), dan Pemerhatian (Observation). Perhatian: makmal memaparkan nombor “3” pada dua tab berturut-turut, iaitu Print config dan Observation, jadi gunakan nama tab sebagai panduan, bukan nombornya.
Buka makmal Percetakan 3D
Buka makmal Percetakan 3D daripada aktiviti ini.
Dalam tab Konfigurasi komponen (Part config), model telah ditetapkan kepada huruf A dan tidak boleh dipilih. Bagi orientasi, pilih Atas (Top) dan sahkan. Kemudian teruskan ke konfigurasi pencetak.
Dalam tab Konfigurasi pencetak (Print config), pilih ketebalan lapisan 0.15 mm.
Bagi sokongan, pilih Tidak (No). Makmal bermula dengan sokongan ditetapkan kepada Ya (Yes), jadi anda perlu menukarnya kepada Tidak (No).
Bagi suhu bahan cetakan, pilih suhu pertama: 140 °C. Kemudian teruskan ke pemerhatian.
Dalam tab Pemerhatian (Observation), anda akan melihat ringkasan konfigurasi dan video daripada tiga kamera (hadapan, perspektif, dan dekat). Mulakan cetakan. Video bermula pada kelajuan 5×; gunakan kawalan kelajuan (1×, 5×, 10×, atau 15×) untuk mengurangkan masa menunggu, kemudian kembali kepada 1× apabila anda mahu melihat butiran.
Selepas cetakan selesai, perhatikan keadaan komponen dalam video dan baca kad penilaian Suhu (Temperature) dalam jadual penilaian di bawah video.
Rekodkan kedua-dua bukti itu dalam jadual pemerhatian di bawah pada halaman ini.
Ulangi langkah bagi suhu lain: kembali ke tab Konfigurasi pencetak (Print config), ubah suhu kepada 170 °C, 200 °C, 230 °C, dan 260 °C, satu demi satu. Sebelum setiap pemerhatian, pastikan sokongan masih ditetapkan kepada Tidak (No) kerana makmal mungkin memaparkan Ya (Yes) semula apabila anda kembali. Jangan ubah orientasi atau ketebalan.
Jadual pemerhatian — kualiti mengikut suhu
Bagi setiap suhu, tulis semula dengan kata-kata anda sendiri mesej pada kad penilaian Suhu dan huraikan keadaan komponen dalam video: adakah huruf terbentuk, adakah permukaannya kelihatan licin, kasar, tidak lengkap, atau cacat, dan adakah bahan keluar daripada muncung? Jangan cipta nombor atau skor; huraikan perkara yang benar-benar anda perhatikan.
| Suhu °C | Apakah yang dinyatakan pada kad penilaian? | Bagaimanakah keadaan komponen dalam video? |
|---|---|---|
Bandingkan dua suhu paling ekstrem. Pada 140 °C, apakah yang berlaku kepada komponen atau bahan yang keluar daripada muncung dalam video? Pada 260 °C, komponen masih dicetak, jadi tumpukan pada perkara yang dinyatakan oleh kad penilaian Suhu tentang bahan. Huraikan pemerhatian bagi setiap suhu; jangan terangkan sebabnya lagi.
3 · Banding dan susun hasil
8 min
Sekarang susun hasil tanpa merujuk jawapan contoh. Gunakan hanya jadual pemerhatian anda: perkara yang anda lihat dalam video dan mesej pada kad penilaian Suhu bagi setiap percubaan.
Susunan — daripada kualiti terbaik hingga terburuk
Susun lima suhu daripada kualiti terbaik hingga terburuk dengan meletakkan suhu terbaik pada kedudukan 1. Dalam setiap baris, jelaskan secara ringkas sebab suhu itu berada pada kedudukan tersebut dengan merujuk jadual pemerhatian: perkara yang anda lihat dalam video atau mesej pada kad.
| Kedudukan | Suhu °C | Sebab (berdasarkan pemerhatian anda) |
|---|---|---|
Berdasarkan pemerhatian anda, suhu atau julat suhu yang manakah menghasilkan kualiti terbaik bagi PLA ini? Adakah hasil itu sepadan dengan ramalan anda dalam langkah 1?
4 · Terangkan sebabnya berdasarkan bahan
9 min
Anda kini tahu apa yang berlaku pada setiap suhu. Seterusnya, terangkan sebabnya dengan memikirkan kelakuan PLA apabila melalui muncung yang dipanaskan.
Apabila suhu terlalu rendah, makmal menunjukkan bahawa bahan tidak melebur dengan baik dan boleh menyumbat muncung; pada 140 °C, tiada bahan keluar. Gunakan idea peleburan untuk menerangkan mengapa PLA yang tidak cukup panas tidak dapat membentuk komponen berkualiti.
Apabila suhu terlalu tinggi (230 °C dan terutamanya 260 °C), makmal menunjukkan bahawa bahan terdegradasi. Terangkan mengapa pemanasan PLA secara berlebihan juga menurunkan kualiti walaupun plastik telah melebur.
Gabungkan kedua-dua idea: mengapakah terdapat julat suhu pertengahan yang berfungsi lebih baik berbanding suhu terlalu rendah atau terlalu tinggi? Petunjuk: untuk mencetak dengan baik, plastik perlu cukup lebur untuk mengalir, tetapi tidak sehingga terdegradasi.
5 · Kesimpulan: cadangan pembuatan anda
5 min
Bayangkan seorang rakan mahu mencetak komponen PLA yang sama dan meminta nasihat anda.
Apakah suhu yang anda cadangkan untuk mencetak komponen ini menggunakan PLA? Gunakan susunan hasil anda sebagai bukti, bukan pilihan peribadi.
Apakah kegagalan yang berlaku di bawah dan di atas suhu cadangan itu? Rujuk sekurang-kurangnya dua suhu daripada jadual anda.
Terangkan mengapa suhu mempengaruhi kualiti dengan menggunakan idea peleburan dan degradasi PLA.