3D printing – creating learning environment for engineering students
Pikkarainen, Ari (2017)
Diplomityö
Pikkarainen, Ari
2017
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe201705106371
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe201705106371
Tiivistelmä
Purpose of this thesis was to design and create a functional learning environment to mechanical engineering students in Lapland University of Applied Sciences (LUAS). The learning environment combined traditional engineering design into additive manufacturing (AM) principles and practical 3D printing. Methods used in this thesis were divided into literature review and practical section.
Main outcome from the literature review were the fundamentals of AM and learning environment. It also included state-of-the art review of existing learning environments in Finland and rest of the world. Main outcome from the practical section were different models such as active learning model and process models such as 3D printing process chart model, AM design process model and learning assignment process models.
Active learning model recognizes the components of learning required to function in the environment. 3D printing process model presents the process for using the printers. AM design process model brings together product design model, engineering design and design for additive manufacturing (DFAM) principles including their stages. Learning assignment one model presents a process, which gives the student sufficient knowledge to perform practical 3D printing. Learning assignment two model presents a process, which aim to give the student practical information about DFAM and 3D printing in order for them to develop into independent users and experts of 3D printing technology.
Developing the environment in the future requires refining the existing learning assignments according to student feedback, the acquisition of new 3D printing technologies, efficient and functional facilities and different approaches in research. The environment can function also as a prototyping centre enabling student work training, prototyping services and information services to collaboration partners. Työn tarkoitus oli suunnitella ja luoda toimiva oppimisympäristö Lapin AMK:n konetekniikan opiskelijoille. Oppimisympäristö yhdistää perinteisen koneensuunnittelun, lisäävän valmistuksen periaatteet ja käytännön 3D tulostamisen. Työssä käytetyt metodit jaettiin kirjallisuuskatsaukseen ja käytännön osuuteen.
Kirjallisen osuuden tulokset olivat lisäävän valmistuksen ja oppimisympäristön periaatteet. Osuus sisälsi myös katsaukset olemassa oleviin oppimisympäristöihin Suomessa ja maailmalla. Käytännön osuuden tulokset olivat erilaiset mallit, kuten aktiivisen oppimisen malli sekä ja prosessimallit, kuten 3D tulostusprosessi, lisäävän valmistuksen suunnitteluprosessi ja oppimistehtäväprosessit.
Aktiivisen oppimisen malli tunnistaa oppimisen komponentit, joita tarvitaan ympäristössä toimimiseen. 3D tulostusprosessi esittelee mallin, jota tarvitaan tulostimien käyttöön. Lisäävän valmistuksen prosessimalli yhdistää tuotekehitysmallin, koneensuunnittelun ja DFAM periaatteet. Oppimistehtävän yksi malli esittelee prosessin, joka antaa oppilaalle riittävän tietotason 3D tulostukseen, kun oppimistehtävän kaksi malli esittelee prosessin, joka antaa oppilaalle käytännön tiedon DFAM periaatteista sekä 3D tulostuksesta, jotta hän voi kehittyä tekniikan itsenäiseksi käyttäjäksi ja osaajaksi.
Ympäristön kehittäminen tulevaisuudessa vaatii oppimistehtävien kehittämisen saadun oppilaspalautteen perusteella, uusien 3D tulostimien ja –tekniikoiden hankintaa, tehokkaat ja toimivat tilat sekä erilaisia lähestymistapoja tutkimuksen saralla. Ympäristö voi toimia myös prototyyppikeskuksena mahdollistaen oppilaiden käytännön työharjoittelun, prototyyppipalveluiden tarjoamisen sekä tietopalveluiden tarjoamisen yhteistyökumppaneille.
Main outcome from the literature review were the fundamentals of AM and learning environment. It also included state-of-the art review of existing learning environments in Finland and rest of the world. Main outcome from the practical section were different models such as active learning model and process models such as 3D printing process chart model, AM design process model and learning assignment process models.
Active learning model recognizes the components of learning required to function in the environment. 3D printing process model presents the process for using the printers. AM design process model brings together product design model, engineering design and design for additive manufacturing (DFAM) principles including their stages. Learning assignment one model presents a process, which gives the student sufficient knowledge to perform practical 3D printing. Learning assignment two model presents a process, which aim to give the student practical information about DFAM and 3D printing in order for them to develop into independent users and experts of 3D printing technology.
Developing the environment in the future requires refining the existing learning assignments according to student feedback, the acquisition of new 3D printing technologies, efficient and functional facilities and different approaches in research. The environment can function also as a prototyping centre enabling student work training, prototyping services and information services to collaboration partners.
Kirjallisen osuuden tulokset olivat lisäävän valmistuksen ja oppimisympäristön periaatteet. Osuus sisälsi myös katsaukset olemassa oleviin oppimisympäristöihin Suomessa ja maailmalla. Käytännön osuuden tulokset olivat erilaiset mallit, kuten aktiivisen oppimisen malli sekä ja prosessimallit, kuten 3D tulostusprosessi, lisäävän valmistuksen suunnitteluprosessi ja oppimistehtäväprosessit.
Aktiivisen oppimisen malli tunnistaa oppimisen komponentit, joita tarvitaan ympäristössä toimimiseen. 3D tulostusprosessi esittelee mallin, jota tarvitaan tulostimien käyttöön. Lisäävän valmistuksen prosessimalli yhdistää tuotekehitysmallin, koneensuunnittelun ja DFAM periaatteet. Oppimistehtävän yksi malli esittelee prosessin, joka antaa oppilaalle riittävän tietotason 3D tulostukseen, kun oppimistehtävän kaksi malli esittelee prosessin, joka antaa oppilaalle käytännön tiedon DFAM periaatteista sekä 3D tulostuksesta, jotta hän voi kehittyä tekniikan itsenäiseksi käyttäjäksi ja osaajaksi.
Ympäristön kehittäminen tulevaisuudessa vaatii oppimistehtävien kehittämisen saadun oppilaspalautteen perusteella, uusien 3D tulostimien ja –tekniikoiden hankintaa, tehokkaat ja toimivat tilat sekä erilaisia lähestymistapoja tutkimuksen saralla. Ympäristö voi toimia myös prototyyppikeskuksena mahdollistaen oppilaiden käytännön työharjoittelun, prototyyppipalveluiden tarjoamisen sekä tietopalveluiden tarjoamisen yhteistyökumppaneille.