CurriculumCurrículoSTEMGrades 9 to 12Grados 9 a 12STEM-HS-04
CAD and FabricationCAD y fabricación
Design a useful part in CAD with full dimensions, make it on a three-dimensional printer, test the fit, and revise when reality disagrees with the model.Diseñe una pieza útil en CAD con todas sus dimensiones, fabríquela en una impresora tridimensional, pruebe el ajuste y revísela cuando la realidad no coincida con el modelo.
- Ways in:Formas de empezar:
- Read, 1 minuteLeer, 1 minuto
- Do, 225 minutesHacer, 225 minutos
- Simulate, 5 minutesSimular, 5 minutos
- GradesGrados
- Grades 9 to 12, and any learner ready for itGrados 9 a 12, y cualquier persona lista para ello
- TimeTiempo
- 5 sessions of about 45 minutes5 sesiones de unos 45 minutos
- CostCosto
- Needs equipmentNecesita equipo
The MESH'D components this unit uses:Los componentes MESH'D que usa esta unidad:ManufacturingManufacturaHolistic DesignDiseño integral
The driving questionLa pregunta central
From screen to real thing, what changes?De la pantalla a la cosa real, ¿qué cambia?
You design a functional part for a real need in your workshop, classroom or home, dimension it with discipline, make it, and revise it when reality disagrees with the model.Usted diseña una pieza funcional para una necesidad real de su taller, su salón o su casa, la dimensiona con disciplina, la fabrica y la revisa cuando la realidad no coincide con el modelo.
Learners will be able toAl terminar se podrá
- Model a part in CAD with full dimensions.Modelar una pieza en CAD con todas sus dimensiones.
- Fabricate the part.Fabricar la pieza.
- Run a fit test and make one reasoned revision.Hacer una prueba de ajuste y una revisión razonada.
Where the math isDónde están las matemáticas
Dimensioning, tolerances and scale.Dimensionamiento, tolerancias y escala.
Texas standards, strand levelEstándares de Texas, por componente
- Math: Geometry and MeasurementMatemáticas: Geometría y medición
- Technology Applications: Creativity and InnovationAplicaciones tecnológicas: Creatividad e innovación
Session by sessionSesión por sesión
What to doQué hacer
- Learn CAD basics: sketch, constrain and extrude, putting a dimension on every feature.Aprenda lo básico de CAD: dibujar, restringir y extruir, poniendo una dimensión en cada detalle.
- Design a functional part that your workshop or home really needs: a bracket, a holder or a fixture.Diseñe una pieza funcional que su taller o su casa realmente necesite: un soporte, un sujetador o una plantilla de trabajo.
- Fabricate it on a three-dimensional printer, finishing it with hand tools as needed.Fabríquela en una impresora tridimensional y termínela con herramientas manuales si hace falta.
- Run a fit test and revise the tolerances once, with a reason for the change.Haga una prueba de ajuste y revise las tolerancias una vez, con una razón para el cambio.
- Present the part with its drawing.Presente la pieza con su dibujo técnico.
What you needLo que necesita
- Printer filamentFilamento para impresora
EquipmentEquipo
- A three-dimensional printerUna impresora tridimensional
- A laptop or computer that can run CAD softwareUna computadora portátil o de escritorio que pueda usar un programa de CAD
- Hand toolsHerramientas manuales
Needs equipment.Necesita equipo.
Use only tools you are certified on from the Workshop Bootcamp unit. Three-dimensional printers have hot ends: treat a burn like a soldering burn, cooling it with water right away and telling an adult. Place printers where there is good ventilation, and work on the nozzle only after the machine has cooled.Use solo las herramientas en las que tiene certificación de la unidad Campamento de taller. Las impresoras tridimensionales tienen boquillas calientes: trate una quemadura como una quemadura de soldadura, enfriándola con agua de inmediato y avisando a un adulto. Coloque las impresoras donde haya buena ventilación y trabaje en la boquilla solo cuando la máquina ya se haya enfriado.
What learners make and showLo que se hace y se muestra
The finished part with a fully dimensioned drawing, a fit reached in no more than one revision, and that revision explained out loud.La pieza terminada con un dibujo con todas sus dimensiones, un ajuste logrado con una revisión como máximo y esa revisión explicada en voz alta.
Mix-ups to expectConfusiones que esperar
- The model is the part. The printed part always differs a little from the model, and the fit test shows how much.El modelo es la pieza. La pieza impresa siempre difiere un poco del modelo, y la prueba de ajuste muestra cuánto.
- Revision means the design failed. Revision is a normal step in design: reality gives feedback, and the design improves.Revisar significa que el diseño falló. Revisar es un paso normal del diseño: la realidad da información y el diseño mejora.
- Tolerance is the printer's problem. The designer sets the tolerance in the drawing and plans for how the machine really prints.La tolerancia es problema de la impresora. Quien diseña fija la tolerancia en el dibujo y planea según cómo imprime realmente la máquina.
At homeEn casa
Try it at the kitchen tablePruébelo en la mesa de la cocina
Find a place at home for the part your learner designed, put it to work, and label it with the maker's name.Busquen un lugar en casa para la pieza que diseñó su estudiante, pónganla a trabajar y etiquétenla con el nombre de quien la hizo.
Explore, 5 minutesExplorar, 5 minutos
How a 3D printer slices a partCómo una impresora 3D corta una pieza en capas
Slice a little house, a cup, a cone or a pyramid into layers, watch the printer build it from the bed up, and see where a part needs support.Corte en capas una casita, un vaso, un cono o una pirámide, vea a la impresora construirla desde la cama hacia arriba y descubra dónde una pieza necesita soporte.
The drawing shows where it starts. It runs here once its script has loaded.El dibujo muestra dónde empieza. Funciona aquí una vez que carga su código.
Your challengeSu reto
- Find a layer where the house’s wide roof reaches out past its walls.Encuentre una capa donde el techo ancho de la casita sale más allá de sus paredes. Not done yet.Todavía no.
- Change the house’s design so it prints with no supports at all.Cambie el diseño de la casita para que se imprima sin ningún soporte. Not done yet.Todavía no.
- Slice the cone so its steps are less than a tenth of a millimeter deep, and see what that costs in time.Corte el cono en capas para que sus escalones midan menos de una décima de milímetro de fondo, y vea lo que cuesta en tiempo. Not done yet.Todavía no.
Every challenge done. Now try it for real at home.Todos los retos logrados. Ahora pruébelo de verdad en casa.
Printed so far, of the whole print timeImpreso hasta ahora, del tiempo total
Layers in allCapas en total
Print time, from the modelTiempo de impresión, según el modelo
Height, in whole layersAltura, en capas completas
Steps on the sloping sideEscalones en el lado inclinado
SupportsSoportes
On the left, the part from the side, cut down the middle: the red layers are printed, the bold line is the layer printing now, and the pale ones are still to come; the dashed line is the part as designed. On the right, that layer from above, the layer under it dashed; below it, the blue box on the left seen up close, the true side dashed over the steps. Drag the carriage to move up and down.A la izquierda, la pieza de lado, cortada por la mitad: las capas rojas ya están impresas, la línea gruesa es la capa que se imprime ahora y las claras faltan; la línea punteada es la pieza tal como se diseñó. A la derecha, esa capa desde arriba, con la capa de abajo punteada; debajo, el recuadro azul de la izquierda visto de cerca, con el lado real punteado sobre los escalones. Arrastre el carro para subir y bajar.
What is happeningQué está pasando
A 3D printer builds a part by slicing it into thin layers and printing them one on top of another. As the little house’s roof comes up to its peak, each layer is shorter than the last.Una impresora 3D construye una pieza cortándola en capas delgadas e imprimiéndolas una encima de otra. A medida que el techo de la casita sube hacia la punta, cada capa es más corta que la anterior.
Because it prints in whole layers, a slope comes out as tiny steps, and a part’s height comes out in whole layers too. Thinner layers make smaller steps and a smoother side, but there are more of them, so they take longer to print.Como imprime en capas completas, una pendiente sale como escalones pequeñitos, y la altura de una pieza también sale en capas completas. Las capas más delgadas hacen escalones más chicos y un lado más liso, pero son más, así que tardan más en imprimirse.
Each layer has to rest on the one below. Where a layer sticks out over air, like the eaves of a wide roof, the printer adds supports underneath to hold it up, and they are snapped off afterward.Cada capa tiene que apoyarse en la de abajo. Donde una capa sobresale sobre el aire, como los aleros de un techo ancho, la impresora agrega soportes debajo para sostenerla, y después se quitan.
A designer can change a part so every layer rests on the one below and it needs no supports at all. Designing for the way a part will be made saves material, time and cleanup.Quien diseña puede cambiar una pieza para que cada capa se apoye en la de abajo y no necesite ningún soporte. Diseñar pensando en cómo se fabricará la pieza ahorra material, tiempo y limpieza.
Things to tryCosas para probar
- Drag the carriage, or step the layers, from the bed to the peak of the house.Arrastre el carro, o recorra las capas, desde la cama hasta la punta de la casita.
- Change the layer height and compare the steps up close and the print time.Cambie la altura de capa y compare los escalones de cerca y el tiempo de impresión.
- Make the roof no wider than the walls and see what happens to the supports.Haga el techo no más ancho que las paredes y vea qué pasa con los soportes.
- Print the cone and the pyramid: which one has the deeper steps?Imprima el cono y la pirámide: ¿cuál tiene los escalones más hondos?
The print time comes from a simple model of the outline, the fill and the moves between layers. A real slicer also prints solid floors and tops, slows down for small layers, counts every travel move and builds its supports as a lattice, so its time and its supports are different.El tiempo de impresión viene de un modelo sencillo del contorno, el relleno y los movimientos entre capas. Un programa real también imprime pisos y tapas sólidas, va más lento en las capas pequeñas, cuenta cada traslado y arma sus soportes como un enrejado, así que su tiempo y sus soportes son distintos.
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The credit to copyEl crédito para copiar
Free BYRD, CC BY. “CAD and Fabrication” from the Byrd Academy STEM Curriculum by Byrd EDU, byrdathome.org.Free BYRD, CC BY. “CAD y fabricación”, del Currículo STEM de Byrd Academy, de Byrd EDU, byrdathome.org.
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