Impressão 3D

Impressão 3D

Dentre todas as máquinas que geralmente encontramos em makerspaces, laboratórios de inovação ou Fablabs, a Impressora 3D costuma ser o grande objeto de desejo. Talvez pelo simples fato de ser uma ferramenta que nos permite materializar objetos e, com isso, nos lembra de filmes de sci fi que assistimos quando crianças. Neles, os astronautas imprimem ferramentas 3D para salvar o universo ou materializam algo delicioso. A fascinação é garantida.

Apesar de ser, muitas vezes, um objeto de desejo de muitos gestores, alunos e pais, a impressão 3D pode ficar parada no lab e longe da sala de aula por alguns motivos: professores não enxergam possíveis conexões com o currículo, a curva de aprendizado pode ser íngreme e as , além do fato das impressões levam levarem horas para ficarem prontas. Escrevemos este post para te inspirar a dar os primeiros passos, compartilhar o que sabe  e o que gosta de imprimir com seus alunos e, bem como dar algumas dicas baseadas nas nossas explorações na Thomas. 

Então…Estão por aí perguntando o que você precisa saber para começar a usar ou desfrutar da empoeirada 3D da sua escola? Curioso(a), mas um pouco inseguro(a)? Nos acompanhe  essa semana e iremos te ajudar a entender mais sobre impressão, explorar alguns usos pedagógicos e te incentivar a aprender algo novo. Simbora?

Impressão 3D 

Existem vários tipos de impressão 3D. Os materiais podem ser impressos em cimento, chocolate, metal, plástico biodegradável (PLA),cimento e até o valioso grafeno, entre outros. Simplesmente fascinantes as imagens de casas

As impressoras mais comuns em ambientes educacionais são as de filamento fundido (3D FFF) que podem imprimir por adição, de camada a camada objetos interessantíssimos em dois tipos de plástico - o PLA (biodegradável)  e o ABS.

Existe uma sequência a ser seguida para que a mágica da nossa grande vedete aconteça:

1. Primeiramente, necessitamos modelar o nosso objeto em softwares específicos. Ou, achar um objeto compatível em algum repositório no qual milhares de makers disponibilizam o seu trabalho, e adaptar para a sua realidade. Algumas plataformas interessantes são a Thingiverse, o Tinkercad e os sites de fabricantes como Makerbot, Ultimaker e Stratasys.
2. Com o arquivo do nosso projeto pronto (STL), precisaremos usar um outro software para fatiar o nosso objeto - deixá-los com as coordenadas cartesianas (X, Y e  Z) definidas, pois são elas que a impressora segue para criar o objeto no mundo real, camada por camada. Nessa etapa, escolhemos a espessura e o tipo de preenchimento, e com isso decidimos a qualidade do objeto que queremos imprimir. 
3. Levamos o arquivo fatiado para a impressora usando um cartão de memória ou via wifi e pronto. Nosso objeto pode se  materializar diante dos nossos olhos.
4. Impressão 3D costuma ser um exercício de resiliência, ou melhor, anti fragilidade. Muitas vezes encontramos desafios técnicos. Muitos professores (sem treinamento prévio com máquinas mais sensíveis) se perdem e podem se sentir frustrados antes mesmo de começar. Apesar que algumas máquinas se dizem "plug and play". Em bom Português: é só ligar e funcionar, nem sempre a promessa é cumprida 

Na verdade, as impressoras  precisam de manutenção - troca de filamento, desobstrução da extrusora (bico por onde escorre o filamento depois de aquecido) e eventuais calibragens. Idealmente, a escola deve ter alguém na equipe seguro na parte técnica para dar apoio e auxiliar os professores no seu aprendizado.  Para que a impressora funcione de fato na sua escola  é importante promover formação continuada, fomentar uma cultura de aprendizado que acredita e incentivar o aprender fazendo. Também imprescindível, é acolher o erro como parte necessária do processo e incentivar o aprendizado horizontal (professores e alunos aprendem juntos).

Por que ter uma impressora em uma escola?

Segundo a BNCC, os jovens estudantes precisam ser protagonistas da cultura digital. Entender como usar ferramentas e softwares que podem ajudá-los a criar, no mundo real, as suas ideias e projetos de forma individualizada e contextualizada pode estimular a reflexão e contribuir para o aprendizado. 

Ao imaginar, criar, testar e refletir, estudantes podem desenvolver atitudes críticas em relação aos materiais e soluções que estão propondo. Além disso, a tecnologia pode gerar entusiasmo e melhor compreensão do processo de design, pois os alunos ganham experiência prática, desde a concepção até a criação. A impressão 3D pode dar acesso ao conhecimento anteriormente indisponível. 

No processo, os alunos têm a oportunidade de aprender que é perfeitamente aceitável falhar nas primeiras tentativas e tentar melhorar. À medida que os alunos começam a entender que o fracasso faz parte do processo, eles podem ficar mais dispostos a tentar e executar ideias novas e diferentes na vida. Isso aumenta a confiança dos alunos, e os professores desfrutam dos resultados de ter alunos automotivados e autoconfiantes. 

Impressão 3D e Aprendizagem Criativa - Algumas Interseções 

No projeto Jardim de Infância para a Vida Toda, Mitchel Resnick descreve a espiral de que muitas crianças da educação infantil experienciam diariamente e segundo ele deveria ser incentivada nas mais diversas seguimentos - assim como acontece em projetos do MIT Media Lab. As  pessoa imagina o que quer fazer, arruma parceiros, cria, aprende e explora brincando, compartilha os projetos desenvolvidos, reflete a respeito das experiências – tudo isso para poder  imaginar novas ideias e novos projetos. FENOMENAL :)

Voltando para o nosso papo sobre impressão 3D, você provavelmente conhece comunidades online onde milhares de pessoas apaixonadas pelo Movimento do Fazer compartilham seus projetos e ideias. O Tinkercad, Plataforma sensacional na qual crianças, de todas as idades podem modelar usando blocos, Blocos! Sim, você vai adicionando ou subtraindo de formas geométricas já prontas e vai construindo qualquer coisa. E ainda tem um monte de projeto aberto que você pode, simplesmente, brincar, mexer, imprimir e testar com seus alunos. 

Ideias para começar do começo (Piso Baixo)

Em uma aula de artes, nas quais alunos do ensino fundamental  observam arte contemporânea, o professor pode usar uma Rotina de Pensamento do Projeto Zero (o que te faz dizer isso ou Ver, Pensar e se Perguntar) para incentivar os estudantes a observar e notar as diferenças e similaridades entre  os polígonos. Em seguida, os alunos imaginam uma obra de arte usando esses polígonos e  criam em 3 dimensões no Tinkercad e começam as impressões. Nas aulas seguintes, os alunos podem manipular os polígonos impressos para criar as suas próprias esculturas.

DICA - Lembra do fatiador que mencionamos acima? Aquele software onde se escolhe as configurações da impressão antes de mandar o arquivo para a impressora? Neles, você pode ter uma ideia de quanto tempo de impressão a máquina irá precisar para finalizar os objetos. O que eles conseguiriam fazer com 3 triângulos, 6 quadrados e 3 retângulos? Imprima e verá!

Ah! Lembra de ficar de olho no começo da  impressão - esse é o ponto que, às vezes, aparecem alguns desafios como extrusora entupida ou a máquina precisa de alguma regulagem. 

Em uma aula de história, os estudantes podem explorar um determinado tipo de arquitetura, imaginar como seria sua moradia caso tivesse nascido naquela época e criar uma comunidade.  

Ideias mais Robustas (Piso Alto)

Depois que sua escola esteja preparada para ter um corpo de professores usando a impressora com mais frequência, você pode partir para projetos mais robustos:

1. Alunos participam de um Makeathon e criam soluções assistivas para a comunidade escolar, tais como: Impressões de monumentos e obras de arte acessíveis a pessoas com deficiências visuais. 
2. Alunos podem explorar as estruturas e comportamentos de plantas e animais que os protegem do perigo ou aumentam suas chances de sobrevivência. Após realizar observações, construir explicações e basear-se em experiências anteriores, podem desenhar soluções inspiradas na natureza para um problema identificado pelo aluno, enfrentado por humanos. Experiência encontrada no site PBL Works
3. Os alunos aprendem sobre biomas da Terra, adaptações de animais, cadeias alimentares, teias alimentares e como os genes no DNA dão origem a características por meio da síntese de proteínas. Cada equipe imagina e cria um animal alienígena que representa um papel na cadeia alimentar (herbívoro, predador, necrófago). Então, usando o que aprenderam sobre síntese de proteínas, os alunos identificam os genes que informam a aparência da criatura e os e modelam e imprimem os animais alienígenas usando as impressoras. Estudantes podem entrar em contato com cineastas e empresas de design para compartilhar seus trabalhos, fornecendo links para seu site de design de animais alienígenas. Experiência adaptada do site PBL Works

Formações

Sempre que uma escola introduz uma nova tecnologia, é fundamental dar apoio aos educadores. Como desenvolver o protagonismo e a curiosidade dos estudantes a respeito de uma tecnologia como a impressão 3D, que evidencia a possibilidade de criar protótipos , incentiva o teste e estimula o processo iterativo (refletir, fazer alterações e tentar novamente), sem ter professores que cultivam este mesmo modelo mental? Existem muitos cursos, e aqui socializamos o curso Introdução a Fabricação Digital, totalmente gratuito que faz parte de um projeto desenvolvido em colaboração com a Embaixada Americana - FuturEd. Recomendamos muitíssimo essa experiência se você é uma pessoa apaixonada por  aprender coisas novas. Esse curso online, lindamente desenhado pela Naya Damasceno, que você pode fazer no seu ritmo, vai fazer você se encantar pelo universo da manufatura digital. 

Repositórios de arquivos (STL) - Aqueles que você consegue baixar, fatiar e imprimir na sua impressora. 

Milhares de pessoas compartilham muitas coisas legais. Desde dos dinossauros do Smithsonian Museum, replicas de  personagens de gibi até utensílios de cozinha e modelos de módulos espaciais.

• Smithsonian 3D - Site maravilhoso onde um grupo de pesquisadores compartilham modelos digitalizados das coleções de mais de 11 museus e galerias importantes. Esses ativos digitais permitirão não apenas ao Smithsonian, mas ao mundo em geral, ver de perto detalhes precisos de objetos de arte da história da humanidade.
• Thomas Maker -  amamos compartilhar os arquivos STL que produzimos. Visite a nossa biblioteca Thingiverse e fique a vontade para baixar, modificar e imprimir os recursos para a sua comunidade. 
• Thingiverse - site onde milhares de makers ao redor do mundo compartilham arquivos de design digital livres e de código aberto licenciados sob a GNU General Public License ou licenças Creative Commons. Isso que dizer que está lá e que você pode baixar alguns e imprimir sem precisar modelar ou fazendo somente alguns ajustes.
• Google 12345 3D - O Google Arts & Culture apresenta conteúdo de mais de 2.000 museus importantes

Curiosidade

A cientista, doutora e professora estrela do MIT Media Lab, Neri Oxman aponta para um futuro desejável - 

"no qual o natural e o artificial são indistinguíveis e usamos  a impressão 3D para criar produtos que integram processos ambientalmente conscientes, computacionais, de geração de formas e fabricação digital”. 

No centro desse esforço está uma mudança radical no mundo da impressão 3D, com a máquina se tornando um doador de formas em vez de apenas um replicador de formas existentes. Para Oxman, a tecnologia 3D não é simplesmente um ponto final que converte as informações existentes em uma única camada por vez para fabricar objetos modulares. Ela concebe um modelo de design e fabricação radical e “inspirado biologicamente” – um que integra processos naturais, produz materiais “inteligentes”. A frente do seu grupo de pesquisa Mediated Matter ela pergunta: 

• Podemos criar  objetos que integram as propriedades de mutabilidade, variação e adaptabilidade contínuas, que são as marcas dos reinos vegetal e animal? 
• Como podemos “cultivar” produtos em vez de montá-los? 
• Podemos ir além de um paradigma 3D estático para uma quarta dimensão, com produtos que se transformam ao longo do tempo?

Explore no site da cientista a beleza de alguns dos projetos (que já se consagraram em desfiles de moda, publicações e museus)  tais como: revestimentos de móveis que se comportam como pele, roupas que imitam o fio de teia de aranha, equipamentos médicos modelados em peles de animais e estruturas biosustentáveis. Poderia tal design “biologicamente inspirado” ser a chave para um novo futuro com menos cimento, poluição e óleos pesados sendo ingredientes para as nossas construções no mundo?