Tipologia dell'ente/Kind of organization:
Scuola secondaria di secondo grado - Istituto Tecnico Statale - Settore Tecnologico
Nome dell'ente che lo ha realizzato/Organization-institute presenting the project:
ISTITUTO TECNICO ARCHIMEDE DI CATANIA
Descrizione del progetto/Describe the project :
Il 3D Michael Maker, è un prototipo di mini impianto che consente di produrre autonomamente i filamenti polimerici necessari per la stampa 3D, riciclando magari materiali plastici già utilizzati in altri ambiti o gli stessi scarti della stampa 3D, che di solito vengono semplicemente smaltiti.
Il 3D Michael Maker è un impianto economico per l’estrusione del filamento che consente inoltre di sviluppare, produrre e sperimentare l’uso di bobine non ancora diffuse sul mercato, miscelando opportunamente diversi tipi di materiali plastici, partendo da granuli vergini o plastica triturata, adattando le miscele alle specifiche esigenze di stampa, anche con caratteristiche diverse da quelle standard.
Il 3D Michael Maker, infatti, grazie alle elevate temperature che riesce a raggiungere, può essere utilizzato con una vasta gamma di materiali.
3D Michael Maker permette inoltre di riciclare materiali plastici che possono essere reperiti comunemente anche in ambito domestico, creare stampe 3D biodegradabili, ed è stato inoltre pensato per monitorare ed ottimizzare i costi di gestione.
Infatti, tramite opportuni sensori, che mandano i valori rilevati ad una centralina ( Arduino ), è stata implementata la possibilità di conoscere importanti parametri di funzionamento dell’estrusore, come il tempo d’esercizio della macchina, la velocità di produzione ed il prezzo complessivo del materiale prodotto.
Questo consente di stimare con precisione i costi del filamento e di ottimizzare il sistema di produzione, anche da un punto di vista economico.
3D Michael Maker, pertanto, oltre ridurre l'impatto ambientale con il riciclaggio della plastica, consente di risparmiare fino all'80% sul costo delle bobine.
Link al video di presentazione/Link to the presentation video:
https://drive.google.com/file/d/19eyvyNb3i3yb2IxJYw94kLFKvoE-9Lpg/view
Categoria del progetto/Project category :
Educazione fino ai 18 anni/Up to 18 years
Uso delle tecnologie / Use of technologies:
3D Michael Maker è stato progettato in modo da realizzare un “micro-impianto” completo per la produzione di filamenti polimerici da utilizzare nelle stampanti 3D. I filamenti non vengono solo prodotti, ma anche successivamente all’estrusione, sono avvolti in apposite bobine compatte.
3D Michael Maker permette inoltre di riciclare materiali plastici che possono essere reperiti comunemente anche in ambito domestico, creare stampe 3D biodegradabili, ed è stato inoltre pensato per monitorare ed ottimizzare i costi di gestione.
Infatti tramite opportuni sensori, che mandano i valori rilevati ad una centralina (Arduino), è stata implementata la possibilità di conoscere importanti parametri di funzionamento dell’estrusore, come il tempo d’esercizio della macchina, la velocità di produzione ed il prezzo complessivo del materiale prodotto. La centralina, partendo dai dati rilevati dai sensori, li codifica e li elabora, restituendo i parametri di funzionamento precedentemente elencati, rendendone possibile la lettura attraverso un display. Questo consente di stimare con precisione i costi del filamento e di ottimizzare il sistema di produzione, anche da un punto di vista economico.
3D Michael Maker ha una forma più compatta possibile. É composto da angolari di acciaio, ripiani in legno e le parti compongono le facce laterali sono in policarbonato trasparente, in modo da poter vedere l’interno della macchina e comprendere al meglio il funzionamento. Si presenta come un parallelepipedo a base rettangolare composto da due livelli.
I supporti sono stati creati con l’ausilio della stampante 3D, dopo essere stati disegnati precedentemente su carta e poi trasferiti sull’apposito software per la progettazione in 3D. Sono realizzati in modo da essere assemblati dopo essere stati stampati. Con questa tecnica è stato possibile risparmiare, anche se in una piccola parte, sul consumo di materiale. Fondamentalmente in questo modo è stato possibile posizionare i pezzi sul piano di stampa in modo da poter sistemare i layer nel miglior modo possibile, per evitare la rottura durante il funzionamento della macchina nel tempo. Fine stampa i pezzi sono stati assemblati e incollati, poi una volta essiccata la colla, è stato saldato all’interno dei pezzi un fermo di acciaio in modo da rendere ancora più solido il pezzo definitivo.
Indicare gli elementi di innovazione del progetto / What are the innovative aspects of the project?:
La 3D Michael Maker rispetto a sistemi simili, attualmente disponibili sul mercato, rappresenta sicuramente una soluzione tecnica più completa ed anche decisamente più economica.
Infatti il costo complessivo per la sua realizzazione è di 300€ circa: macchinari con funzioni analoghe, comunque ancora poco diffusi e difficilmente reperibili, hanno attualmente prezzi alla vendita variabili da 4.850,00€ fino ad un massimo di 6.350,00€.
La 3D Michael Maker pertanto risulta esser molto più economica ed offre inoltre la possibilità di produrre filamenti con caratteristiche chimiche, meccaniche ed estetiche personalizzate, non solo per l’autoconsumo, ma anche per una possibile vendita a terzi, consentendo oltre che di recuperare le spese di costruzione in tempi sicuramente brevi, di generare utili, fornendo a possibili acquirenti il filamento prodotto.
Una caratteristica che rende più funzionale 3d Michael Maker, rispetto ai pochi prodotti attualmente disponibili a costi notevolmente maggiori, è la possibilità di controllare la temperatura di estrusione fino a superare i 300°C: tale caratteristica consente di estrudere una vasta gamma di polimeri, a differenza degli altri sistemi che si possono già reperire in commercio. La possibilità di poter utilizzare diversi materiali, anche provenienti dal riciclaggio delle plastiche o con caratteristiche di biodegradabilità, rende flessibile e diversificata la gamma di filamenti che possono essere prodotti.
Con quanti utenti interagisce il progetto?/How many users does the project interact with? :
Il progetto 3D Michael Maker è stato presentato ed è risultato il vincitore della Settima Edizione 2020-21 "dell'ArchimedeLab", concorso interno, riservato agli studenti dell' Istituto Tecnico Archimede di Catania, competizione che intende premiare i migliori contributi progettuali, realizzati dagli studenti, nel corso dell'anno anno scolastico.
"L'ArchimedeLab" ha coinvolto tutti gli alunni dell'Istituto, che nei giorni 27 e 28 maggio hanno seguito la fase conclusiva e la premiazione del concorso. Nelle suddette giornate, durante le quali sono stati presentati i progetti realizzati, per poter consentire a tutti gli studenti e le studentesse, con le loro famiglie, e ai Docenti di seguire l'evento, questo è stato trasmesso in diretta streaming.
Di quali mezzi o canali si avvale il progetto?/Which media or channels does the project use?:
Il progetto 3D Michael Maker è attualmente candidato a partecipare all'edizione 2021 del Maker Faire a Roma, in cui è auspicabile che possa essere esposto, anche fisicamente, in un apposito stand.
Il Poster, la Relazione Tecnica ed un video di presentazione del progetto, sono disponibili al seguente link: https://docs.google.com/presentation/d/e/2PACX-1vT9AsP8sipqcWp44TvU1tIh0FOGShWs4RMtAouApFbOo7K_b8cxrCBXRdQXFehlayHlo_wh2zqGAGVm/pub?start=true&loop=false&delayms=2000
Il progetto è già stato replicato? /Has the project already been replicated? :
Il progetto 3D Michael Maker non è stato ancora replicato. E' stato ideato e realizzato integralmente dall'alunno Michelangelo Maugeri, di IV A Meccanica Meccatronica ed Energia.
Il prototipo realizzato, al collaudo funziona in modo corretto e non sono stati riscontrati particolari problemi.
Sicuramente l’utilizzo prolungato del 3D Michael Maker, anche con diverse tipologie di polimeri, servirà per testare la flessibilità e l’affidabilità nel tempo dell’impianto e per ottimizzarne i parametri di funzionamento, nelle diverse condizioni operative, orientando nelle scelte di eventuali possibili modifiche migliorative del progetto.
Quali sono le aspettative future?/What are future expectations?:
La 3D Michael Maker potrebbe essere sviluppata come progetto imprenditoriale o in alternativa potrebbe diventare un progetto OpenSource e trovare posto nelle scuole ed in tutti i FabLab, accanto alla stampante 3D dei Maker.
In una prospettiva futura sarebbe comunque auspicabile immaginare che ovunque sia presente una stampante 3D, questa possa essere affiancata da appositi contenitori, dove raccogliere materiale plastico di scarto e dalle stampe 3D non andate a buon fine e dalla 3D Michael Maker utilizzabile per il riciclaggio e la produzione a basso costo del filamento.
Durata progetto/project duration:
Risultati ottenuti/Results:
Con la tecnologia usata nella 3D Michael Maker il costo del materiale necessario per la produzione del filamento potrà variare in base al tipo di polimero che si andrà a fondere, ma potrebbe anche essere “gratuito”, nel caso del riciclaggio di materiali plastici recuperati, che sono facilmente triturabili e riducibili in piccole parti, riducendone così l’impatto che questi hanno sull’ambiente se smaltiti o peggio dispersi.
Il progetto 3D Michael Maker è un ottimo stimolo per sviluppare nei giovani una maggiore consapevolezza sull'impatto ambientale dell'uso delle materie plastiche e sulle tecnologie utilizzabili per ridurlo, in vista di un futuro sostenibile.
Con la tecnologia usata nella 3D Michael Maker si potrebbe risparmiare fino all’80% sull’attuale costo commerciale delle bobine di filamento attualmente più diffuse sul mercato, col vantaggio di poter riciclare autonomamente il materiale delle proprie stampe 3D non andate a buon fine.
Per tutte le precedenti considerazioni, sicuramente la 3D Michael Maker, valutati soprattutto i contenuti costi complessivi per la sua costruzione, rappresenta sicuramente un valido prototipo per essere sviluppato, migliorato e diffuso, poiché con un investimento iniziale decisamente contenuto (solo qualche centinaio di Euro), potrebbe diventare fonte di risparmio per tutti i “makers” che decidessero di autoprodursi il filamento, piuttosto che acquistarlo, nonché fonte di guadagno per coloro che decidessero di produrlo, in modo economicamente vantaggioso, per poi rivenderlo a terzi.
Cognome del coordinatore del progetto/project coordinator surname :
Nome del coordinatore del progetto/project coordinator name :
Il Progetto ha contribuito ad affrontare la pandemia da Covid-19? / Has the project helped facing the emergency of Covid-19? :
Il progetto 3D Michael Maker è stato il vincitore della Settima Edizione 2020-21 "dell'ArchimedeLab", concorso interno, riservato agli studenti dell'Istituto Tecnico Archimede di Catania, competizione che ha premiato i migliori contributi progettuali, realizzati dagli studenti, nel corso dello scorso anno scolastico, in cui è stato particolarmente difficile svolgere attività laboratoriali, se non in modo virtuale. L'alunno che lo ha realizzato, Michelangelo Maugeri, di IV A Meccanica Meccatronica ed Energia, ha superato le difficoltà imposte dalla pandemia e con grande inventiva e competenza tecnica è riuscito a realizzare integralmente la sua idea progettuale.
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