Studenten entwerfen eine Maschine zum Recycling von Plastikflaschen zu 3D-Druckmaterialien

Eine Gruppe von Schülern mit STEM-Produkten, darunter eine Maschine, die Plastikflaschen zu 3D-Druckmaterialien recycelt (Mitte).

Mach es selbst

Die Maschine, die aus Plastikflaschen Filament für den 3D-Druck herstellt – oder, einfacher ausgedrückt, Plastikflaschen zu 3D-Druckmaterial recycelt –, wurde seit März von einer Gruppe Elftklässler, darunter Truong Ngo Gia Bao, Le Hoang Bao Huy, Nguyen Dinh Minh Anh und Do Hoang Phuong Trang, entwickelt. Mittlerweile hat die Maschine Form angenommen und läuft stabil. Die Schülergruppe arbeitet weiterhin an der Verbesserung der Benutzeroberfläche, um sie ansprechender zu gestalten.

Gia Bao, die Teamleiterin, erklärte, die Motivation für das Projekt rühre daher, dass der Bedarf an 3D-Druckern an Schulen stetig steige, insbesondere für den Unterricht oder AG-Aktivitäten im MINT-Bereich (Mathematik, Informatik , Naturwissenschaften und Technik). Allerdings liege der Preis für 3D-Drucktinte zwischen 250.000 und 300.000 VND, was für viele Schüler unerschwinglich sei.

Gia Bao (links) und Bao Huy vervollständigen die Maschinenteile.

„Damals erfuhren wir von einer Art 3D-Drucktinte, die die gleichen Eigenschaften wie alltägliche Plastikflaschen, nämlich PET-Kunststoff, aufweist. Diese Entdeckung motivierte uns, einen Weg zu finden, Plastikflaschen zu geeigneten Kunststofffilamenten für den 3D-Druck im MINT- Bereich zu recyceln und gleichzeitig unsere Fragen beim Erlernen des Berufs zu beantworten“, sagte Bao.

Um die Maschine zum Recycling von Plastikflaschen zu entwickeln, musste das Team laut Bao auf Open-Source-Code zurückgreifen und sich gleichzeitig mithilfe von YouTube-Videos den Umgang mit 3D-Modellierungs- und Programmiersoftware aneignen. Anschließend erstellte das Team den Entwurf, auf dessen Grundlage die Maschinenkomponenten wie Zahnräder, Ständer und Schneidwerkzeuge gefertigt wurden. Der Motor wurde programmiert und mit zahlreichen Steuerschaltungen ausgestattet, um sicherzustellen, dass die fertigen Plastikfasern nicht zu spröde sind und den richtigen Durchmesser aufweisen.

Überblick über die Maschine, die Plastikflaschen zu 3D-Druckmaterialien und fertigen 3D-gedruckten Produkten recycelt.

„Das Funktionsprinzip der Maschine ist recht einfach. Zuerst schneidet der Benutzer den Boden der Plastikflasche flach ab und anschließend diagonal in große Fasern. Dann schaltet er die Maschine ein, stellt die gewünschte Temperatur ein und gibt die großen Fasern in den Heizkopf, wo sie zu kleinen Fasern verarbeitet werden. Zum Schluss hakt der Benutzer die kleinen Fasern in das Zahnrad ein und lässt die Maschine den Rest vollautomatisch erledigen“, erklärte Bao. Er fügte hinzu, dass aus vier 1,5-Liter-Plastikflaschen Kunststoffrollen hergestellt werden, mit denen zwei 3D-Modelle mit den Maßen 15 cm x 5 cm gedruckt werden können.

Laut den Teammitgliedern bestand die größte Herausforderung beim Bau der Recyclingmaschine darin, sicherzustellen, dass die Komponenten exakt dem Design entsprachen. So entwarf und druckte das Team beispielsweise fast zwanzig verschiedene Zahnräder, um ein möglichst stabiles Endprodukt für die Maschine zu erhalten. „Fast jeder Schritt erforderte viel Ausprobieren, um die endgültige Konstruktion zu finalisieren“, verriet Bao.

Die zu recycelnden Plastikflaschen durchlaufen den Heizkopf (schwarze Box, linke Abdeckung), werden wärmebehandelt und zu kleinen Filamenten verarbeitet, die für 3D-Drucker geeignet sind.

3D-konstruierte und gedruckte Zahnräder helfen der Maschine, Kunststofffilamente zu Rollen zu ziehen.

Bemerkenswerte Leistungen

Bevor Gia Bao die Plastikrecyclingmaschine baute, belegte er den ersten Platz auf nationaler Ebene beim globalen Robotikwettbewerb MakeX und erreichte anschließend den sechsten Platz beim Weltfinale in Guangzhou, China. Darüber hinaus gewann der Schüler sieben städtische Auszeichnungen für Robotik- und andere Technologieprojekte.

Die Mitglieder der Gruppe sind alle gleichermaßen talentiert. Bao Huy gewann den zweiten Preis beim städtischen Mathematikwettbewerb und den dritten Preis beim städtischen Forschungswettbewerb. Minh Anh gewann eine Bronzemedaille bei den April-Olympiaden in den Naturwissenschaften und den dritten Preis beim städtischen Wissenschafts- und Technologiewettbewerb. Phuong Trang gewann eine Goldmedaille bei den April-Olympiaden in Geographie.

In den Lehrplan aufnehmen

Die Schülergruppe beschränkte sich nicht auf ihre eigenen Projekte, sondern brachte die 3D-Druckmaschine zum Recycling von Plastikflaschen auch in die Aktivitäten des MINT-Clubs der Nguyen Thi Minh Khai High School ein, in dem sie alle wichtige Mitglieder sind. Hier können neue Mitglieder lernen, wie man ein technisches Produkt herstellt und bedient, und haben gleichzeitig mehr Materialquellen, um 3D-gedruckte Produkte wie Modelle für den Aufbau elektrischer Schaltungen oder Gelenke für Roboter herzustellen.

Phuong Trang (links) und Minh Anh sind hauptsächlich für die Inhaltsbearbeitung und das Bilddesign zuständig.

Herr Nguyen Van Ba, stellvertretender Schulleiter der Nguyen Thi Minh Khai High School, fügte hinzu, dass STEM seit dem letzten Schuljahr als eigenständiges Programm für Schüler angeboten wird, für das spezialisierte Lehrkräfte zuständig sind und das einem festen Stundenplan und Unterrichtsmaterial folgt. Dank dessen sind Mitglieder des STEM-Clubs wie Gia Bao zu einer wichtigen Stütze für Lehrer und Mitschüler im Unterricht geworden.

Laut Herrn Ba investiert die Schule zur Weiterentwicklung des MINT-Programms und zur Unterstützung der Schüler bei wissenschaftlichen Forschungsprojekten nicht nur in die Ausstattung, sondern akquiriert auch Fördermittel von Universitäten und Unternehmen. Schülerprojekte, wie beispielsweise eine Maschine zum Recycling von Kunststoff zu 3D-Druckmaterialien, werden ebenfalls in das Programm integriert und dienen der Veranschaulichung und Lehre.

Durch praktische Projekte haben viele Studierende Erfahrungen für ihr zukünftiges Studium gesammelt.

Fertigung, Programmierung... sind Fähigkeiten, die Schülern schon in der Schule beigebracht werden können.

„Bislang hat sich das Schulprogramm im Besonderen und die MINT-Aktivitäten im Allgemeinen zu einem angesehenen Anlaufpunkt entwickelt. Die Schüler entwickeln nicht nur ihre spezifischen Fähigkeiten durch entsprechende Aktivitäten, sondern erhalten auch schon während ihrer Schulzeit eine praxisnahe Berufsorientierung“, erklärte Herr Ba.

Bao Huy teilte diese Ansicht und erklärte, dass er sich von einem „Letzten ohne jegliche Vorkenntnisse“ zu einem Experten für elektrische Schaltungen und Programmierung entwickelt habe, was ihn bestens auf seine Leidenschaft für die Luftfahrtindustrie vorbereitet habe. Minh Anh und Phuong Trang stimmten zu, dass ihnen die jüngste Arbeitserfahrung geholfen habe, ihre Stärken zu entdecken und gleichzeitig weitere Branchenerfahrung zu sammeln.

Quellenlink: https://thanhnien.vn/hoc-sinh-thiet-ke-may-tai-che-chai-nhua-thanh-vat-lieu-in-3d-185231115172140019.htm