Stampa 3D per l’educazione: Modelli di ossa umane alla Victoria University

Sommario:

  • La Victoria University di Melbourne, Australia, usa 2 stampanti 3D Zortrax M200 per stampare oltre 5000 ossa in plastica per gli studenti di osteopatia.
  • Gli aiuti all’educazione con la stampa 3D aumentato il rateo di passaggio degli esami dal 89% al 99%.
  • La Victoria University userà la stampante 3D Zortrax per progetti futuri per migliorare l’insegnamento dei soggetti del settore medico e STEM.

Gli studenti di osteopatia alla Victoria University di Melbourne, Australia, lavorano con modelli di ossa umane create con la stampante 3D Zortrax M200. “In anatomia, gli studenti fanno esperienza con cadaveri nei laboratori. Ma il tempo di laboratorio è limitato e gli accademici vogliono massimizzare l’insegnamento estendendo il tempo di pratica oltre alle lezioni in laboratorio” dice la Dr.ssa Sonia Wilkie, una progettista di tecnologie per l’apprendimento avanzato presso la Victoria University.


Modelli educativi di arti superiori per gli studenti di osteopatia presso la Victoria University

“Le ossa stampante in 3D possono essere usate in lezioni standard, e possiamo farne un set per ogni studente”, aggiunge. Gli aiuti educativi stampati in 3D hanno portato il tasso di esami superati al 99% in soli 8 mesi.

Background

La Victoria University ha progettisti dell’apprendimento che lavorano con accademici per rendere l’insegnamento più coinvolgente per gli studenti. “Le lezioni da sole possono essere considerate come apprendimento passivo”, dice Wilkie. Per questo l’università ha introdotto l’apprendimento attivo con vari strumenti online multimediali, quali foto o video interattivi. Ma l’esperienza pratica nei corsi di anatomia veniva ottenuta attraverso le classi di laboratorio dove studenti lavoravano con cadaveri, corpi di persone reali donate all’università per scopi scientifici e educativi. “L’esperienza di apprendimento pratico nei laboratori ha grande valore. Tuttavia l’acceso ai laboratori è limitato alla programmazione delle classi. Gli accademici desideravano estendere l’esperienza dell’apprendimento al di fuori degli orari di laboratorio, al fine di massimizzare le opportunità di studio degli studenti. Questo è stato ottenuto fornendo gli studenti di loro modelli di ossa stampati in 3D” spiega Wilkie.

Il tasso di passaggio degli esami, da parte degli studenti era l’89%, ma il team voleva aumentarlo. Quindi, l’anno scorso l’università ha comprato una stampante 3D Zortrax M200. Gli accademici a gestione del corso di osteopatia furono i primi a vederne il potenziale.

Fatti: 

  • Gli studenti di osteopatia guadagnano esperienza pratica per conoscere l’anatomia umana.
  • L’università voleva estendere l’esperienza pratica oltre le lezioni in laboratorio.
  • I modelli di ossa umane stampate in 3D sono una valida alternativa.

Obbiettivi

L’idea era quella di stampare in 3D le ossa del arto superiore umano (braccio).

Gli accademici dell’università volevano che gli studenti di osteopatia avessero il loro set di ossa su cui lavorare e portare a casa. Speravano che memorizzare i nomi tecnici di ossa, legamenti, tendini e muscoli sarebbe stato più facile. Ogni set di ossa stampate in 3D doveva essere creato con la plastilina. Con la plastilina gli studenti potevano modellare muscoli, legamenti e tendini sulle ossa del braccio. La prima idea del team era di evitare la stampa 3D. Wilkie e i suoi colleghi andarono in giro a chiedere preventivi. Ma quei preventivi furono scoraggianti.


Ogni set era composto da 6 elementi al costo di 30 $(AU). 200 set sarebbero costati all’università tra i 5,5 e i 7,5 mila euro. 

Provider

1 set

200 sets

Kerrys Hub

$28,06

$5611,49

Calvinss Hub

$35,93

$7185,24

Fatti: 

  • L’università vuole che ogni studente abbia i propri modelli si ossa umane.
  • Lo scopo è quello di aiutarli a memorizzare i nomi tecnici di ossa, tendini ecc.
  • Far stampare in 3D delle ossa da terzi sarebbe costato fino a $AU 35.

Processo

La Victoria University ha deciso di stampare i set in proprio. I modelli delle ossa degli arti superiori sono stati scaricati da un archivio disponibile pubblicamente. “Abbiamo scalato i modelli, cambiato il loro orientamento e ridotto la quantità di supporti in modo tale da massimizzare la produzione e ridurre la quantità di filo richiesta” dice Ghaith Zakaria, designer dell’apprendimento avanzato. Una stampante è in grado di di stampare da sola un intero set in circa 8 ore. Due cose diventarono subito evidenti. Primo, una sola stampante non era sufficiente per stampare 200 set in tempo. Secondo, visto il costo di produzione di Esterni, era comunque più conveniente comprare un altra Zortrax M200 che far stampare i pezzi rimanenti da terzi. Poiché i set erano per studenti, da conservare e utilizzare, il team ha optato per un filamento Z-ABS.

“Era la scelta più vantaggiosa” dice Zarakia. Stampare le ossa “in casa” è costato come di seguito:

Item

Time

Weight (g)

Print Cost ($ AU)

Clavicle

28m

3

$ 0,12

Scapula

1h 56m

6

$ 0,27

Humerus

1h 40m

8

$ 0,37

Radius & Ulna

1h 32m

8

$ 0,37

Carpus

24m

2

$ 0,09

Metacarpals

1h 34m

2

$ 0,28

Total

7h 57m

33

$ 1,50

Il costo totale per 200 studenti è stato $300. L’università ha pagato $AU 36,36 per una bobina di filamento Z-ABS. Il costo del materiale è stato intorno ai $0,45 per grammo

Fatti:

  • L’università ha stampato in 3D modelli di ossa “in casa” con Zortrax M200.
  • Ci sono volute 8 ore per stampare un set di ossa con M200.
  • Il costo di stampare “in casa” è stato di $AU 1,50 per un set di ossa.

Risultati

Le ossa non richiedono post-processo. Le stampanti 3D Zortrax producono modelli che possono essere usati appena rimossi i supporti. Due M200 che lavorano 24/7 per 8 mesi senza un singolo fallimento. “Ora ogni studente di osteopatia ha il suo set di ossa da tenere. Possono lavorare con loro, e portarli a casa” dice Wilkie. Secondo lei, in questo modo l’esperienza di apprendimento è diventata più tattile. “I modelli 3D estendono il tempo e la pratica degli studenti, sul come lavorano le ossa. Gli studenti comparano i modelli ai video e altri tipi di contenuti multimediali, inoltre imparano attivamente e praticamente”, aggiunge.

Una migliore esperienza di apprendimento si traduce in un miglior tasso di esami con esito positivo. Nel loro caso è incrementato dal 89% al 99%. “È molto” dice Wilkie. 

Fatti: 

  • Le stampanti 3D Zortrax hanno lavorato 24/7 per 8 mesi senza un singolo fallimento.
  • Gli studenti hanno ricevuto il loro set di ossa e hanno potuto tenerli.
  • Gli aiuti educativi stampati in 3D hanno portato il tasso di superamento degli esami al 99%.

Conclusione

Il team vuole usare le stampanti 3D Zortrax per progetti futuri, soprattutto nei corsi di autonomia. Le ossa delle gambe verranno presto stampate in 3D esattamente come quelle degli arti superiori.

“Ma non finisce qui. Il successo con l’osteopatia ha fatto sì che altri accademici si interessassero a cosa facciamo. Puntiamo al STEM, in particolare ai corsi di ingegneria” dice Wilkie. Ad oggi, il team ha stampato in 3D strumenti di misurazione, macchine e altri veicoli. “L’Anatomia sarà comunque il campo in cui gli aiuti educativi stampati in 3D restano di maggiore impatto. É un argomento molto difficile da imparare. Dovremo solo prendere più stampanti 3D”, conclude lei.

Fatti:

  • La Victoria University vuole stampare in 3D modelli di ossa delle gambe per i corsi di anatomia.
  • I prossimi soggetti saranno i corsi STEM, in particolare ingegneria.
  • Gli educatori della Victoria University vogliono espandere le loro capacità di stampa 3D.