Structure of the Earth

Structure of the Earth

I present you an educational 3D model of planet Earth, showcasing its fascinating internal structure. This model is designed to provide a unique view into the Earth's interior, allowing for a detailed study of its various layers. The model combines science and 3D printing technology, making it an ideal tool for education and demonstration.

The model consists of five main layers:

1. Inner Core – The solid innermost part of the Earth, forming the very heart of the planet. This layer is crucial to understanding the Earth's magnetic properties.
2. Outer Core – The liquid layer surrounding the inner core, whose movement generates the Earth's magnetic field.
3. Lower Mantle – A thick and dense layer between the core and the upper mantle, playing a significant role in conducting heat within the planet.
4. Upper Mantle – The upper part of the mantle that contributes to the movement of tectonic plates and the transfer of materials between the surface and the depths of the Earth.
5. Crust – The outermost layer that forms the Earth's surface and includes all the continents and ocean floors.

Thanks to its thoughtful design, this model is easily disassembled, allowing each layer to be separated and examined individually. The layers are carefully aligned and held together with magnets, ensuring the model's stability during handling. Each part of the model is color-coded, making it easy to visually identify and understand the complex relationships between the layers.

This 3D model is an excellent educational tool, offering students and educators a deeper understanding of geological processes and the structure of our planet. It is ideal for use in schools, scientific institutions, or for anyone interested in the mysteries of Earth. The model was tested in Geography classes, when a total of 5 pieces of this model were printed, the students worked in groups and completed individual tasks from the worksheets.

The model can indeed be created with students during computer science classes, providing them with an opportunity to learn not only about 3D modeling and printing but also about Earth science. This approach supports cross-curricular integration, allowing students to develop skills in multiple disciplines simultaneously. By engaging in this project, they gain a deeper understanding of both technology and geology, making the learning experience more holistic and interconnected.

The relief model of the blue layer (crust) was taken from https://www.thingiverse.com/thing:17336 for the sake of speeding up the creation (creating the last layer even with the relief would take too much time). I include it here because I have incorporated this model into my work and the license of this model clearly states that the author should indicate the source from which he drew. I also describe the model in the attached document tvorba_zeme_CZ.pdf. The last thing is that I use the same license as the author of the relief model.

The individual parts of the model were printed on 3D printers from Prusa Research, specifically the i3 MK2 and i3 MK3S+ models. After designing the parts in Tinkercad and slicing them in PrusaSlicer, all pieces were initially printed at half scale to test the basic functionality and appearance of the model. This testing phase was carried out using the Ender 5 Pro 3D printer from Creality. Once the components were successfully tested, printing continued on the Prusa printers. PLA was chosen as the material for printing all the models.

Given that the Earth's model is composed of multiple parts and the print bed size is 250 x 210 x 210 mm, it was necessary to group the individual components according to their layers. To speed up the printing process, the infill density for all parts was reduced to 5%, using cubic supported infill. The chosen material was PLA, and neodymium magnets were used to hold the model together. The layer height was set to 0.2 mm, with a nozzle size of 0.4 mm, and the print speed was increased by tens of percent during the printing process.

The documents contain a step-by-step description of the model's creation, complete with images and tables, currently available only in Czech. Therefore, using a Czech-to-English translator will be necessary. This model was initially developed based on the topic of my thesis, which unfortunately did not come to a successful conclusion.

SUMMARY:
- 1 planet model
- Weight 915.57 g
- Print time 3 days 10 hours 26 minutes (it could be printed a little faster today with different settings)
- PLA material
- Use of grid and tree supports for blue and brown parts
- Other necessary things 36x neodymium magnets (30x 10x2mm and 6x 8x2mm)
- Pause function used during printing to insert neodymium magnets
- Printed in 2023 when I had MK2S and MK3S+ 3D printers at my disposal
- Use in the lessons of Geography, Physics, Biology, Astronomy (in the case of creating a model of the planet, it can be incorporated into the Informatics lessons and the upper blue layer can be colored in the Art Education lessons to distinguish the land from the seas and oceans)

If you have a question, ask anything. I hope you like the model.
________________________________________________________________________________________________________________

Představuji vám edukační 3D model planety Země, který znázorňuje její fascinující vnitřní strukturu. Tento model je navržen tak, aby poskytl jedinečný pohled do nitra Země a umožnil detailní studium jejích jednotlivých vrstev. Model kombinuje vědu a technologii 3D tisku, což ho činí ideálním nástrojem pro vzdělávání a demonstraci.

Model sestává z pěti hlavních vrstev:

1. Vnitřní jádro – Pevná nejvnitřnější část Země, která tvoří samotné srdce planety. Tato vrstva je klíčová pro pochopení magnetických vlastností Země.
2. Vnější jádro – Tekutá vrstva obklopující vnitřní jádro, jejíž pohyb je zodpovědný za vytváření magnetického pole Země.
3. Spodní plášť – Tlustá a pevná vrstva mezi jádrem a svrchním pláštěm, která hraje významnou roli ve vedení tepla uvnitř planety.
4. Svrchní plášť – Horní část pláště, která se podílí na pohybu tektonických desek a přenosu materiálů mezi povrchem a hlubinami Země.
5. Kůra – Nejvzdálenější vrstva, která tvoří povrch Země a obsahuje všechny kontinenty a oceánské dna.

Díky promyšlenému designu je tento model snadno rozebíratelný, což umožňuje jednotlivé vrstvy oddělit a zkoumat je samostatně. Vrstvy jsou do sebe pečlivě uspořádány a zajištěny pomocí magnetů, což zajišťuje stabilitu modelu při manipulaci. Každá část modelu je barevně odlišena, což usnadňuje vizuální identifikaci a pochopení složitých vztahů mezi jednotlivými vrstvami.

Tento 3D model je výborným vzdělávacím nástrojem, který přináší studentům a učitelům možnost hlubšího porozumění geologickým procesům a struktuře naší planety. Je ideální pro využití ve školách, vědeckých institucích nebo pro kohokoli, kdo se zajímá o tajemství Země. Model byl testován v hodinách Zeměpisu, kdy bylo vytisknuto celkem 5 kusů tohoto modelu, žáci pracovali ve skupinách a plnili jednotlivé úkoly z pracovních listů.

Model lze vymodelovat se žáky během hodin informatiky a budou se tak vzdělávat i v jiné oblasti. Dojde tak k podpoření mezipředmětové vazby.

Model reliéfu modré vrstvy (kůry) byl převzat ze stránek https://www.thingiverse.com/thing:17336, a to z důvodu urychlení tvorby (tvorba poslední vrstvy i s reliéfem by zabrala příliš mnoho času). Uvádím to zde, protože jsem tento model zakomponoval do své práce a licence tohoto modelu jasně říká, aby autor uvedl zdroj ze kterého čerpal. Také se rozepisuji o modelu v přiloženém dokumentu tvorba_zeme_CZ.pdf. Poslední věc je, že používám stejnou licenci jako autor modelu reliéfu.

Jednotlivé díly modelu byly tištěny na 3D tiskárnách od firmy Prusa Research. Jednalo se o modely i3 MK2 a i3 MK3S+. Po vymodelování dílů v Tinkercad a slicování v PrusaSlicer se nejdříve všechny díly vytiskly v poloviční velikosti, aby mohla být otestována základní funkčnost a podoba modelu. Byla k tomu využita 3D tiskárna Ender 5 Pro od firmy Creality. Po otestování dílů se začalo tisknout na Prusa tiskárnách. Pro tisk všech modelů byl vybrán materiál PLA.

Vzhledem k tomu, že se model stavby Země skládá z více dílů, a tisková plocha má 250 x 210 x 210 mm, bylo nutné jednotlivé části seskupit podle daných vrstev. K urychlené tiskového času došlo u všech dílů ke snížení hustoty výplně až na 5 % a výplň kubická podepíraná. Použitý materiál byl PLA a neodymové magnety. Výška vrstvy 0.2, tryska 0.4 a zvýšení rychlosti během tisku o desítky procent.

V dokumentech najdete popis tvorby modelu bod po bodu i s obrázky a tabulkami. Zatím pouze v českém jazyce. Použijte proto překladač z CZ do ENG. Tento model původně vznikl na základě mého tématu diplomové práce, která nakonec bohužel nedopadla.

SHRNUTÍ:
- 1 model planety
- Váha 915,57 g
- Tiskový čas 3 dny 10 hodin 26 minut (dnes by se to dalo vytisknout trochu rychleji s jiným nastavením)
- Materiál PLA
- Použití mřížky a stromových podpěr u modrých a hnědých částí
- Ostatní potřebné věci 36x neodymové magnety (30x 10x2mm and 6x 8x2mm)
- Během tisku použitá funkce pauzy, aby se vložily neodymové magnety
- Tisknuto v roce 2023, kdy jsem měl k dispozici 3D tiskárny MK2S a MK3S+
- Využití v hodinách Zeměpisu, Fyziky, Biologie, Astronomie (v případě tvorby modelu planety tak lze zakomponovat do hodin Informatiky a horní modrou vrstvu lze nabarvit v hodinách Výtvarné výchovy, aby se odlišila pevnina od moří a oceánů)

Pokud budete mít dotaz tak se ptejte na cokoliv. Doufám, že se vám model bude líbit.