Интернет - магазин инструкций к конструктору Lego Education

Моделирование и прототипирование на 3D-принтере

30.06.2019, 15:45
Автор: Гаврилов Михаил



Оглавление:
  • 1. Введение

  • 2. Что такое 3D принтер и принцип его работы

  • 3. Возможное применение 3D-принтера

  • 4. Применение в образовательном учреждении

  • 5. Возрастной охват обучающихся

  • 10 бесплатных программ для 3D-моделирования

  • Фотогалерея 3D-моделей

  • Копилка 3D моделей

  • ВИДЕО для выбора ПО

  • Данная статья предназначена для понимания возможности применения при обучении в образовательном учредении (школе, лицее, гимназии, техникуме в ЦДОД) обучающихся основам 3D-моделирования и конструирования.

    С точки зрения ФГОС 2.0 3D оборудование можно и нужно пременять во внеурочной деятельности. Это могут быть занятия в лабораториях, секциях, технопарках. Понятно, что 100% охват сложно получить, но смешанную группу в 8-12 обучающихся реально собрать из 2-3 учебных классов.

    трёхмерное моделирование простых фигур

    Обратимся к словарю Википедии для погружения в тему 3D проектирования, моделирования конструирования.

    3D-моделирование — это процесс создания трёхмерной модели объекта. Задача 3D-моделирования — разработать визуальный объёмный образ желаемого объекта. При этом модель может как соответствовать объектам из реального мира (автомобили, здания, ураган, астероид), так и быть полностью абстрактной (проекция четырёхмерного фрактала).

    Графическое изображение трёхмерных объектов отличается тем, что включает построение геометрической проекции трёхмерной модели сцены на плоскость (например, экран компьютера) с помощью специализированных программ. Однако с созданием и внедрением 3D-дисплеев и 3D-принтеров трёхмерная графика не обязательно включает в себя проецирование на плоскость.

    По материалам словаря "Wikipedia"


    Что такое 3D принтер и принцип его работы


    3д-принтер – это устройство, использующее метод послойного создания физического объекта по цифровой 3D-модели.
    Технология печати: струйная
    В Процессе печати – печатающая головка выдавливает на платформу капли разогретого до 230-240 градусов Цельсия термопластика. Капли быстро застывают и слипаются друг с другом, образуя целую и прочную деталь.

    трёхмерное моделирование - 3D

    Возможное применение 3D-принтера


    Примеры практического использования: изготовление уплотнительных колец в сантехнике, элементов интерьера (вешалки, крючки, прищепки, зажимы, вазы, плафоны для настольных и потолочных светильников, бра и прочее), создание прототипов в ювелирной отрасли, предметов гигиены (расчёски, заколки), создание уникальных канцелярских принадлежностей (корпусы ручек, визитницы, органайзеры) и др.

    Описание процесс создания, например, колечка: обучающийся на 3Д-редакторе моделирует необходимую ему деталь. Сохраняет компьютерный файл в специальном формате на флэш-память. Устанавливает флэшпамять в 3Д-принтер, подготавливает аппарат для печати: вставляет пластиковую нить, калибрует аппарат, включает предварительный разогрев печатающей головки до высокой температуры – около 230 градусов Цельсия. Пластик из твёрдого состояния преобразуется в жидко-текущий, как пластилин и выдавливается из печатающей головки на специальную платформу. Двигатели перемещают печатающую головку. Таким образом послойно создаётся наша модель. Время печати зависит от объёма 3Д-модели. Составляет от 3 минут.

    Отличие предметов, напечатанных на принтере от купленных в магазине:
  • индивидуальный дизайн;

  • короткое время создания;

  • выбор различного материала.


  • трёхмерное моделирование сложных объектов
    Трехмерное моделирование

    Применение в образовательном учреждении:


  • мотивирование обучающихся к занятиям научно-исследовательской деятельности;

  • профориентация обучающихся на инженерно-технические профессии: архитектор, инженер-проектировщик, медик-протезист и др.;

  • быстрое прототипирование. В инженерии такой подход способен существенно снизить затраты в производстве и освоении новой продукции

  • быстрое производство —отличное решение для мелкосерийного производства.

  • производство различных мелочей.


  • Возрастной охват обучающихся


    Занятия с 3Д-принтером целесообразно проводить для старшеклассников с 7 до 11 классов (13-18 лет). Для получения приемственности и увеличении численности обучающихся верным шагом будет формирование смешанных по возрасту групп. Обучающиеся легко встраиваются в деятельность, самообучаются и приобретают необходимые навыки работы со сложным оборудованием, которых так не хватает взрослым. Учителю этот момент самому даётся тяжело, а обучение части работы с 3D оборудованием превращается в рутину.

    А вот вторая часть - моделирование и конструирование в 3D редакторах, таких как Компас 3D, Автокад, Архикад, Блендер и других здесь учителю легко освоится и каскадировать совй опыт. Поэтому предлагаю сосредоточиться именно на этой части.

    Что касается гендерного признака - то здесь интересная особенность: в команде из 2-3 человек желательно наличие и девушек и парней. Для команды из 2 человек 1 парень и одна девушка оптимально. Если 3 человека то 2 парня и 1 девушка желательно. Объясню. Девушки более точно моделируют, замечают все тонкости задания, парни хорошо справляются с конструированием - изготовлением деталей на трёхмерном принтере и сборке деталей в целый механизм.

    Естественно, для одарённых детей возможна формирование команды по любому гендерному признаку.

    Распредление обучающихся в лаборатории моделирования и конструирования по гендерному признаку
    Распредление обучающихся в лаборатории моделирования и конструирования по гендерному признаку

    Для привлечения обучающихся в нашем учреждении мы, например, сообщаем такую информацию во всех локальных средства массовой информации учреждения:

    * Внимание старшеклассников МБОУ «Лицей №174»! Мы приглашаем Вас записаться на занятия по моделированию и прототипированию, которые будут проводиться в 2018-2019 учебном году. Запись производится в 51 кабинете у Гаврилова Михаила Сергеевича.

    Предлагаю Вам скачать готовый плакат 3D моделирования формата А4, распечатать и представить обучающимся и гостям для понимания чем же занимается Ваша лаборатория робототехники или технопарк.

    10 бесплатных программ для 3D-моделирования


    Сначала давайте разберёмся какого типа программа нам нужна. Необходимые нам программы для моделирования называются: САПР (Система Автоматизированного ПРоектирования) или по-английский CAD (Computer-Aided Design). Это специализированный тип моделирования. Именно про него мы дальше и будем рассказывать. Чем этот метод отличается от полигонального? Тем, что тут нет никаких полигонов. Все формы являются цельными и строятся по принципу профиль + направление.

    10 самых лучших программ для обучающихся в лаборатории моделирования и конструирования
    10 самых лучших программ для обучающихся в лаборатории моделирования и конструирования

    Программы для 3D-моделирования в умелых руках позволяют реализовать идеи в красивые модели и прототипы, которые впоследствии можно будет использовать в самых разных целях. Эти инструменты позволяют создавать модели с нуля, независимо от уровня подготовки. Некоторые 3D редакторы достаточно просты, так что их в короткие сроки освоит даже новичок. Замечу, что в Интернете огромное количество инструкций и видео уроков по трёхмерному моделированию. Сегодня 3D-модели используются в самых различных сферах: это архитектура, компьютерные игры, дизайн интерьера, кино и других.

    Выбор оптимального программного обеспечения для моделирования часто бывает трудным, так как непросто найти программу, в которой был бы весь необходимый функционал. ProRobot.ru предлагает вашему вниманию 10 бесплатных программ для 3D-моделирования.

    3D-моделирование для начинающих: Tinkercad



    Бесплатная 3D-программа tinkercad для трёхмерного моделирования
    Бесплатная 3D-программа tinkercad

    Tinkercad представляет собой бесплатное интерактивное средство 3D-моделирования для любителей, преподавателей и студентов всех возрастов. Создание декора для дома, игрушек, моделей Minecraft и т. д.

    WINGS 3D



    Бесплатная 3D-программа wings для трёхмерного моделирования
    Бесплатная 3D-программа wings

    Программа Wings 3D является продвинутым инструментом для трехмерного моделирования. Пользователям предоставляется множество инструментов, с помощью которых можно создавать очень реалистичные модели. Wings 3D имеет настраиваемый интерфейс, встроенный инструмент отображения AutoUV и может экспортировать готовые файлы в большинство популярных 3D-форматов. Несмотря на все свои достоинства, такие, как поддержка виртуального отображения для симметричного моделирования, Wings 3D не поддерживает анимацию.

    Доступно для: Windows, OS X, Linux

    OPEN SCAD



    Программа scad для трёхмерного моделирования
    scad

    Трехмерное моделирование Трехмерное моделирование

    Бесплатное программное обеспечение для 3D-моделирования Open SCAD создано для серьезного проектирования (промдизайн, интерьеры, архитектура). Художественные аспекты создателей программы интересовали в гораздо меньшей степени. В отличие от других программ подобного плана, Open SCAD не является интерактивным инструментом – это 3D-компилятор, который отображает детали проекта в трехмерном виде.

    Доступно для: Windows, OS X, Linux

    AUTODESK 123D



    Программа autodesk для трёхмерного моделирования
    autodesk - бесплатный софт для 3D-моделлинга

    Программа AutoDesk 123D – это большой набор различных инструментов для CAD и 3D-моделирования. С помощью программы можно проектировать, создавать и визуализировать практически любые 3D-модели. AutoDesk также поддерживает технологию 3D-печати. Основной сайт AutoDesk 123D имеет несколько сателлитов, где можно найти множество интересных бесплатных 3D-моделей, с которыми можно поэкспериментировать или просто использовать их в личных целях.

  • Бесплатное ПО для 3D-моделирования

  • Бесплатное ПО для студентов и преподавателей


  • Разработчики предлагают бесплатное программное обеспечение Autodesk для учащихся и преподавателей. Пользуйтесь тем же ПО для 3D-моделирования, с которым работают ведущие специалисты по всему миру. Зарегистрируйтесь прямо сейчас. Имеются бесплатные программы для некоммерческих организаций.

    Вы — сотрудник некоммерческой организации или предприниматель и стремитесь изменить мир к лучшему? Узнайте, подходите ли вы для программы влияния с помощью технологий.

    Доступно для: Windows, OS X, IOS

    3DCRAFTER



    Программа 3dcrafter для трёхмерного моделирования
    3dcrafter

    Бесплатная программа 3D Crafter предназначена для 3D-моделирования в режиме реального времени и создания анимаций. Основная фишка данного редактора – интуитивно понятный подход «drag-and-drop». Сложные модели могут быть построены с помощью простых форм, программа поддерживает скульптурное моделирование и 3D-печать. Это один из самых удобных инструментов для создания анимации.

    Доступно для: Windows

    DESIGNSPARK



    Программа designpark для трёхмерного моделирования
    designpark

    Приложение для создания рабочих дизайн-листов позволяет создавать достаточно подробные 3D-модели. Создатели программы позаботились о функциях, позволяющих устранять проблемные места путем изменений и дополнений к существующему дизайну. Также с помощью DesignSpark можно быстро изменить концепцию 3D-продукта. Программа поддерживает прямую технику моделирования и 3D-печать моделей.

    Доступно для: Windows

    Sketch Up



    Программа sketch-up для трёхмерного моделирования
    sketch-up

    Sketch Up — это интуитивная программа для дизайнеров и архитекторов, которая используется для быстрого создания трехмерных моделей предметов, конструкций, зданий и интерьеров. Благодаря интуитивному процессу работы, пользователь может воплотить свой замысел достаточно точно и графически понятно. Можно сказать, что Sketch Up — самое простое решение, используемое для 3d моделирования дома.

    Осмотр SketchUp Скетч Ап обладает возможностью создания как реалистичных визуализаций, так и эскизных чертежей, что выгодно отличает его от Autodesk 3ds Max и Cinema 4D. В чем уступает Sketch Up, так это в низкой детализации объектов и не столь большим количеством 3Д-моделей под свой формат.

    Программа имеет простой и дружественный интерфейс, она проста в изучении, благодаря чему обретает все больше сторонников.

    Blender



    Программа blender для трёхмерного моделирования
    blender

    Бесплатная программа Blender является очень мощным и многофункциональным инструментом для работы с трехмерной графикой. Количеством своих функций он практически не уступает большим и дорогим 3ds Max и Cinema 4D. Эта система вполне подойдет как для создания 3Д-моделей, так и для разработки видеороликов и мультфильмов. Несмотря на некоторую нестабильность работы и отсутствие поддержки большого числа форматов 3Д-моделей, Blender может похвастать перед тем же 3ds Max более продвинутым инструментарием создания анимаций.

    Рендеринг в Blender

    Блендер может оказаться сложным в изучении, так как имеет сложный интерфейс, непривычную логику работы и нерусифицированное меню. Зато благодаря открытой лицензии он может быт успешно использован в коммерческих целях.

    FREECAD



    Программа freecad для трёхмерного моделирования
    freecad

    FreeCAD – это параметрический 3D-моделлер, разработанный для создания реальных объектов любого размера. Пользователь может легко изменить дизайн, используя историю модели и изменяя отдельные параметры. Программа мультиплатформенная, умеет считывать и записывать различные форматы файлов. FreeCAD позволяет создавать собственные модули и затем использовать их в дальнейшей работе.

    Доступно для: Windows, | OS X | Linux

    Компас 3D



    Программа kompas-3d для трёхмерного моделирования
    КОМПАС 3Д - программа для трёхмерного моделирования из России

    Компас это отчественная разработка, но жадности разработчиков нет предела. Мало того, что они устраивают гонения по России штрафуя нелегалов за установку пиратских копий программы, так и ещё бесплатная версия, размещённая на сайте крайне урезана и нет возможности выгрузить сразу в формате 3D-принтера SLT-формате. Поэтому не рекомендую использовать. Доступно для: Windows

    Фотогалерея 3D-моделей



    У нас на сайте есть вдохновляющая галереи 3D-моделей. Предлагаем Вам перейти в раздел Robot ART » Робоарт
    3D обои для рабочего стола

    Копилка 3D моделей



    Существуют в Интеренете и готовые бесплатные огромные копилки 3D моделей в формате, готовом для загрузке в печатный трхмерный принтер. Самые крупные сейчас осветим:

    1. Thingiverse.com - Вселенная вещей так бы я перевёл название этой копилки. Более 10 миллионов! готовых моделей. Вы можете скачивать их, объединят между собой, масштабировать и комбинировать. Рекомендую!

    2. 3DToday.ru - Российский аналог одного из старейших сайтов по 3D моделированию и конструированию. Всё на русском языке, огромное количество заинтересовуанных конструкторов самоучек и профессионалов, доступный форум для обсуждения идей и моделей. Более 13 000 моделей для бесплатной загрузки.

    ВИДЕО для выбора ПО



    Как выбрать программу для 3D-моделирования: видео-пособие


    ТОП-5 программ для 3D моделирования: видео


    Ведиуроки по AutoDesk около 45 минут


    видео-урок: 3d моделирование карандаша в Blender


    3d моделирование в Blender. Практическое упражнение №1


    У меня нет медицинского образования и я никогда ничего не моделил для медицины, но учитывая характер форм модели, уверен, что там применяется именно полигональное моделирование. Медицина сейчас шагнула очень далеко, и как показывает следующее видео, починить себе можно практически все (были бы деньги).

    Цитата одного инженера:



    Трёхмерное моделирование в медицине

    Учебные пособия для начинающих по 3D-моделированию - скачать бесплатно

    Спасибо Вам за то, что дочитали статью до конца. Мы подготовили отличный обзор, поделились с Вами материалами бесплатно. Поэтому будем признательны если Вы расскажете о ней в социальных сетях, тогда о ней узнают и другие пользователи сети.

    Ключевые слова:
    Моделирование
    прототипирование
    3D-принтере
    3d
    3Dtoday
    Blender
    WINGS 3D
    OPEN SCAD
    AUTODESK 123D
    3DCRAFTER
    DESIGNSPARK
    Sketch Up
    FREECAD
    Компас 3D
    Копилка 3D моделей
    ФГОС 2.0
    3D оборудование
    Технология печати
    мотивирование обучающихся
    плакат 3D моделирования
    Россия
    робот
    робототехника


    Вернуться в рубрику:

    Статьи посетителей



    Если вы хотите получать больше статей, подобно этой, то кликните Поделиться в социальных сетях! Спасибо!


    Обратите внимание полезная информация.