"Проект на тему Моделирование"

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение

Средняя общеобразовательная школа №1

Индивидуальный проект

по теме:

3Д моделирование

Автор проекта: Колодин Кирилл,

ученик 10а класса

Наставник проекта: Штыка Светлана Николаевна, учитель информатики

г. Чебаркуль

2024

Содержание

Введение........................................................................................................................... 3

1. Теоретическая часть...................................................................................................... 5

1.1 Основные понятия и история моделирования........................................................ 5

1.2 Направления моделирования.................................................................................. 6

1.3 Плоское и объемное моделирование...................................................................... 7

1.4 Банк идей................................................................................................................ 9

1.5 Инструменты и оборудование.............................................................................. 13

1.6 Техника безопасности при создании модели........................................................ 15

2. Практическая часть..................................................................................................... 17

2.1 Технологическая карта на изготовление форта.................................................... 17

2.2 Экономический расчет.......................................................................................... 18

Заключение..................................................................................................................... 19

Список литературы......................................................................................................... 21

Приложение.................................................................................................................... 22

                                     Аннотация наставника.

Творчество — процесс деятельности, в результате которого создаются качественно новые объекты и духовные ценности или итог создания объективно нового.

Для того, чтобы успешно и гармонично существовать в этом мире, человеку нужно что-то создавать, творить, вкладывая в это часть своей души, что дает получить гораздо большую отдачу взамен. Творчество помогает справляться с различными проблемами, ученые обнаружили, что после 45 минут занятий творчеством значительно снижается уровень кортизола – гормона, чьё высокое содержание повышает чувство тревоги и стресса. Очень важно выбрать подходящее для себя занятие по душе.

 Автор проекта - человек творческий и очень любит заниматься моделированием. Он познакомился с основными понятиями моделирования, его историей и направлениями, изучил плоское и объемное моделирование. В практической части своей работы автор разработал банк идей, подобрал инструменты и оборудование, изучил технику безопасности, создал технологическую карту на изготовление форта и сделал экономический расчет.

Тип проекта: творческий.

Продукт: модель танка из бумаги.

Проект очень интересный, требует много знаний и умений. Его можно представить на выставке, использовать на уроках технологии, информатики. Автор проекта может поделиться своим опытом с одноклассниками.

 

Введение

Творчество — процесс деятельности, в результате которого создаются качественно новые объекты и духовные ценности или итог создания объективно нового.

Для того, чтобы успешно и гармонично существовать в этом мире, человеку нужно что-то создавать, творить, вкладывая в это часть своей души, что дает получить гораздо большую отдачу взамен. Творчество помогает справляться с различными проблемами, ученые обнаружили, что после 45 минут занятий творчеством значительно снижается уровень кортизола – гормона, чьё высокое содержание повышает чувство тревоги и стресса. Очень важно выбрать подходящее для себя занятие по душе.

 Я человек творческий и очень люблю заниматься моделированием. Для меня это один из способов познания мира. Мне кажется, что моделирование - это то, без чего будущее не будет развитым. Люди открывали, открывают и будут открывать новое, следуя своей мечте и идеи [6].

Я заинтересовался моделированием еще в 7 лет, так как мне нравилось создавать что- то новое, необычное и было интересно воплотить это в жизни. Поняв это, я стал посещать кружки по моделированию, интересоваться, создавать то, что мне по душе. По сей день я продолжаю заниматься своим любимым творчеством и у меня появилось желание создать модель чего-нибудь интересного, показав, что задуманное можно воплотить в реальность.

Цель: изготовление бумажной модели танка

Задачи:

1.  Найти информацию по данной теме.

2. Познакомиться с основными понятиями, историей и направлениями моделирования.

3.  Познакомится с плоским и объемным моделированием.

4.  Создать проектный продукт.

Проектный продукт: модель танка из бумаги

1. Теоретическая часть

1.1 Основные понятия и история моделирования

Понятие моделирования достаточно сложное, оно включает в себя огромное разнообразие способов моделирования: от создания натуральных моделей, до вывода математических формул.

Моделирование — это построение и изучение моделей с целью получения новых знаний или дальнейшего совершенствования, для различных явлений и процессов бывают уместными разные способы моделирования.  Объект, который получается в результате моделирования, называется моделью. Должно быть понятно, что это совсем не обязательно реальный объект. Это может быть математическая формула, графическое представление и т.п. Однако он вполне может заменить оригинал при его изучении и описании поведения.

Исторически первыми моделями как заместителями некоторых объектов были, несомненно, символические условные модели. Ими являлись языковые знаки, естественно возникшие в ходе развития человечества и постепенно составившие разговорный язык. Следующим этапом развития моделирования было возникновение знаковых, числовых обозначений. Значительное развитие моделирование получает в древней Греции в V-III вв. до н. э. Была создана геометрическая модель Солнечной системы, врач Гиппократ для изучения человеческого глаза воспользовался его физической аналогичной моделью - глазом быка, математик Евклид создал учение о геометрическом подобии.

Современное моделирование или же 3д моделирование отличается от того, что было раньше, но имеет свои сходства. Без моделирования мы не можем представлять жизнь сейчас. Как минимум 3 отросли зависят от него: Индустрия развлечений, медицина (хирургия), промышленность.

1.2 Направления моделирования

Моделирование включает в себя три основных направления (схема 1).

 Схема 1 - Направления моделирования

 

Вывод: моделирование встречается везде, куда не посмотреть, направления моделирования нужны для понятия к какой части человек относится, где его признания, или для понятия моделирования в направлениях.

1.3 Плоское и объемное моделирование

В моделировании существует плоское и объемное моделирование. Существуют несколько вариантов геометрического представления детали в CAD-системе. CAD система- это платформа помогающая при работе с чертежами, графиками и списками, связанными со строительством и дизайном-проектированием. Разработка в электронном виде позволяет делать правки, которые не отразятся на макете, ведь при печати будет виден лишь последний вариант. Плюсом является повышение продуктивности, ведь пока происходит автоматизированная работа, человек может выполнять следующий этап, ускоряя время выполнения задачи. Качество разработанных графиков, документов и моделей высокое, поскольку процесс машинального выполнения не раз совершенствовался опытными специалистами.

Преимуществом данной платформы является уменьшение себестоимости производства. Если средства, затраченные на выполнение плана, остаются, то они уходят в пользу компании, ее работников и на закупку новейших версий продукции. По окончанию разработки объемной модели, платформа выдает перечень материалов, из которых изготовление было бы выгоднее и удобнее. Ноутбук или персональный компьютер могут находиться в любой точке мира, однако процесс производства не будет зависеть от геолокации.

Современные CAD системы – это совокупность мощностей, которые осуществляют исполнение основных задач инженерии и дизайна.

В них входят:

1.                      Создание трехмерных (объемных) моделей.

2.                      Разработка чертежей и графиков по алгоритмам, внесенным в базу.

3.                      Составление документации по стандартной схеме, где происходит выявление характеристик по объектам.

В плоском моделировании или же, как его обозначают «двухмерное» (2д) сама модель выполнена на плоскости и не имеет объема (Рис. 1). Такие модели выполнены чаще на бумаге и представлены в виде чертежей, но и на компьютерах можно создавать тоже. Основными инструментами при плоском проектировании являются линии, дуги и кривые. При помощи операций продления, обрезки и соединения геометрических элементов происходит создание «электронного чертежа». Для полноценной работы с плоской графикой в САD-системе необходима дополнительная информация о глубине геометрии.

В объемном моделировании (3д) модель можно увидеть со всех сторон, поэтому анализировать недостатки намного проще (Рис.2). С развитием автомобильной и авиационной промышленности и необходимостью аналитического описания деталей сложной формы на ПК сформировались основные предпосылки для перехода от плоского к объемному моделированию. Объемная, или 3D-модель, предназначена для однозначного определения геометрии всей детали.

Системы объемного моделирования базируются на методах построения поверхностей и твердотельных моделей на основе плоских и неплоских эскизов. Эскиз, в свою очередь, состоит из простых геометрических элементов – линий, дуг и кривых. Инженер-конструктор принимает в качестве эскизов сечения, виды и осевые линии деталей.

Поверхностная модель очень похожа на каркасную. Представьте себе, что между гранями каркасной модели натянута тонкая ткань. Это и будет поверхностной моделью. Таким образом, любое изделие может быть представлено в виде набора ограничивающих поверхностей [3].

    

Рисунок 1 - Пример плоского моделирования                                                                                                            

Рисунок 2 - Пример объемного моделирования

1.4 Банк идей

Прежде чем я приступил к проекту, сразу возникали мысли. Что я буду создавать, ведь моделей бывает огромное множество: техника, архитектурные сооружения, различные объекты. (рис 3)

 

Рисунок 3 - Пример моделей из реальной жизни

Среди большого разнообразия объектов мой выбор пал на военную технику (танк).

Что такое танк? Танк (англ. tank) — бронированная боевая машина, чаще всего на гусеничном ходу, как правило с пушечным и дополнительным пулемётным вооружением, обычно установленным во вращающейся полноповоротной башне, предназначенным в основном для стрельбы прямой наводкой.

Но какую брать основу для модели, какой танк создавать.

Я рассмотрел разные виды этой техники (рис 4,5,6)

Рисунок 4 - Виды танков

Рисунок 5 - Виды танков

Рисунок 6 - Виды танков

Несмотря на большой выбор разных форм, классов, предназначений и прочих характеристик, мне захотелось создать что - то необычное. Посмотрев варианты, я остановился на игре TANKI ONLINE (рис 7)

 

Рисунок 7 - Игра TANKI ONLINE

Сама игра представляет многопользовательский браузерный 3д боевик, где сражаются танки разных классов и с разным вооружением (рис 8,9) поэтому интересно было создать свою боевую машину, вдохновляясь этой игрой.

Рисунок 8 - Игра

 Рисунок 9 - Игра

1.5 Инструменты и оборудование

Для создания модели необходимо иметь нужную программу на компьютере, но какую? Из множества я выбрал программу Tinkercad (рис. 10) Она наиболее подходит для создания подобных объектов.  А для развертки на бумагу я буду использовать программу Pepakura (рис 11) (приложение 2)

            

Рисунок 10 - Программа Tinkercad

   

Рисунок 11 - Программа Pepakura

Инструменты при отделении и склеивании бумажной модели были менее разнообразны, но выбрать можно что. Для комфортного вырезания деталей лучше подходят средние ножницы (рис 12), потому что ими можно аккуратно отделять детали. Чтоб клапана соединяющие детали можно было ровно загнуть, надо использовать линейку (железную) (рис 14) и канцелярский нож (рис 13).

Легкими надрезами ножика можно сделать клапан послушней. При склеивании лучше подходит клей ПВА (рис 15). Если модель хлипкая и неустойчивая можно использовать картон, дополнительные слои бумаги и небольшие изменения в конструкции. Склеивая клапаны, в трудных местах, нужно использовать скрепку или бумажку (рис 16).

Рисунок 12 - Ножницы	Рисунок 15 - Клей ПВА
Рисунок 13 - Канцелярский нож	Рисунок 16 - Скрепка
Рисунок 14 - Линейка

1.6 Техника безопасности при создании модели

Техника безопасности при создании модели несложна, но помнить ее надо.

Перед началом работы на компьютере:

1.                      Включить компьютер.

2.                      Проверить работоспособность компьютера.

3.                      Приготовить программы к работе.

Во время работы на компьютере:

1.                      Не перегревать компьютер. (Давать отдохнуть).

Перед началом работы с моделью:

1.                      Приготовить рабочее место.

2.                      Надеть перчатки.  (Для исключения попадания клея на кожу рук).

Во время работы с моделью:

1.                      Быть аккуратным.

В конце работы:               

1.                      Убрать рабочее место.

2.                      Сложить инструменты в отведенное им место.

3.                      Проветрить помещение.

При работе с ножницами:

1.                        Класть ножницы на стол справа от себя. Их лезвия должны быть сомкнутыми, направленными от себя.

2.                       Передавая ножницы, их следует держать за сомкнутые лезвия.

3.                       Не поднимать ножницы высоко над столом и не размахивать ими.

При работе с канцелярским ножом:

1.                      Держать нож за рукоять.

2.                      Не тыкать ножом.

3.                      При неиспользовании убирать лезвие.

При работе с клеем:

1.                      Не оставлять клей открытым при неиспользовании.

2.                      Не разбрызгивать на стол и руки.

Общие:

1.                      Быть аккуратней с бумагой.  (Можно порезаться).

2.                      Линейка железная.  (Можно порезаться).

2. Практическая часть

2.1 Технологическая карта на изготовление форта

Рассмотрим технологическую последовательность изготовления танка (Таблица 1)

                                        Таблица 1

Ход работы

1. Посмотреть разновидности пушек и корпусов в игре (приложение 3)

2. Создать модель по образцу и фантазии из игры в программе Tinkercad (приложение 1)

3.  Сохранить файл с готовой работой в формате STL, используя компьютер.

4. Распечатать развертки детали при помощи принтера и компьютера.

5. Вырезать детали по контору с помощью ножниц, канцелярского ножа.

6. Выполнить сгибания по линии: сплошная линия — отрезать часть бумаги с помощью ножниц. Пунктирная линия — на моделях без текстур сгибается внутрь, с текстурами — наружу. Штрих-пунктирная — без текстур наружу, с текстурами внутрь.

7. Выполнить склейку деталей, совмещая одинаковые цифры при помощи клея, бумажки, скрепки.

8.  Сушка.

2.2 Экономический расчет

После выполнения работы, определяю стоимость выполненного продукта (Таблица 2)

Таблица 2 - Расчет

Материалы	Цена за единицу	Количество	Общая стоимость
1. Клей ПВА	30 руб	1 шт	30 руб
2. бумага А4	80 коп	3шт	2 руб 40 коп
3. Тонкая кисть. (для склеивания).	15 руб	1 шт	15 руб
Итог:			47 руб 40 коп

Я проанализировал свою работу и понял что ее стоимость очень небольшая.

Поискав подобные работы в интернете я не нашел подобного. Посмотрев другие похожие работы, мною был сделан вывод. Модели в виде выкроек, которые нужно собирать, стоят от 200 руб, что немало. Мне же она вышла куда дешевле.

Конечно, времени на создания и сборку потребовалось немало, но я доволен своей работой т.к она уникальна.

Заключение

В заключение хотелось бы подвести итог что я изучил, понял и делал.

Моделирование — это построение и изучение моделей с целью получения новых знаний или дальнейшего совершенствования, для различных явлений и процессов бывают уместными разные способы моделирования.  Объект, который получается в результате моделирования, называется моделью. Должно быть понятно, что это совсем не обязательно реальный объект. Это может быть математическая формула, графическое представление и т.п. Однако он вполне может заменить оригинал при его изучении и описании поведения.

Современное моделирование или же 3д моделирование отличается от того, что было раньше, но имеет свои сходства. Без моделирования мы не можем представлять жизнь сейчас. Как минимум 3 отросли зависят от него: Индустрия развлечений, медицина (хирургия), промышленность.

В моделировании существует плоское и объемное моделирование. Существуют несколько вариантов геометрического представления детали в CAD-системе. CAD-система- это платформа помогающая при работе с чертежами, графиками и списками, связанными со строительством и дизайном-проектированием. Разработка в электронном виде позволяет делать правки, которые не отразятся на макете, ведь при печати будет виден лишь последний вариант. Плюсом является повышение продуктивности, ведь пока происходит автоматизированная работа, человек может выполнять следующий этап, ускоряя время выполнения задачи. Качество разработанных графиков, документов и моделей высокое, поскольку процесс машинального выполнения не раз совершенствовался опытными специалистами.

Прежде чем я приступил к проекту, сразу возникали мысли. Что я буду создавать, ведь моделей бывает огромное множество: машины, дома, различные объекты. Когда я выбирал что создавать, решение пало на танки. Но какой именно выбрать была задача. Из рассмотренных вариантов я пришел к выводу создать свою собственную модель в программе, вдохновляясь игрой. Посмотрев и придумав, сделал его в программе и вывел на бумагу. Подготовил инструменты и принтер. Распечатал, вырезал и склеил, соблюдая технику безопасности. Получившаяся модель и работа над ней мне понравилась

         Я считаю, что поставленные перед собой задачи я выполнил. Я горжусь своей работой. Танк получился очень красивым, грозным и интересным. Возможные перспективы моей работы: Украшение для комнаты или экспонат на витрины в школе.

Список литературы

1.      Информационный сайт:  https://ppt-online.org/   

2.      Информационный сайт:  https://infopedia.su/12x3f6a.html  

3.      Информационный сайт:  http://www.planetacam.ru/college/learn/12-4/

4.      Сайт бумажных моделей:  https://paper-models.ru/models/category/oruzhie  

5.      Информационный сайт:  https://paper-models.ru/technique

6.      Информационный сайт:  https://ru.wikipedia.org/wiki

7.      Информационный сайт    https://pavel-samuta.livejournal.com/533.html

Приложение

Приложение 1

Программа Tinkercad  https://www.tinkercad.com

Приложение 2

Программа для выведения модели на бумагу. Pepakura: http://pepakura.ru/skachat-pepakura-designer

Приложение 3

Игра: Tanki Online:  https://tankionline.com/play/