VIII детская
районная проектно-исследовательская конференция «Я – исследователь»
Интерактивная
игра
«Рыбалка
на коралловом рифе»
Проект выполнили:
Андреева Елизавета Андреевна,
Волынкина Эльвира Романовна
учащиеся 3 Г класса
МБОУ «Верховажская средняя школа им. Я. Я. Кремлёва»
Верховажского района Вологодской
области
Даты рождения: 26.07.2010 г.,
18.02. 2010 г.
Домашние адреса: 162300 Вологодская область
Верховажский район д. Сомицыно ул. Пежемская, д. 4а;
д. Князево, д.15
Руководитель: Андреева Анастасия Владимировна,
педагог МБОУ ДО «Центр
дополнительного образования детей»
Адрес ОУ: 162300 Вологодская область,
Верховажский район, с. Верховажье,
ул. Свободы, д. 3.
с. Верховажье
2020 год
Введение
Время не
стоит на месте, а вместе с ним меняются и орудия изобразительного искусства. Наши
бабушки и дедушки выполняли рисунки карандашами, нашим родителям пришлось
«осваивать» рисование фломастерами, а для нас время приготовило 3D ручку. Но
это уже не простое рисование, это – объемная графика, моделирование, позволяющее
создавать трехмерные объекты. Благодаря 3D ручке можно создавать
объемные фигуры в режиме реального времени просто в воздухе!
Поэтому целью
нашего проекта является изучение возможностей 3D рисования при создании
интерактивной игры «Рыбалка на коралловом рифе».
Нам
предстояло решить следующие задачи:
·
Познакомиться
в источниках информации с 3D проектированием и 3D рисованием;
·
Узнать,
как работает 3D ручка, и какие правила техники безопасности при работе с ней
надо соблюдать;
·
Прочитать
об обитателях кораллового рифа и подобрать объекты для создания игры;
·
Представить
свой продукт проекта учащимся и взрослым для знакомства с ним.
Актуальность
проекта:
Используя
ручку для 3D печати можно не только развивать фантазию, но превращать фантазии
в реальность, создавая собственные объекты. Объемные модели можно использовать
в качестве украшений для праздников, для иллюстрирования прочитанного или в качестве
необычного подарка.
Новизна проекта
заключается в том, что объединение «3D моделирование» в Верховажском районе является
пока первым объединением, где можно создавать объемные фигуры. А для нас это
первые шаги в 3D рисовании.
Теоретическая
часть проекта
·
3D
проектирование (моделирование)
3D моделирование
используется в авиации, архитектуре, машиностроении, дизайне. Даже в медицине
налажена 3D печать органов человека.
Мы часто
слышим это сочетание – 3D. Оно является сокращением английского 3-dimensional,
что дословно переводится как «три размера». К этой фразе прибавляют
дополнительные слова: 3D звук, 3D изображение, 3D шоу, 3D принтер и т. д.
При
употреблении этого метода происходит переход из схематического, однолинейного
пространства в более реалистичное, трёхмерное. [1]
Кинематограф,
компьютерные игры и анимация - заслуги 3D – моделирования. Все виртуальные
пространства и несуществующие герои созданы с помощью особой техники
использования полигонов. Так называются обыкновенные геометрические фигуры с
тремя или четырьмя гранями, которые соединяются под разными углами в один
объект. Чтобы он пришел в движение, необходимо менять параметры у составляющих
– вытягивать, перемещать, вращать. Так как все они связаны, то действие похоже
на натяжение паутины – остальные сегменты деформируются в соответствии с первым.
Сверху графических фигур накладываются текстуры, которые завершают образ. [1]
Визуализация
в медицине развивается в двух основных направлениях:
·
точечная
или комплексная томография;
·
конструирование
и создание протезов.
Современные
3D сканирования позволяют обнаружить дефекты органов и тканей, которые скрыты
при простом рентгене или ультразвуковом исследовании (УЗИ). Широкое
распространение они приобрели в стоматологии и челюстно-лицевой хирургии. Результат
томографии может стать основой для создания импланта, например, зуба, который
будет идеально подходить по размерам пациенту. В более сложном варианте
технология помогает смоделировать протез конечности, слуховой аппарат, вены,
нервы и даже искусственный сердечный клапан. Активно развивается биопечать – в
ней вместо красок используются живые человеческие клетки.
Главными пользователями
промышленного 3D проектирования являются инженеры, электрики, строители,
работники дорожных служб – специалисты технической направленности. [1]
·
3D
ручка
Разновидностью
3D проектирования является создание объемных моделей с помощью 3D ручки. 3D
ручка – это инструмент, способный рисовать в воздухе. Габариты ручки позволяют
легко удерживать ее в одной руке.
На
сегодняшний день различают два вида ручек: холодные и горячие.
Холодные
3D ручки
печатают быстро затвердевающими фотополимерными смолами. Устройство лишено
нагревательных элементов, фотополимер моментально затвердевает под воздействием
мощного встроенного источника ультрафиолетового света. Использование холодных
чернил позволяет наносить причудливые рисунки на открытую кожу без риска обжечься.
Материал не имеет запаха. Существуют прозрачные, биоразлагаемые, цветные,
эластичные, токопроводящие и даже светящиеся в темноте смолы. [4]
Безопасность
при использовании холодной 3D ручки
3D-ручки,
работающие по технологии фотополимеризации, позиционируются как безопасные за
счет отсутствия горячих элементов, однако их использование также требует
соблюдения мер предосторожности. Поскольку застывание материала происходит под
воздействием ультрафиолета, вредного для глаз, необходимо делать перерывы в
работе и строго следовать инструкциям производителей и рекомендуется надевать
специальные очки, защищающие глаза от ультрафиолетового излучения. [3]
«Горячие»
3D ручки
используют различные полимерные сплавы в форме катушек с пластиковой нитью.
Принцип
работы горячей 3D ручки предельно прост. В отличие от обычных приспособлений
для письма и рисования, вместо чернил заправляется пластиковая нить. В задней
части корпуса предусмотрено специальное отверстие, в которое вставляется
филамент. Встроенный механизм автоматически подводит «чернила» к экструдеру,
где оно расплавляется и выдавливается в расплавленном виде наружу. [4]
Безопасность
при использовании горячей 3D ручки
Не стоит
забывать, что 3D ручка – это электроприбор. Она работает от розетки с напряжением
в 220 v, поэтому техника безопасности с ней такая же, как и при работе с любыми
другими электроинструментами. Металлический наконечник печатной головки во
время рисования нагревается до температуры в 270 градусов, из-за чего легко
можно получить термический ожог кожи. Поэтому хвататься пальцами за
металлическое или керамическое сопло во время работы с прибором запрещено. В
остальном, ручка абсолютно безопасна. Используемые сплавы пластика, такие как
ABS и PLA, безвредны и нетоксичны. [4]
Виды 3D
ручек
Первая в
мире 3D-ручка, получившая название 3Doodler, была разработана американской
компанией WobbleWorks. Идея пришла в голову основателям компании, Максу Боугу и
Питеру Дилворту, когда сломался 3D-принтер, и потребовалось заделать брешь в
напечатанной модели. [3]
3 Doodler
стала первопроходцем на рынке 3D рисования. Ручка поддерживает работу с
популярными сплавами ABS и PLA. Вместе с прибором идет набор из 25-ти нитей
разных цветов. Для переключения между ABS и PLA предусмотрено два
автоматических температурных режима.
3 Doodler
удобно держать как в левой, так и правой руке. Двухметровый шнур питания
позволяет использовать ручку вдали от розетки. Время нагрева экструдера
составляет всего 1-2 минуты. Предусмотрено два режима подачи пластика – быстрый
и медленный. Рекомендуемое время работы – 2 часа. [4]
3D YaYa
появилась вслед за предыдущей моделью. В отличие от американского аппарата,
китайский прибор использует только ABS пластик. С другими сплавами работать
невозможно, так как не предусмотрена регулировка температуры плавления. Скорость
подачи пластика может регулироваться. Китайская 3D ручка предназначена для
рисования правой рукой, поскольку расположение кнопок делает ее использование в
левой руке проблематичным. Из преимуществ гаджета стоит выделить небольшие
габариты и незначительный вес. [4]
MyRiwell
заметно меньше, она представлена в нескольких цветовых решениях. Но неудобное
расположение кнопок и короткий шнур блока питания затрудняют работу с ней. Толщина
подачи пластика стандартная – 0,7 мм. Для рисования используется нить ABS или
PLA. Температура регулируется в пределах от 160 до 250 °С, при этом никаких
индикаторов не предусмотрено. Подбирать подходящий температурный режим придется
наугад. [4]
Spider pen 3D
– технологический аналог ручки MyRiwell. Устройство разработано в России,
поэтому купить его несложно. Oтечественный аналог лишен проблем с
регулировкой температуры. Она настраивается автоматически. [4]
3D-ручка -
инструмент для рисования пластиком, позволяющий создавать трёхмерные объекты.
Используется для творчества, коррекции изделий, напечатанных с помощью
3D-принтера, и мелкого бытового ремонта пластиковых предметов. Благодаря
распространению 3D-ручек появился новый вид искусства – 3D pen art, в переводе:
искусство, созданное с помощью 3D-ручки. [3]
Основные
материалы, используемые в работе 3D-ручек нагревательного типа
Пластик
ABS
В основе
полимера ABS - соединения, получаемые из нефти. Он не подвержен разложению,
очень прочен и поэтому стал наиболее распространённым материалом для 3D-печати.
К
преимуществам относятся:
·
застывает
при температуре 100-110 градусов;
·
высокая
механическая прочность;
·
глянцевая
поверхность. Этот полимер при затвердевании имеет высокий уровень глянца, что
делает изделия или макеты из него более привлекательными;
·
возможность
вторичного использования. При утилизации пластик ABS перерабатывается без
потери своих основных свойств;
·
возможность
легкой обработки. Уже готовое изделие, созданное с помощью 3D-ручки, можно в
случае необходимости дополнительно обработать, например, отшлифовать.
К
недостаткам материала относится легкий специфический запах при нагревании,
поэтому его использование рекомендуется в проветриваемых помещениях.
Пластик
PLA
Пластик
PLA - органический, биоразлагаемый полилактид, произведенный на основе
сахарного тростника или кукурузы.
В отрасли
3D-печати пластик PLA нашел широкое применение благодаря своим свойствам:
·
плавится
при температуре 160-180 градусов;
·
не
нуждается в охлаждении;
·
подходит
для рисования на различных поверхностях, хорошо держится на ткани;
·
при
нагревании не выделяет вредных веществ и не имеет запаха, поэтому безопасен для
детей;
·
практически
не подвержен естественной усадке и деформации.
Основной
недостаток пластика PLA - это недолговечность изготовленных из него предметов.
Изделия из этого полимера уже через год начинает постепенно распадаться. Второй
существенный недостаток - это повышенная хрупкость, поэтому данный тип пластика
рекомендуется для опытных пользователей 3D-ручек.
Пластик
EMT
Расплавляется
при температуре 60°С. Более прочен, чем пластик PLA, и не обладает выраженным
запахом при нагревании, в отличие от пластика ABS, однако отличается большей
стоимостью.
Пластик Flexy
После
охлаждения сохраняет гибкость и пластичность - усталостная прочность выше.
Подойдет для создания чехлов, кошельков, покрышек игрушечных автомобилей.
3D-ручки
могут быть совместимы и с другими материалами: поликарбонатом, нейлоном и т. д.
Для этого требуется возможность точного регулирования температуры нагрева
материала, что приводит к существенному удорожанию 3D-ручки. [3]
В быту
чаще используется ABS пластик. Он долговечен, устойчив к износу, хорошо
подходит для склеивания пластиковых изделий. К его недостаткам причисляют
склонность к незначительной усадке и наличие характерного запаха жженной
пластмассы.
Фигуры из
PLA более качественны, что объясняется заниженной температурой плавления. Кроме
того, данный состав изготавливается из натуральных компонентов, что делает его
биоразлагаемым. В то же время срок годности такого филамента заметно меньше,
чем у ABS-сплавов. [4]
Практическая
часть проекта
Обитатели
кораллового рифа были выбраны нами по следующим причинам:
·
Обитатели
наших водоемов имеют покровительственную окраску, не очень яркие, а вот
тропические рыбы, наоборот, имеют яркую окраску, что соответствует гамме цветов
ABS пластика, которым мы пользуемся;
·
Рифы
служат домом для 25 % всех морских видов. Среди коралловых рифов в районе
Филиппин живет более 2000 видов. [2]
Поэтому
можно создавать огромное разнообразие моделей, дополняя коллекцию объектов
рыбалки с течением времени;
·
Коралловые
рифы образуются на мелководье в тропических морях. Коралловые полипы, создающие
рифы, не переносят никаких загрязнений и могут жить только в кристально чистой
воде. В начале 1980-х годов общая площадь коралловых рифов составляла около 600
тысяч км², к 2000 году она сократилась примерно до 250 тысяч км². [2]
Нам
хотелось бы привлечь внимание к проблеме сохранения биологического разнообразия
коралловых рифов созданием интерактивной игры «Рыбалка на коралловом рифе».
Этапы
создания черепахи:
·
Рисуем
эскиз или находим рисунок в Интернете;
·
Обводим
рисунок по контуру, покрываем слоем пластика, утолщаем конечности;
·
Из
фольги формируем панцирь;
·
Покрываем
заготовку из фольги слоем пластика, извлекаем фольгу и пластиковый панцирь
прикрепляем к туловищу;
·
Закрепляем
на голове глаза - бусины, раскрашиваем панцирь и конечности.
Особенности
создания морской звезды:
·
Для
придания объема подкладывается шпажка или карандаш;
·
Для
создания узора капля пластика придавливается шпажкой, ручкой.
Особенности
создания рыбы:
·
Туловище
рыбы наращивается с помощью «рисования» в воздухе.
Объекты рыбалки:
·
Рыба
клоун;
·
Морская
черепаха;
·
Морская
звезда;
·
Морской
конёк;
·
Краб;
·
Рыба
лоцман и др.
Выводы:
В ходе
выполнения проекта мы получили представление о трехмерном моделировании;
научились
выполнять объекты или их отдельные элементы с помощью 3D ручки; объединять
созданные модели в группы; поняли, что 3D рисование – это
КЛАССНО!
Использованные
источники:
1.
https://www.zwsoft.ru/stati/chto-takoe-3d-modelirovanie Где
используют трехмерное моделирование
2.
https://otomosem.com/2019/10/03/%D0%BA%D0%BE%D1%80%D0%B0%D0%BB%D0%BB%D0%BE%D0%B2%D1%8B%D0%B5-%D1%80%D0%B8%D1%84%D1%8B-%D0%B8-%D0%B8%D1%85-%D0%BE%D0%B1%D0%B8%D1%82%D0%B0%D1%82%D0%B5%D0%BB%D0%B8/
Коралловые рифы и их обитатели
3.
https://ru.wikipedia.org/wiki/3D-%D1%80%D1%83%D1%87%D0%BA%D0%B0 3D ручка
4.
https://make-3d.ru/articles/chto-takoe-3d-ruchka/ Что же
такое 3D ручка?
Оставьте свой комментарий
Авторизуйтесь, чтобы задавать вопросы.