Творческий проект “МОЯ ШКОЛА” (3D ПРОЕКТИРОВАНИЕ ТЕРРИТОРИИ ШКОЛЫ )

 

Содержание проекта

232323232

2323232323

23232323

23232323

232323232

232323232

32323232

32323323

2323232332

32323232

2323232323

323232323

32323232

2323232

  Содержание проекта:

•            Выбор темы и обоснование проекта.

•            Исследование проекта.  

•            Поиск альтернативных вариантов проекта.  

•            Выбор программ для выполнения  проекта.   

•            Выбор среды печати модели

•            Технологическая карта изготовления

•            Экономическое обоснование проекта.  

•            Оценка изделия

Выбор темы и обоснование проекта

   Создание  этого проекта напрямую касается появление  в странеи  непосредственно в  нашей  школе центра "Точка роста ".И  конечная цель проекта не создание  макета  территории и здания , цель -познать и освоить новые , до этого недоступные , технологии.

   Работа «Моя школа» представляет собой 3D модель здания школы и всего школьного двора , спортивную площадку, растительность и разные мелкие детали.

   Получив в конце прошлого учебного года 3D принтер и посещая с этого года кружок 3D моделирования, мы c друзьями -это коллективная работа с товарищами из класса -поставили цель - создать 3D модель нашей школы  .

  Определились с задачами:     изучить строение нашей школы используя видео и фото съемку , освоить основные приёмы работы  и инструменты программ Blender,TinkerCAD научиться создавать 3D модели зданий, разработать в этой программе модель и распечатать её на 3D принтере .

   Цель исследовательской работы:   Узнать, как работают квадрокоптер ,3D-принтер, создать реальные модели и их напечатать, получить оптимальные настройки для дальнейшей работы с принтером.

                                          Исследование проекта

Задачи:

1. Найти информацию о работе 3D принтера установленного в школьном центре "Точка роста ". 

2. Изучить принцип работы этого устройства.

3. Выбрать программу для моделирования и на ее основе создать модели зданий и двора .

4. Напечатать созданные модели на принтере.

5. Проанализировать получившиеся результаты.

    Для создания своих работ  пришлось изучить редактор трехмерной графики .Для того, чтобы учесть все пропорции здания школы, я пользовался съемкой квадрокоптера.

   Если говорить о практическом использовании моей работы, то ее можно использовать во многих компьютерных проектах, включить в игру, фильм, использовать как тестовые сцены (для обучения людей основам компьютерного 3D моделирования). Трехмерную модель школы можно приспособить для наглядного плана эвакуации при чрезвычайных происшествиях.

Обдумывая план работы, я составил схему, включающую необходимые факторы:

«Траектория мышления»

  Гипотеза:  Возможности 3D принтера очень велики на данный момент, поэтому в будущем, вероятно, он будет очень востребован в разных областях. На первый взгляд технология кажется очень сложной, но мне кажется освоить ее может любой школьник.

   Методы исследования:  Изучение 3D моделирования в процессе создание модели элементов  здания и деревьев  в программах Blender ,TinkerCADи печати на школьном 3D принтере, наблюдение, сравнение.

  Объект исследования: 3D принтер, среда печати  Cura, моделирования в программах  Blender  и TinkerCAD .

   Актуальность исследования в том, что 3D моделирование играет важную роль в жизни современного общества. Сегодня оно широко используется в сфере маркетинга, архитектурного дизайна, медицины и кинематографии, не говоря уже о промышленности. 3D  моделирование позволяет создать прототип будущего сооружения, коммерческого продукта в объемном формате. Важную роль 3D моделирование играет при проведении презентации и демонстрации какого-либо продукта или услуги.

   Практическая значимость:   В современном мире 3D технологии позволяют печатать реальные дома, человеческие органы, продукты питания и стальные детали

                             Выбор программы для 3д моделирование

   3D моделирование — очень популярное, развивающееся и многозадачное направление в компьютерной индустрии на сегодняшний день. Создание виртуальных моделей чего-либо стало неотъемлемой частью современного производства. Выпуск медиа-продукции, кажется, уже не возможен без использования компьютерной графики и анимации. Конечно же, под разнообразные задачи в этой отрасли предусмотрены и специфические программы. Выбирая среду для трехмерного моделирования, в первую очередь, следует определить круг задач, для решения которых она подходит.

                    Поиск альтернативных вариантов проекта

Анализ прототипов обсуждался- но! выбор уже сделан- печататься детали будут на 3D принтере  из  пластика PLA

1 Макет из бумаги.
2 Макет из древесины
3 Макет из пластика ПВХ
4 Макет из гипса
5 Макет из пенопласта

  Для знакомства с 3D моделированием мы выбрали программу TinkerCAD. Причины выбора следующие: эта программа распространяется бесплатно, проста в освоении, имеет поддержку в интернете в виде обширных коллекций готовых моделей, возможности обмена ими.

Ее можно использовать как для реализации конструкторских идей, так и для экспериментов с 3D-объектами. Можно нарисовать дом или известные строения, а затем использовать их для проектов дома или в школе. Можно создавать рисунки автомобилей, космических кораблей. Используя бесплатную версию TinkerCAD, можно выполнять следующие действия.

·        Рисовать, изменять, измерять, вращать, масштабировать и перемещать геометрические фигуры.

·        Использовать в моделях заготовленные текстуры.

·        Добавлять заготовленные компоненты, например деревья, автомобили, двери и окна, а также людей, либо создавать новые компоненты.

·        Сглаживать поверхности.

Фото местности с GOOGLEПланета Земля  и карта  школы и пришкольного участка

                    Выбор программ для выполнения  проекта.   

   Выбирая среду для трехмерного моделирования, в первую очередь, следует определить круг задач, для решения которых она подходит.

    Бесплатная программы TinkerCAD  и  Blender является очень мощными и многофункциональнымиинструментоми 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 3D-моделей, так и для разработки видеороликов и мультфильмов 

Для целей строительного, инженерного и промышленного проектирования применяется самый популярный чертежный пакет — AutoCAD. Эта программа обладает мощнейшим функционалом для двухмерного черчения, а также проектирования трехмерных деталей разной сложности и назначения

                         Выбор среды печати модели

  Что такое слайсеры и зачем нужны?

   Слайсер – изначально это утилита, которая умеет из поверхностного массива сделать нарезку параллельными плоскостями и перевести полученную информацию в G-код. Ведь головки экструдера работают именно таким образом, строя объект последовательным наращиванием «срезов» поверхностей в параллельных плоскостях. Сегодня все мощные программы моделирования имеют встроенные возможности по компилированию своих моделей в файл формата *.obj.

Программы, используемые для работы с 3D  принтером в основном бесплатные. Только некоторые из них имеют платные версии или расширения. Все бесплатные программы, предоставляемые для 3D принтера разработчиками, пока поддерживаются обновляются тоже на свободной основе. Многие из них имеют открытый код.

и   Cura -  одно из самых удобных и интуитивно понятных приложений от производителя 3D  принтеров Ultimaker. Получила самое большое распространение – это самый популярный слайсер для 3D принтера. Кроме инструментов редактирования, настроек материала, опций печати, включён ряд удобных функций по расчёту количества материала и его стоимости, веса изделия. Имеет открытый код. Полностью бесплатная, обновляемая утилита, ее я и буду использовать

                           Выбор пластика для печати моделей

   Технология послойного наплавления имеет массу преимуществ, среди которых относительная простота конструкции принтеров и ценовая доступность как устройств, так и расходных материалов. Как правило, для печати используются термопластики, но есть и исключения – композитные материалы, содержащие различные добавки, но основанные, опять-таки, на термопластиках.

В современной промышленности используется большое количество разнообразных термопластиков, каждый из которых производится для определенных целей, соответственно все они имеют разные физико-математические  характеристики.  Некоторые виды пластика твердые и прочные, другие мягкие и выдерживают только слабое воздействие; есть нетоксичный пластик для создания пищевой упаковки; пластик различается по цвету; по воздействию на него внешних и других факторов.

ABS производится на основе термопластичной смолы путем сополимерезации акрила, нитрила и  бутадиенстирола. Свойства ABS пластика могут
 немного различаться в зависимости от соотношения пропорций веществ в его составе. ABS – ударопрочный термопластик. Очень популярный благодаря своим физико-механическим свойствам. Он прекрасно обрабатывается - шкурится, сверлится, пилится. Хорошо подходит для печати функциональных моделей. Но к сожалению очень капризен к условиям окружающей среды во время печати, при сквозняке может случится расслоение модели, может давать сильную усадку при остывании.

 PLA - это алиатический полиэфир, состоящий из органических веществ, вроде картофельного крахмала или целлюлозы.
PLA обладает низкой усадкой, то есть потерей объема при охлаждении, что способствует предотвращению деформаций будущих моделей, не капризен и прост в использовании.

                           Печать моделей на 3D  принтере

    Экспорт созданных моделей в пригодную для 3D  печати форму

   Для того что- бы программа слайсер распознала созданную мной модель и подготовила ее для печати необходимо экспортировать созданные модели в формате *.obj. Для этого я воспользовался для 3D печати.

Печать принтера на высокой скорости.

      В целях экономии пластика я попробовал изменить параметры плотности заполнения и толщины стенок. При плотности заполнения 25% в узких местах готовой модели появляется лишний пластик. При заполнении 20 процентов этой проблемы не возникает.

Выбор оптимальных настроек среды и принтера для максимально быстрой и корректной печати.

.

Экономическая и экологическая оценка изделия

Для изготовления макета школы использованы экологическидопустимые материалы.-пластикABSдля принтера имеет разрешение .Клей  имеет государственный сертификат и разрешён к применению. Поэтому использование данного изделия не приведёт к нарушениям экологической среды. А используемая краска -  грунт серый неожиданно оказался  с резким запахом,что говорит о его  относительно ядовитости .

РАСЧЕТ  СТОИМОСТИ  3-D МОДЕЛИ ШКОЛЬНОГО ЗДАНИЯ
материалPLA -пластик
ЦЕНЫ:			ЗАТРАТЫ:			ИТОГО:
Вес катушки	кг	0,75	Потрачено материала	кг	0,06	Материал	143,20 ₽
Цена катушки	руб	1790	Мощность принтера	Вт	350	Электроэнергия	23,79 ₽
Стоимость 1 кВт	руб	3,05	Моделирование	ч/мин	0	Моделирование	234,00 ₽
Моделирование	руб/ч	30	Печать	ч/мин	7,8	Печать	390,00 ₽
Печать	руб/ч	50	Постобработка	ч/мин	0,5	Постобработка	10,00 ₽
Постобработка	руб/ч	50				Амортизация	156,00 ₽
Амортизация	руб/ч	20				Цена изделия	956,99 ₽

                                                      Заключение

  На основании проведенного исследования я могу с уверенностью сказать, что казавшиеся мне ранее волшебными и не постижимыми 3D  технологии, доступны обычному школьнику. Приложив совсем немного усилий я научился создавать свою, пусть и не очень сложную, но объемную модель. Методом наблюдения и изменения входных настроек печати, нашел оптимальные параметры для воплощения моих фигур в реальные объекты.

                                                  Список литературы

1.   Большаков В.П. Инженерная и компьютерная графика: учеб. пособие – СПб.: БХВ-Петербург, 2013.

2.   Большаков В.П. Создание трехмерных моделей и конструкторской документации в системе КОМПАС-3D. Практикум. – СПб.: БХВ-Петербург, 2010.

3.   ДжеймсК. BlenderBasics: самоучитель, 4 - е издание, 416 с., 2011.

4.   Методическое пособие по курсу «Основы 3D моделирования и создания 3D моделей» для учащихся общеобразовательных школ: Центр технологических компетенций аддитивных технологий (ЦТКАТ) г. Воронеж, 2014.

5.   Прахов А. А. «Самоучитель Blender 2.7», БХВ-Петербург, 400 с., 2016.