"3D моделирование и прототипирование"
методическая разработка по технологии

Слайд 1

3 D моделирование и прототипирование Презентацию выполнила Турова Марина Геннадьевна Санкт-Петербург 2024

Слайд 2

Невозможно представить какую-либо значимую сферу производства, в которой на этапе конструирования не применяют объемную графику. Разработка любого объекта становится доступнее при трехмерном представлении каждого элемента, значимой детали.

Слайд 3

На каждом этапе создания продукта, будь это несложный механизм или ракетный двигатель, ориентируются на многогранный макет. Он представляет собой многовекторный чертеж, имеющий не только номинальную высоту, длину и ширину, но и визуальное воплощение.

Слайд 4

Где используют трехмерное моделирование Мы часто слышим это сочетание – 3D. Оно является сокращением английского 3-dimensional, что дословно переводится как «три размера». К этой фразе прибавляют дополнительные слова: звук, изображение, шоу , принтер и так далее – вариантов масса. Но остается основной смысл: при употреблении этого метода происходит переход из схематического, однолинейного пространства в более реалистичное. Эта способность «одухотворять» неживое ставится в основу многих начинаний. Но визуализация нашла свое начало и получила наибольшую востребованность именно в конструировании объемного образа.

Слайд 5

Оно широко применяется в следующих отраслях: * индустрия развлечений; * медицина; * промышленность.

Слайд 6

3 D печать 3D-принтер — станок с числовым программным управлением, использующий метод послойного создания детали. 3D печать является разновидностью аддитивного производства и обычно относится к инструментам быстрого прототипирования . 3D-печать может осуществляться разными способами и с использованием различных материалов, но в основе любого из них лежит принцип послойного создания («выращивания») твёрдого объекта.

Слайд 7

Устройство 3D-принтера и печать объектов Существует множество типов 3D-принтеров, различающихся по устройству и принципам работы. Однако, все эти приборы используют один и тот же базовый принцип 3D-печати — построение объекта из тонких горизонтальных слоев материала. На рисунке показано схематическое устройство механизмов. Это очень упрощенная модель — она служит только для наглядной демонстрации базовых принципов работы 3D-принтера.

Слайд 8

Область печати Важной технической характеристикой любого 3D-принтера является его рабочий объем («область печати», «зона печати» и т.д.). Именно он показывает, какого размера объекты может печатать конкретная модель 3D-принтера. На рисунке зеленым обозначена область печати нашего схематического 3D-принтера.

Слайд 9

Что такое прототипирование Прототипи́рование (англ. prototyping от др.-греч. π ρῶτος — первый и τύ πος — отпечаток, оттиск; первообраз) — быстрая «черновая» реализация базовой функциональности будущего продукта/изделия, для анализа работы системы в целом. На этапе прототипирования малыми усилиями создаётся работающая система (возможно неэффективно, с ошибками, и не в полной мере). Во время прототипирования видна более детальная картина устройства системы.

Слайд 10

3d моделирование и прототипирование сродни работе скульптора. Тысячи лет никого не удивляет, как из куска камня высекают произведение искусства. Почему же нам так необычно создание трёхмерного прототипа объекта – сначала моделирование на компьютере в специальной программе , а потом получение физического объекта – послойно с помощью компьютера?

Слайд 11

В первую очередь необычно практическое применение 3д-модели, ведь мы получаем не просто объект для любования, а функциональную вещь с заданными свойствами без использования классического производства. Это позволяет протестировать образец, оценить недочёты, провести презентацию и запустить его в серию.

Слайд 12

Прототип — это 3D-модель или макет изделия, созданный для тестирования и оценки его функциональности и внешнего вида. Существует несколько видов прототипов : Функциональные прототипы - используются для проверки работоспособности изделия. Они позволяют убедиться, что прототип выполняет свои функции. Визуальные прототипы - сосредотачивают внимание на внешнем виде и дизайне продукта. Они помогают визуализировать конечный продукт. Концептуальные прототипы - создаются на ранних стадиях разработки, чтобы продемонстрировать идею или концепцию продукта. Прототипы дизайна - фокусируются на деталях дизайна и структурных аспектах. Они помогают определить лучшие дизайнерские решения.

Слайд 13

В зависимости от задач, которые решает 3д моделирование и прототипирование процесс разделяют на условные направления : Промышленное Точность и качество – главные требования, которые предъявляют при моделировании промышленных объектов – деталей для узлов и механизмов.

Слайд 14

Презентационное Широко используется там, где необходимо выигрышно показать внешние данные объекта.

Слайд 15

Товарное Это создание выставочного образца продукта и/или его упаковки.

Слайд 16

Транспортное Печать образцов для авиа- и космической промышленности, разного рода водного, воздушного и сухопутного транспорта.

Слайд 17

Этапы прототипирования Для создания модели в объёме необходимо провести следующие работы : Сбор требований - определение целей и параметров прототипа, а также его технических характеристик. Проектирование - разработка концепции прототипа и выбор метода создания. Моделирование - создание трехмерных моделей изделия с помощью специальных программ. Тестирование и доработка - проверка прототипа на соответствие требованиям и внесение изменений, если необходимо. Изготовление - создание физической модели, чаще всего с использованием 3D-принтера или других современных технологий.

Слайд 18

Технологии быстрого прототипирования (ТБП) Для быстрого получения результата необходимо: смоделировать прототип на компьютере изготовить его с помощью одного из методов 3D-моделирования 3D-модели разрабатывают, используя математическое моделирование в CAD-программах, или получаю данные для построения модели с 3D-сканера. Когда модель создана, по ней изготавливают прототип. ТБП относится к способу добавления материала (аддитивный метод) при изготовлении прототипа , а не к «убиранию лишнего» как в случае с мехобработкой .

Слайд 19

Различают ТБП по виду расходных материалов для производства прототипов: жидкость порошок листы твёрдого материала Жидкие материалы обычно послойно распыляют с отверждением – технология Ballistic Particle Manufacturing (BPM) или стереолитография . Порошок – чаще металлический – спекают лазером – Selective Laser Sintering (SLS). Листовой твёрдый материал склеивают – технология Laminated Object Modeling (LOM).

Слайд 20

Методы промышленного прототипирования Промышленно создать трёхмерный объект можно двумя способами: с помощью 3D-принтера с помощью фрезерования Первый вариант – наиболее прост, доступен и востребован, но имеет ограничения по форме изделия. Второй вариант – позволяет получить прототип любой степени сложности из металла, пластика и древесины, но на это потребуется больше времени.

Слайд 21

Сфера использования 3D моделирования и прототипирования Сейчас , пожалуй, нет области человеческой деятельности, где уже используется или скоро станет привычным Prototyping : макетирование в разных областях науки, техники, развлечений визуализация архитектурных или строительных объектов (макеты зданий) натуральное изображение различных предметов промышленность (для разработки новых машиностроительных изделий) медицина (для создания протезов, моделей органов и медицинского оборудования) проектирование товаров (для разработки новых продуктов и усовершенствования их дизайна) и прочее

Слайд 22

Требования к прототипированию Правила, согласно которым изготавливается прототип, определяют, что он должен: чётко и ясно изображать то, что он собой представляет точно отражать заданные размеры и форму конкретно выполнять свои функции быть достаточно прочным, чтобы выдержать нагрузки, соответствующие его предназначению

Слайд 23

ПО для создания трехмерных моделей Создание 3D-моделей происходит на компьютере в специализированных CAD-программах Важно, чтобы ПО позволяло : не только моделировать трёхмерную графику, но и разрабатывать сцены и объекты визуализировать модель редактировать полученный результат

Слайд 24

Спасибо за внимание!