Индивидуальный исследовательский проект по информатике "От 3D моделирования к готовому изделию" содержит описание программы Sketch Up, рассказывает об особенностях установления данной программы на компьютер и осуществления с ее помощью 3D-моделирования.

Подробнее о проекте:

Творческая работа учащегося 4 класса о 3D-моделировании направлена на получение школьником общего представления о конструировании и программировании, а также выполнение самостоятельной практической работы по созданию модели кубика с обозначениями векторов X,Y,Z, выполненного с помощью программы Sketch Up и распечатанного из филамента на 3D-принтере. В доступной форме в работе описывается принцип построения 3D-объектов.

Готовая творческая работа по информатике на тему "От 3D моделирования к готовому изделию" демонстрирует этапы работы автора над проектированием, моделированием и изготовлением готовой модели кубика. Данная работа позволяет освоить построение простейших 3D элементов и сложных конструкций, знакомит с принципом работы 3D принтера. Работа над данным проектом позволила учащемуся усовершенствовать навыки моделирования в программе Sketch Up.

Оглавление

Введение
1. Ресурсы.
2. Распределение ролей и позиций в проекте.
3. Этапы разработки проекта.
3.1. Установка программы.
3.2. Построение 3D объектов.
3.3. Печать созданного объекта на 3D принтере.
Заключение
Приложение

Я увлекаюсь моделированием и уже собрал много моделей кораблей, зданий, автомобилей из различных материалов. Но для своих моделей я всегда использовал готовые элементы, входящие в конструкторский набор. Я пришел к выводу, что главный недостаток сборной модели - это невозможность вносить изменения. А мне хотелось самостоятельно создавать свои модели. Как это сделать? За помощью я обратился к руководителю кружка «Город Мастеров» Кривошеенко В.М. Он рассказал мне о программе 3D моделирования «Sketch Up» и предложил её освоить. Самое интересное, что модели, созданные с помощью программы Sketch Up, можно распечатать на 3D принтере.

Из беседы со своим руководителем я узнал, что 3D моделирование и печать широко используется при создании деталей и конструкций самых сложных форм, это позволяет повысить производительность труда и ускорить развитие научно технических достижений.

Так возникла идея – самостоятельно создать 3D модель в программе «Sketch Up», распечатать ее на 3D принтере и познакомить своих сверстников с возможностями этой программы.

Цель работы: Освоение программы Sketch Up

Задачи:

1. Установить программу на компьютер.
2. Освоить построение простейших 3D элементов.
3. Освоить построение сложных конструкций.
4. Ознакомиться с принципом работы 3D принтера.
5. Создать модель, используя программу Sketch Up
6. Распечатать созданную модель на 3D принтере.

Интеллектуальные:

• собственные знания и умения работать в программе Sketch Up;
• консультации руководителя;
• умение рисовать.

Материальные:

• компьютер с установленной программой «Sketch Up»;
• 3D принтер;
• филамент (материал для печати).

Я в данном проекте был автором идей, которые помог мне реализовать мой руководитель.

Владимир Михайлович познакомил меня с программой «Sketch Up», а я с ее помощью научился создавать модели различного уровня сложности.

Для того, чтобы распечатать созданные в программе модели, понадобился 3D принтер. Мой руководитель рассказал мне о принципе работы такого принтера и предоставил возможность напечатать одну из моих моделей.

Затем мы вместе оформили работу для представления на конференции.

1. Установка программы
2. Построение 3D объектов
3. Печать созданного объекта на 3D принтере

Сначала мы установили программу Sketch Up на компьютер в центре дополнительного образования. Почему выбор пал на «Sketch Up», хотя существует много подобных программ для 3D моделирования, например, такие, как 3D Max, AutoCAD. К сожалению, они очень сложные и малодоступны в силу высокой стоимости.

Программа «Sketch Up» была создана командой независимых разработчиков и оказалась настолько успешной, что ее приобрел великий и могучий "Гугл". После этого приложение стало очень популярно.

Но для меня важна простота освоения программы «Sketch Up» - даже для начинающего пользователя здесь все легко и интуитивно понятно. А главное - в комплекте есть русский язык. Упрощенная версия программы Sketch Up не для коммерческого использования является бесплатной.

Как создать свой проект? Как пользоваться Sketch Up? Сделать это очень просто. Нужно всего лишь запустить программу. При первом запуске она сама предложит создать новый проект. Вам останется только выбрать его некоторые параметры. Все зависит от того, что нужно создать.

На выбор есть несколько шаблонов: "Комната", "Здание", "Простая модель", "Сложная конструкция" и так далее. После выбора шаблона можно приступать к моделированию. Владимир Михайлович объяснил мне назначение основных элементов рабочего стола, который называется верстак, и познакомил с особенностями использования в этой программе компьютерной мышки.

Элементы управления, называемые инструментами, расположены сверху и слева от верстака, понятны, активизируются левой кнопкой мыши, кроме того, появляются подсказки. Владимир Михайлович объяснил мне, что любые, самые сложные детали, составляющие элементы моделей, состоят из простых элементов. Это плоские фигуры - линия, прямоугольник, окружность и объёмные - куб, конус, призма, шар. Используя полученные знания, можно легко построить любые модели в программе «Sketch Up». При возникновении проблем я обращался за консультацией к руководителю.

Конечно, велико было желание подержать в руках модели, созданные в программе. Но для этого понадобится 3D принтер. Кстати, я узнал для себя, что буква D в маркировке принтера появилась от английского слова dimensional – объёмный, и что мы живем в объемном мире, где кроме длины и ширины существует еще и высота.

Кроме того, нет абсолютно плоских вещей, даже линия, нарисованная карандашом, имеет высоту, соответствующую толщине следа графита на бумаге. Направления, соответствующие длине и ширине, принято обозначать буквами X, Y, а высота обозначается Z. Количество направлений, или векторов, три, их обозначили цифрой «три». Так появилось обозначение 3D.

Для начала работы (печати) на 3D-принтере, будущий предмет необходимо, используя Sketch Up, нарисовать, а далее файл с рисунком помещается в слайсер. Слайсер формирует специальную программу для 3D-принтера. В этой программе принтеру рассказывается, как нужно печатать модель, куда двигаться экструдеру, с какой скоростью выдавливать пластик, какая толщина слоев будет у модели и другие параметры.

Экструдером (устройство для подачи разогретого филамента к месту печати) пруток подается в печатающую головку, где плавится и выдавливается через тонкое сопло. Головка передвигается в двух плоскостях, вырисовывая нитью целый слой. Закончив один слой, принтер приподнимает печатающую головку, а затем начинает печатать новый слой поверх только что нанесенного. Так, слой за слоем, срез за срезом, выращивается копия оригинального предмета. Для печати используем PLA пластик, называемый филаментом, изготавливаемый химическим путем из кукурузного крахмала. Температура плавления филамента 190-200 градусов.

Теоретическое исследование и практическая деятельность по моей работе завершена в виде готового изделия – кубика с обозначениями векторов X,Y,Z.

Во время работы над проектом я освоил работу в программе «Sketch Up», а затем, установив ее на домашнем компьютере, научился строить более сложные объекты, понял принцип работы 3D принтера.

Для себя я выяснил, что любые устройства, окружающие нас, могут быть сначала смоделированы с использованием программ 3D моделирования, а затем распечатаны с помощью 3D принтера. Используя программу Sketch Up совместно с 3D принтером, можно создавать модели и изделия практически любой сложности.

В зависимости от типа принтера печатать можно практически любым материалом: пластмассами, металлами, бетоном, органическими соединениями, но во всех случаях сначала будущие объекты создаются в 3D редакторах, подобных освоенной мной программы Sketch Up. Сферы использования этого перспективного направления необычайно широки – от медицины до создания кораблей и летательных аппаратов.

Приложение. Образцы созданных моделей