Виды прототипов. Технология 3 D печати.

8 класс Урок 12
Тема урока: Виды прототипов. Технология 3D-печати.

Цели:

• продолжить знакомство учащихся с видами прототипов; принципами

3D-прототипирования; основными видами трехмерного прототипирования.

• развивать интерес к предмету; формировать приёмы логического мышления; развитие способность анализировать и обобщать, делать выводы;

• воспитывать аккуратности, точность, самостоятельность;

• соблюдать санитарные нормы при работе с компьютером, соблюдать правила техники безопасности.

Тип урока: урок открытия новых знаний.

Оборудование: интерактивная доска, проектор, презентация

План урока

1. Организационный момент

1. Повторение ранее изученного материала

1. Что такое прототипирование?

(Прототипирование — это процесс создания рабочих моделей или

прототипов продукта до начала его производства. Он играет решающую роль в промышленности и производстве, поскольку позволяет оптимизировать дизайн, ускорить разработку продукта, сократить затраты на производство и снизить риски).

1. Назовите этапы создания прототипа.

Этапы прототипирования 3Д моделей

1. сначала проводится построение 3Д-модели объекта;

2. изготавливается мастер-модель с помощью трехмерной фрезеровки или печатается на 3D-принтере;

3. готовый макет проходит тестирование;

4. при надобности изделие корректируют и дорабатывают до «идеального», в случае необходимости.

1. Каким должен быть качественный прототип?

Требования к прототипу довольно высокие, исходя из них, он должен обладать определенными свойствами:

• точность, что обеспечивается качественным, выполненным 3Д моделированием на профессиональном уровне в ПО для создания инженерной трехмерной графики;

• наглядность – на этапе проектирования используется функция визуализации;

• функциональность;

• оперативность.

1. Введение в тему урока

Создание прототипа предмета или конструкции – один из

важнейших этапов производства. Именно на этой промежуточной стадии исследователь, инженер или дизайнер может максимально оценить геометрию, эргономичность и целостность своей разработки, прежде чем затратить значимые ресурсы на ее производство.

1. Изучение новой темы

1. Виды прототипов

Прототипированием и 3D печатью объектов называют процесс создания различных предметов и объектов при помощи специализированных печатных устройств, которыми можно управлять при помощи компьютера.

Существует четыре основных вида прототипов, между собой они различаются на основе сферы применения модели, для которой делается прототип:

1. Промышленные прототипы. Обычно они называются мастер-моделью (например, в микроэлектронике — «инженерный образец»).

2. Архитектурные презентационные макеты города, дома или отдельной комнаты.

3. Транспортные — прототипы любого транспортного средства (автомобиль, корабль, самолёт и т. д.).

4. Товарный прототип — модель товара, которую используют для выставок и презентаций.

1. Технологии 3Д-печати

Принципы 3D-прототипирования

Технология 3D-прототипирования позволила максимально сократить время, расходуемое на создание опытных моделей.

3D-прототипирование – это методика создания физического объекта на базе цифровой 3D-модели.

Для получения вещественного макета перед печатью создается его компьютерная CAD-модель в STL-формате. Прототипирование 3D-моделей, чаще всего, происходит при помощи бюджетных моделей принтеров, но с использованием весьма широкого спектра материалов.

1. Создание цифровой объемной модели. Инструменты для создания цифровой объемной модели.
   Основные виды трехмерного прототипирования:

• стереолитораграфия;

• послойное наплавление;

• выборочное лазерное спекание;

• многоструйное моделирование.

Методика SLA (Stereolithography) заключается в полимеризации жидких фотополимеров ультрафиолетовым лазером при последовательном построении слоев. Главное достоинство – высокая детализация печатного изделия. Основной же ее недостаток заключается в том, что полимеризация – относительно длительный процесс.

Технология FDM (Fused deposition modeling) предполагает послойное построение изделия из расплавленного сырья. Она наиболее популярна на рынке аддитивных технологий. Причиной тому – довольно низкая стоимость пластиковых расходных материалов, которые чаще всего используются при этом типе печати. Из недостатков – невысокая скорость и низкое разрешение работ.

3D-прототипирование и печать по типу SLS (Selective laser sintering) основываются на послойном распределении нагретой порошковой массы с последующим спеканием ее отдельных участков лазерным лучом. Из главных достоинств: высокая скорость печати, широкий выбор расходного сырья, возможность создания крупных моделей. К недостаткам относят необходимость предварительных работ и дополнительного оборудования.

Прототипирование MJM (Multi-jet Modeling) проходит по принципам струйной печати. Расплавленный материал подается через экструдер, послойно застывая и придавая изделию форму. Если говорить о плюсах технологии, то MJM-принтеры довольно компактны и способны на многоцветную печать тонкими слоями. Используемые материалы можно комбинировать, но их число весьма ограничено.

Таким образом, трехмерная печать моделей и макетов – верх современного прототипирования. Для любой из потенциальных сфер найдется нужный тип технологии, который сделает производственный процесс быстрее, эффективнее и надежнее.

1. Физкультминутка

Мы все вместе улыбнемся,

Подмигнем слегка друг другу,

Вправо, влево повернемся

И кивнем затем по кругу.

Все идеи победили,

Вверх взметнулись наши руки.

Груз забот с себя стряхнули

И продолжим путь науки.

1. Практическая часть

Перечислите области применения прототипирования: (Экология и геофизика; Транспорт; Электроника и электротехника; Экономика и финансы;
Архитектура и строительство; Управление и бизнес; Промышленность; Медицина и биология; Политика и военное дело; Мебельное производство; Ювелирная промышленность.)

1. Итог урока. Рефлексия

• Что нового вы узнали на уроке?

• Достигли ли мы поставленных целей урока?

1. Домашнее задание

Просмотреть видео;

https://ya.ru/video/preview/2887189421326763131 (3:02)

Мастер-класс по моделированию и 3D-прототипированию «3D-принтер в школу!»

1. Изучить параграф 8.1 (с. 98), в. 1-2 (устно)

2. Изучить параграф 8.1 (с. 98), в 3 (письменно)

* Изучить конспект:

1. Уметь характеризовать основные виды трехмерного прототипирования.