Дзюдо. Построение трёхмерной модели татами в программе 3-D моделирования "Компас-3D"

муниципальное казенное образовательное учреждение

«Черницынская средняя общеобразовательная школа»

Октябрьского района Курской области

ИТОГОВЫЙ ПРОЕКТ

на тему

«Дзюдо. Построение трёхмерной модели татами

в программе 3-D моделирования "Компас-3D"»

по дисциплине

«Информатика»

Обучающийся: Перепелица Максим

Класс 9А

Руководитель проекта: Пятницков С.В. 29 марта 2023 г.

с.Черницыно

Содержание

ВВЕДЕНИЕ ………………………………………………………………………………..

ГЛАВА I. Теоретический обзор материала по теме исследования

1.1. Татами …………… ………...……………………………………………………….…

1.2. Программы для 3D-моделирования (название, краткое описание) ………………...

1.3. История создания программы «Компас-3D» ………………………………………..

ГЛАВА II. Описание исследования и его результаты

2.1. Правила работы в программе «Компас-3D» …………………………………….…..

2.2. Конструирование моделей объёмных фигур мата татами и дополнительных моделей ………………………………………………………………………….……….…

2.3. Технологическая карта на изготовление мата татами и дополнительных моделей с использованием программы «Компас-3D». Экономическое обоснование …………

ЗАКЛЮЧЕНИЕ……………………………………………...............................................

СПИСОК ИНФОРМАЦИОННЫХ ИСТОЧНИКОВ ………………………………..

ПРИЛОЖЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

3D-моделирование — раздел компьютерной графики, посвященный созданию трёхмерных визуальных объектов при помощи профильного программного обеспечения. Простыми словами, в специальных программах делаются объемные картинки.

Понятие 3D является сокращением от английского 3-dimensional (в трех измерениях). Как известно с уроков геометрии, чтобы квадрат стал кубом, к обычной длине и ширине необходимо добавить высоту, которая и выступает в качестве третьего измерения.

3D-моделирование применяется в следующих направлениях:

• Индустрия развлечений. 3D-моделирование применяется в фильмах, для создания анимации и видеоигр.

• Создание прототипов. Современную 3D-графику трудно отличить от фото, поэтому с её помощью можно создавать эффектные презентации проектов для клиентов, партнёров и инвесторов. Например, её используют для визуализации зданий и интерьеров, для моделирования результатов пластических операций. 

• П роизводство. Детали, украшения и даже медицинские протезы (Рис. 1) — всё, что будет воплощено в реальном мире, может быть смоделировано, а потом напечатано на 3D-принтере или произведено на другом устройстве.

Рис. 1. 3D-модель бионического протеза руки

С первой мы сталкиваемся почти каждый день. Это фильмы, анимация и 90% компьютерных игр. Все виртуальные миры и персонажи созданы с помощью одного и того же принципа — полигонального моделирования (Рис. 2).

Рис. 2. Полигональное моделирование Рис. 3. Полигоны

Полигонами (Рис. 3) называются вот эти треугольники и четырехугольники.
Чем больше полигонов на площадь модели, тем точнее модель. При полигональном моделировании мы получаем визуальный образ. Если полигональная модель выполнена в виде замкнутого объема, например, скульптуры, то благодаря современной технологии 3D-печати они могут быть воплощены в жизнь.

Полигональное моделирование нужно не только для творческих людей (художников, дизайнеров, скульпторов). Еще одной крупной сферой применения 3D моделей является медицина, а именно – хирургия. Можно вырастить протез кости взамен раздробленной. Конечно, используя полигональное моделирование, можно построить все восстанавливающие и усиливающие элементы, но невозможно контролировать необходимые зазоры, сечения, учесть физические свойства материала и технологию изготовления (особенно плечевого сустава). Для таких изделий применяются методы

Рис. 4. промышленного проектирования.

По правильному они называются: САПР (Система Автоматизированного ПРоектирования) или по-английски CAD (Computer-Aided Design). Это принципиально другой тип моделирования. И именно о нем я буду рассказывать. Этот метод отличается от полигонального, тем, что тут нет никаких полигонов и все формы являются цельными и строятся по принципу профиль + направление (Рис. 4).

Базовым типом является твердотельное моделирование. Из названия можно понять, что, если мы разрежем тело, внутри оно не будет пустым. Твердотельное моделирование есть в любой CAD-системе. В CAD мы получаем электронно-геометрическую модель изделия. Твердотельное моделирование отлично подходит для проектирования всего, что получается путем промышленного производства.

Не всегда задуманную топологию и сложность формы можно реализовать в твердотелке, и тогда на помощь приходит неотъемлемая часть промышленного проектирования — поверхностное моделирование.

Актуальность выбранной темы обусловлена практически повсеместным использованием трехмерного моделирования в различных отраслях и сферах деятельности, знание которого становится все более необходимым для полноценного развития личности.

Объектом исследования является программа «Компас-3D» применительно к созданию поля татами для занятий по дзюдо.

Предмет исследования: методы построения моделей матов татами и дополнительных моделей для создания и оформления поля для занятий по дзюдо с помощью программы «Компас-3D».

Цель исследования: научиться моделированию объёмных объектов в программе 3-D моделирования "Компас-3D" и печати на 3D принтере и создать модель татами для занятий по дзюдо.

Задачи исследования:

1. Познакомиться с историей создания татами, их применением в тренировках и соревнованиях по дзюдо

2. Изучить программы для 3D-моделирования

3. Сконструировать трехмерные модели матов татами, как основы поля для дзюдо и оформить это поле необходимыми дополнительными моделями с использованием программы «Компас-3D»

4. Распечатать татами для поля 8х8 и необходимые модели для оформления этого поля на 3D-принтере

5. Провести экономическое обоснование на изготовление моделей матов татами и дополнительных моделей для создания и оформления поля для занятий по дзюдо с использованием программы «Компас-3D»

Решение поставленных задач потребовало привлечения следующих методов исследования:

1. Работа с различными источниками информации по теме исследования

2. Описание, систематизация материала, анализ, сравнение

3. Конструирование

Формы фиксирования результатов:

1. Скриншоты этапов работы

2. Описание последовательности выполнения моделей

3. Готовые модели матов татами, дополнительных моделей оформления поля для занятий по дзюдо.

Оснащение и оборудование: программа «Компас-3D», принтер ZENIT 3D.

Гипотеза: 3D-моделирование, как и занятия по дзюдо дисциплинируют мышление, воспитывают сосредоточенность, учат самостоятельно делать выводы и планировать, а ещё - развивают память, логическое мышление, пространственное воображение.

Теоретическая и практическая значимость данной работы определяется тем, что 3D-моделирование является эффективным инструментом школьного обучения, способствует развитию межпредметных связей между математикой, геометрией, стереометрией, информатикой. А приобщение к одной из древнейших систем единоборств, для кого со стороны моделирования в программе «Компас-3D», для меня не только это, но и реальные занятия, является огромным подспорьем в последующей профессиональной и личностной самореализации.

 ГЛАВА I. Теоретический обзор материала по теме исследования

1.1. Татами

Трудно представить интерьер японского жилища без татами. Они являются неотъемлемой частью японской культуры и быта. Использование татами имеет многовековые традиции.

Д ля Японии в древние времена были характерны заимствования из Китая. В этом случае татами является исключением, потому что появилось впервые в Японии. История возникновения татами относится к VIII веку. Тогда появились небольшие циновки, которые можно считать прообразами татами. В те времена они считались роскошью, которой пользовались только аристократы. По числу циновок в доме можно было оценивать состоятельность хозяев. Они были достаточно тяжелые, хотя имели небольшой размер. Такое напольное покрытие называлось «гоза» и использовалось в качестве украшения залов, в которых принимали гостей. Также они использовались для сидения и в качестве спальных мест. Постепенно подстилки стали применяться для отдыха гостей. В XVIII веке татами стали использовать простые люди. Именно в это время такие циновки стали активно использоваться в сельской местности в домах простых крестьян. Даже сильное влияние Запада на Японию в XX веке не изменило ситуацию. На короткое время в стране появилась мода на паркетные полы, но соломенные циновки не потеряли свою популярность. Они часто используются вместо ковров, улучшая шумоизоляцию в многоэтажных домах.

Татами (яп. 畳) переводится с японского как «то, что складывается». Татами можно охарактеризовать как маты, с помощью которых оформляется пол в доме (Рис. 5). Они имеют определенную форму и габариты. Существует традиция измерять в них размеры помещений.

Рис. 5. Японская комната с татами на полу

Высота татами составляет 5 см, а поперечные размеры составляют 90 см на 180 см. Размер комнаты не может быть меньше размера четырех матов, то есть меньше 6,5 квадратных метров. Линейные размеры татами могут немного изменяться в зависимости от региона страны, но соотношение 1:2 неизменно.

Напольный коврик, который сделан из тростника и набит рисовой соломой, называется татами. Циновки располагаются в спальнях, ресторанах, гостиницах и храмах. Их часто используют во время спортивных соревнований. По японской традиции нельзя ходить по татами в обуви. Также не рекомендуется перемещаться по окантовке мата.

Искусство ручного плетения татами требовало большого опыта. Количество мастеров постепенно уменьшается из-за снижения интереса к данным изделиям. Правда, сейчас большим спросом пользуются японские циновки на стулья, матрасы и ковры. Также из них делают сумки, кошельки, визитницы и другие аксессуары.

В России этот термин в первую очередь знаком любителям единоборств. Международные соревнования по дзюдо и каратэ проводятся на татами (Рис. 6).

Д зюдо и каратэ – виды единоборств, пришедшие к нам из Японии. Такие маты представляют мягкое, но упругое покрытие. Они надежно защищают спортсменов от возможных травм. За счет амортизации покрытия вероятность травмирования при

Рис. 6. Современные татами для дзюдо

падении уменьшается. За счет рельефной поверхности обеспечивается хорошее сцепление ног с поверхностью, исключающее проскальзывание. В настоящее время такие маты приобрели универсальность. Такое покрытие используется также в гимнастике, для фитнеса и занятий йогой..

1.2. Программы для 3D-моделирования (название, краткое описание)

ZBrush 

Программа ZBrush от компании Pixologic — это мощный профессиональный инструмент для создания и редактирования трехмерной графики. В первую очередь программа направлена на работу с так называемой «цифровой глиной», из которой можно буквально вылепливать объекты при помощи разнообразных инструментов. Такая цифровая лепка идеальна для создания людей, животных, и вообще всего органического. Тем не менее, ZBrush может использоваться для твердотельного 3D-моделирования и оснащен для этого специальными инструментами. Огромный набор специальных кистей направлен на достижение максимальной реалистичности при создании 3D-моделей, а инструменты наложения текстур и визуализации дополняют функционал программы. ZBrush практически не использует возможности видеокарты, что существенно влияет на скорость работы. Вместо этого основным ресурсом для приложения является оперативная память компьютера, недостаток которой может сказываться на производительности.

TinkerCAD

Tinkercad — это онлайн-сервис по разработке 3D-проектов для начинающих. Использовать продукт можно только после регистрации аккаунта. Официальный сайт содержит массу обучающих материалов, что не составит труда, если специалист решил освоить данный софт. Моделирует электрические схемы, коды и 3D-проекты.

Blender

Blender — это бесплатное программное обеспечение для создания и редактирования трехмерной графики. Программа справляется с анимацией и реалистичными ландшафтами, но уступает в скульптинге персонажей. На сегодняшний день это полноценный 3D-редактор, в котором пользователя встречает полностью программируемый интерфейс и уникальная внутренняя файловая система. Оболочка программы на первый взгляд может показаться неудобной и непонятной, но после настройки горячих клавиш работать в Blender становится просто и удобно. На официальном сайте находятся в общем доступе обучающие курсы. В качестве языка программирования приложение использует Python, владея которым можно создавать собственный инструменты, редактировать интерфейс и сам принцип работы программы.

Maya

Maya является самой распространенной программой для создания спецэффектов, анимаций. Создает реалистичные картинки, подстраивается под любого пользователя, богата своим интерфейсом, однако очень требовательна к устройству, с которого будет происходить работа. Maya ценится за огромный набор инструментов для анимации, текстурирования, а также создания разнообразных спецэффектов. Это серьезный редактор трехмерной графики, в нем грамотно реализована функция визуализации готовых моделей.

3Ds Max

3Ds Max — это программное обеспечение для 3D-моделирования, анимации и рендеринга, созданное и разработанное для игр и визуализации дизайна. Программное обеспечение очень полезно для проектирования зданий, инфраструктуры и строительства, а также для разработки продуктов и планирования производства.

Кроме того, 3Ds Max помогает пользователям создавать массивные игровые миры, детализированных персонажей, настраивать окружение здания, создавать сцены, в которых много людей, имитировать физические свойства жидкостей, таких как вода, масло и лава. Программа легка в изучении на начальных этапах, позже могут понадобится дополнительные курсы или материалы, обучающие уроки есть в общем доступе.

1.3. История создания программы «Компас-3D»

«Ко́мпас»  — семейство систем автоматизированного проектирования, универсальная система автоматизированного проектирования, позволяющая в оперативном режиме выпускать чертежи изделий, схемы, спецификации, таблицы, инструкции, расчётно-пояснительные записки, технические условия, текстовые и прочие документы. Изначально система ориентирована на оформления документации в соответствии с Единой системой конструкторской документации (ЕСКД), Единой системой технологической документации (ЕСТД), Системой проектной документации для строительства (СПДС) и международными стандартами, но этим возможности системы не ограничиваются. Разрабатывается российской компанией «Аскон». Название линейки является акронимом от фразы «комплекс автоматизированных систем». Первый выпуск «Компаса» (версия 1.0) состоялся в 1989 году. Первая версия под Windows — «Компас 5.0» — вышла в 1997 году. С 1992 года компания «Аскон» начинает сотрудничать со школами. Образовательная политика АСКОН с 1996 года приобретает завершенные очертания: в вузах активно применяется КОМПАС-График, для преподавания черчения в школах — КОМПАС-Школьник. 2000 год ознаменовался настоящим прорывом: в первой версии КОМПАС-3D позволял создавать трехмерные модели деталей, а затем передавать их в различные системы подготовки программ для станков с ЧПУ и в расчетные пакеты. С 2008 года после участия в национальном проекте «Образование» в каждой школе России начинается установка системы трехмерного моделирования КОМПАС-3D. 2011 год можно отметить выходом первой некоммерческой версии программы «КОМПАС-3D Home». В том же году произошёл выход на международный уровень: открытие европейского представительства АСКОН в Мюнхене, ФРГ. В дальнейшем выпуск новых версий программ позволило компании «Аскон» всё больше завоёвывать рынок информационных технологий. В основе «КОМПАС-3D» лежит российское геометрическое ядро C3D (создано C3D Labs, дочерней компанией АСКОН) и собственные программные технологии, что позволяет заявить о полностью импортонезависимой системе.

ГЛАВА II. Описание исследования и его результаты

2.1. Правила работы в программе «Компас-3D»

Создание объёмных фигур начинается с простого чертежа. В программе 3D-моделирования «Компас-3D» чертёж выполняется в режиме эскиза на плоскости и является типичным примером так называемого 2D-моделирования. Чертежи выполняются с помощью различных элементов линейной геометрии, программа содержит множество простых и сложных элементов и команд. Полученные эскизы являются контурами для формирования объёма. Выполненный чертёж в простом случае может являться основанием всей фигуры, как например квадрат для фигуры куба. В более сложных геометрических фигурах построение производится обычно последовательно и поэтапно. Сначала визуально (или для удобства где-нибудь на бумаге) сложная фигура разбивается на простые геометрические тела, построение которых возможно в рамках одного эскиза и одной операции формирования объёма. Затем последовательно создаются эскизы на плоскостях соприкосновения простых тел, снова формируется объём и т.д. Формирование объёма контуров эскизов и является 3D-моделированием. Основным методом формирования объёма является элемент выдавливания с его опциональными вариациями: линейный элемент выдавливания, элемент вращения и более сложные элементы по траектории и по сечениям. Кроме того, объёмное тело в общем случае можно формировать не только созданием объёма, но и его удалением, т.е. вырезанием. Например, в прямоугольном куске металла необходимо сделать в определённом месте вырез. Можно конечно последовательно создавая прямоугольники и придавая им объём, получить искомый результат. А можно просто создать один прямоугольный объёмный объект, определить положение выреза и одной командой этот вырез произвести. Для этих целей в «Компасе-3D» служит метод вырезания выдавливанием, с теми же опциями что и просто элемент выдавливания, с той лишь разницей указанный объём вырезается (удаляется) из уже имеющегося.

2.2. Конструирование моделей объёмных фигур мата татами и дополнительных моделей

Я поставил перед собой цель изучить основы 3D-моделирования и работы с программой «Компас-3D» и воплотить полученные знания в материальных объектах путём печати на 3D принтере. Одно из увлечений в моей жизни – это занятия дзюдо. Поэтому когда встал вопрос о теме индивидуального проекта, я не задумываясь связал его с дзюдо. Направление настолько широкое, что пришлось остановиться на минимальных размерах и минимальном перечне, а именно взят размер татами 8х8м (Рис. 7), а в качестве оформления дополнительными моделями послужат судейские стулья и табло для соревнований. Из интернета были взяты внешний вид и некоторые инженерные идеи, но об этом поподробнее.

На уроках по 3D-моделированию мною и одноклассниками под руководством педагога дополнительного образования Пятницкова Сергея Владимировича была разработана и доведена до материального воплощения модель пазла (Рис. 8), п редставляющая собой квадрат со стороной 30 мм с элементами соединения. В моём проекте мат татами является прямоугольником

Рис. 8. Модель пазла

с соотношением сторон 1:2. Т.о., расположив рядом два пазла, получим мат с креплениями для сборки татами. В итоге мат татами включает в себя два пазла.

Пазл

Теперь по порядку. Начнём с моделирования пазла. В соединении пазлов, как я писал выше, использовал одну инженерную идею, которая давно применяется в разных отраслях промышленности, а именно такой тип соединения получил название «ласточкин хвост» (Рис. 9). Размеры клетки взяты 30х30 мм, а размеры элементов соединения хоть и были рассчитаны в соответствии с чертежом, в дальнейшем при пробной печати и проверке качества соединения, претерпели большие корректировки.

1. Для создания эскиза основы – квадрата – использована встроенная функция создания правильного многоугольника программы «Компас-3D», которая находится на вкладке «многоугольник» при создании прямоугольника в разделе меню «геометрия» (Рис. 10).

1. Для придания объёма основы пазла используется элемент выдавливания (Рис. 11).

2. С ледующий эскиз окружности (Рис. 12) и элемент выдавливания (а именно вырезание выдавливанием) (Рис. 13) подготавливают создание красивой, нетривиальной текстуры поверхности пазла.

1. Д алее в дереве построения следует две группы команд состоящих из эскиза, элемента выдавливания и скругления (Рис. 14). При этом происходит построение элементов соединения пазлов – внешнего (Рис. 15) и внутреннего (Рис. 16).

Рис. 15. Элемент соединения

(внешний)

Рис. 16. Элемент соединения (внутренний)

Как было сказано выше подбор размера происходил экспериментальным путём, после пробных распечаток и одним из факторов являлось качество пластика.

1. У пазла все четыре стороны имеют элементы соединения – по два одинаковых на смежных сторонах. Можно конечно повторить все команды для построения дополнительных элементов, однако в случае корректировки любого из размеров, придётся вносить изменения везде, что может быть не всегда удобно. Для этого используем специальные команды программы для дупликации уже построенных элементов в нужных местах, при этом вновь построенные элементы будут наследовать все характеристики исходных объектов. Итак, используем «массив по концентрической сетке» из раздела меню «массив, копирование». Применяем кольцевое направление, под нужным углом делаем тот или иной элемент по необходимости и получаем дополнительные элементы соединения (Рис. 17) и (Рис. 18).

1. Далее скругляем элементы текстуры поверхности пазла (Рис. 19) и применяем уже известные команды массива для размножения этих элементов по всей поверхности (Рис. 20).

Используется массив по сетке по разным направлениям, при этом количество элементов и расстояние между ними сначала взяты примерно, а затем скорректированы экспериментально.

Пазл построен. Скажу прямо это было не просто и удалось благодаря совместным усилиям меня и моих одноклассников под руководством нашего педагога. Поэтому пазл можно считать нашей общей моделью и его использование возможно и в других проектах как одной из составляющих.

Мат татами

За основу взят построенный пазл. Открываем его в программе "Компас-3D" и строим обычный массив по сетке: две копии пазла в одну сторону (Рис. 21).

Осталось два действия: убрать ненужные нам, но видимые элементы соединения, оставшиеся от копирования пазлов и привести текстурную поверхность мата к однообразию. Для этого создаём эскиз с использованием обычного прямоугольника (Рис. 22), при этом эскиз скрывает все элементы соединения, не выполняющие свои функции в дальнейшем. Для придания объёма используем элемент выдавливания (Рис. 23).

Следующие ряд команд направлены на создание единообразной текстурной поверхности мата (Рис. 24), нет смысла их описывать, в их основе лежит размножение элементов с использованием массивов.

Итак мат для сборки татами готов. Для облегчения сборки татами была сделана следующая схема (Рис. 25). Поскольку мой проект не направлен на массовое производство, я не стал создавать универсальный мат по его элементам крепления. Для синих матов зоны безопасности проще было переставить или дополнить их необходимыми элементами крепления в нужных местах. Здесь опять же широко используется уже растиражированная команда массива.

Дополнительные модели. Стул судьи.

Тренировочное поле отличается от соревновательного в основном размерами, поэтому несмотря на создание мною чисто тренировочного татами, дополнительные элементы соревнований по дзюдо, такие как стулья судей и табло, прекрасно дополнят общую картину и мои навыки по работе в программе «Компас-3D».

Создание стула было чистым творчеством – внешний вид взят из головы, оттуда же в процессе работы и рождались размеры. Команды, используемые для построения, уже использовались мною, поэтому описание их будет упрощаться.

Создаём эскиз сиденья стула – квадрат с использованием встроенной функции создания правильного многоугольника программы «Компас-3D», которая находится на вкладке «многоугольник» при создании прямоугольника в разделе меню «геометрия» (Рис. 26). Элемент выдавливания придаёт объём (Рис. 27).

Аналогичным образом сделана передняя ножка стула (Рис. 28). Вторая передняя ножка сделана с помощью команды массива (Рис. 29).

Задняя ножка стула имеет отличие только в её расположении под углом, что ведёт за собой создание более сложного эскиза в ручном режиме: используются отрезки, соблюдаются ограничения по параллельности и выравниванию точек (Рис. 30). Далее следуют обычные элемент выдавливания и дупликация массивом.

Осталось сделать спинку стула. Создание эскиза аналогично как у задней ножки (Рис. 31). Завершаем элементом выдавливания и скруглением верха спинки (Рис. 32).

Стул судьи готов. Если посмотреть размеры, то может показаться что он большой, однако главное пропорции, а общий размер всегда можно отрегулировать масштабированием при печати на 3D принтере.

Дополнительные модели. Табло.

Табло для соревнований имеет разные модификации и содержит немало информации, описание всех нюансов может занять большую главу и не является основным материалом данного исследования. В моём случае основное – это моделирование табло в программе «Компас-3D».

Поскольку соревнования по дзюдо – всемирное мероприятие, то мною был выбрано табло с надписями на английском языке (существуют аналогичные или даже упрощённые варианты на русском языке) (Рис. 33).

Табло многоцветное, поэтому пришлось пойти на хитрость. Основу, представляющую собой прямоугольник с углублением по периметру, все цифры, маленькую рамку и надписи по центру будут сделаны из чёрного пластика, надписи и рамка в центре покрашены белым, цифры – красным. Слева накладка – из белого пластика, надписи покрашены чёрным, справа накладка – из синего пластика, надписи покрашены белым. В итоге необходимо смоделировать две детали – основу и накладку, поскольку накладки одинаковы.

Начнём с основы. Посмотрев на историю построения (Рис. 34), замечаем, что модель создаётся линейно, без использования сложных функций и команд – эскиз плюс элемент выдавливания (создание объёма, либо удаление части существующего). Всего семь таких связок.

1. Основа всех основ – объёмный прямоугольник.

2. Вырез внутреннего поля и подготовка рамки.

3. На внутреннем поле создание всех цифровых счётчиков. Здесь, впрочем как и при создании других надписей, использована следующая цепочка меню: на первой вкладке меню выбираем «сервисные инструменты», затем на вкладке «инструменты» пункт «символы вдоль кривой». Кривой в данном случае служит отрезок (после построения он вырезается) проходящий как центральная ось вдоль надписи. В данном случае

пришлось поискать специальный цифровой шрифт. Затем, что немаловажно полученная надпись преобразуется в сплайн (замкнутая кривая) – встроенная функция в инструментах эскиза на закладке меню «черчение».

1. Создание надписей по центру.

2. Поскольку в нашем случае для крепления табло отсутствуют какие-либо конструкции стен или потолка, придётся установить табло на оси в некую подставку. Вот в этом пункте на нижней грани табло вырезается отверстие под ось подставки.

3. Д ля облегчения конструкции и экономии пластика внутренняя часть табло вырезается (делается полой). Здесь для придания жёсткости делаются рёбра (Рис. 35).

4. Тонкий прямоугольник (0,5 мм) закрывает внутренние полости.

5. Создание маленькой рамки по центру.

И в конце производится скругление внутренней грани внешней рамки табло.

Основа табло построена. Для построения накладки создаём новую деталь в виде объёмного прямоугольника и вырезаем в нужных местах окошки под цифры (Рис. 36). Размеры и расположение окошек получается путём съёма линейных размеров с основной части табло. Это удобно делать с помощью команды «линейный размер» из вкладки меню «размеры». Надписи делаем как описано выше при создании основы табло.

Накладки клеятся на основу табло, всё необходимое красится. Для установки табло используется ось (Рис. 37) и подставка (Рис. 38).

В построении этих деталей нет ничего сложного и нового, поэтому подробно рассматривать нет смысла, разве что при построении подставки используется элемент вращения – это частный случай элемента выдавливания, при этом объём получается вращением контура (эскиза) вокруг подходящей оси.

Всё готово. Татами собирается как пазл из матов, собирается табло, ставится два стула.

2.3. Технологическая карта на изготовление мата татами и дополнительных моделей с использованием программы «Компас-3D». Экономическое обоснование

Приведу некоторые упрощения и ограничения, использованные при расчётах и печати.

Деталь «табло» представляет собой сборку ряда мелких деталей, количество которых лишь увеличивает время на их моделирование. Поэтому условно будем считать эту деталь единой с суммарным временем печати и количества используемого пластика.

С точки зрения целесообразности размеров готовых изделий, а также экономии пластика на этапе размещения разработанных мною моделей в программе печати, для матов я взял масштаб 0,5, для стульев 0,3 от полученных при моделировании.

Таблица 1. Технологическая карта на изготовление мата татами и дополнительных моделей с использованием программы «Компас-3D»

Определим себестоимость изделия по формуле:

С = П + ОТ +Э, где

С – себестоимость изделия,

П - материальные затраты на пластик для печати моделей,

ОТ - отчисление на оплату труда,

Э - материальные затраты на стоимость электроэнергии.

Расход пластика на каждую модель можно получить на этапе подготовки модели (слайсинга) к печати.

Таблица 2. Материальные затраты на пластик для печати мата татами и дополнительных моделей с использованием программы «Компас-3D»

Расходы на оплату труда по созданию моделей: 1кг пластика – 315 м, 1000: 315 = 3,17 (г) – весит 1 м.

Оплата труда по созданию изделия весом 1 г - 50 рублей (по предложениям сайтов фирм, предоставляющих индивидуальные услуги по конструированию и печати 3D- изделий). Оплата труда по 3D печати уже готовых (в электронном виде) изделий весом 1 г – 7 рублей (по предложениям сайтов фирм, предоставляющих услуги по печати 3D- изделий).

Таблица 3. Материальные затраты на оплату труда по созданию мата татами и дополнительных моделей с использованием программы «Компас-3D»

Стоимость 1 кВт электроэнергии 4,72 руб., потребляемая мощность 3D-принтера 300Вт/час, 5 Вт/мин, 0,083 Вт/с

Таблица 4. Материальные затраты на стоимость электроэнергии для печати мата татами

и дополнительных моделей с использованием программы «Компас-3D»

Таблица 5. Себестоимость изделия для печати мата татами

и дополнительных моделей с использованием программы «Компас-3D»

Проанализировав материальные затраты, можно сделать вывод, что стоимость сырья приемлемая, разориться на электроэнергии при 3D-печати достаточно сложно. Себестоимость напечатанных моделей на 87 % определяется стоимостью затрат на оплату труда по созданию мата татами и дополнительных моделей с использованием программы «Компас-3D». Но, поскольку мы конструировали всё сами и печатали на школьном 3D-принтере, используя школьное программное обеспечение и компьютер, то можно сказать, что татами с дополнительными моделями имеют достаточно бюджетную стоимость – 459,89 руб.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Работая над проектом, я продолжил изучать основы 3D-моделирования и работы с программой «Компас-3D» и воплотить полученные знания в материальных объектах путём печати на 3D- принтере, т.о. цель моего исследования достигнута.

Решены поставленные задачи:

• Познакомился с историей создания татами, их применением в тренировках и соревнованиях по дзюдо

• Изучил программы для 3D-моделирования

• Сконструировал трехмерные модели матов татами, как основы поля для дзюдо и оформил это поле необходимыми дополнительными моделями с использованием программы «Компас-3D»

• Распечатал татами для поля 8х8 и необходимые модели для оформления этого поля на 3D-принтере

• Провел экономическое обоснование на изготовление матов татами и дополнительных моделей для создания и оформления поля для занятий по дзюдо с использованием программы «Компас-3D»

Подводя итог, можно с уверенностью сказать, что достоинства трехмерных технологий довольно ощутимы. Технологии 3D-печати дают большие возможности, для воплощения самых экстравагантных идей. Одним из важных преимуществ 3D-печати является экономия времени и средств при производстве объектов различной сложности по сравнению с традиционными способами.

В ходе исследования гипотеза «3D-моделирование, как и занятия по дзюдо дисциплинируют мышление, воспитывают сосредоточенность, учат самостоятельно делать выводы и планировать, а ещё - развивают память, логическое мышление, пространственное воображение» полностью подтверждена. 3D технологии хорошо активизируют левое полушарие мозга, ответственное за пространственную ориентацию, интуицию и творческие способности человека.

Поэтому занятия и 3D-моделированием, и таким древним искусством как дзюдо, я бы очень рекомендовал школьникам (естественно в зависимости от физического состояния и здоровья).

Сам в будущем планирую учиться и развиваться в направлении 3D-моделирования, в ближайшее время изучу основы анимации (создания движущихся изображений в трехмерной цифровой среде).

СПИСОК ИНФОРМАЦИОННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Самоучитель КОМПАС-3D V20 / А.И. Герасимов. — Санкт-Петербург: BHV-СПб, 2022. — 656 с.

2. Проектирование в системе КОМПАС: учеб. пособие для студентов технических специальностей / Н.И. Жарков, А.И. Вилькоцкий, О.В. Ярошевич. — Минск: БГТУ, 2006. — 148 с.

3. http://wwwkompas-edu.ru. Методические материалы размещены на сайте «КОМПАС в образовании».

4. https://ascon.ru Сайт фирмы АСКОН.

5. 3D моделирование что это и для чего нужно? Электронный ресурс. Режим доступа: https://dekormyhome.ru/remont-i-oformlenie/3d-modelirovanie-v-sovremennom-dizaine-interera.html

6. Что такое 3д моделирование, или как мечты превратить в реальность. Электронный ресурс. Режим доступа: https://websoftex.ru/3d-modelirovanie-chto-eto-i-dlya-chego-nuzhno/

7. [Электронный ресурс]. – URL: http://all-flesh.ru/story/3d-modelirovanie-v-21-vek

8. [Электронный ресурс]. – URL: https://asiaworlds.ru/japan/kultura_jpn/tatami

9. [Электронный ресурс]. – URL: https://ru.zahn-info-portal.de/wiki/Tatami

ПРИЛОЖЕНИЕ