В статье представлены результаты анализа программного обеспечения и оборудования для реализации авторского проекта «Изготовление наглядных пособий исторических деятелей России для обучения детей с нарушениями зрения». Проект направлен на решение такой проблемы, как обеспечение учебного процесса в Школе-интернате для незрячих и слабовидящих детей г. Хабаровска разнообразными средствами наглядности.
Ключевые слова: аддитивное производство, твердотельное моделирование, изготовление изделия, программное обеспечение.
Современные темпы развития промышленности требуют выбора технологий производства, требующих наименьших затрат и выполняемых в кротчайшие сроки. Наряду с новыми передовыми технологиями можно отметить стремительный рост внедрения аддитивных технологий.
Существует огромное количество определений, так или иначе характеризующие аддитивные технологии. В общем, под аддитивными технологиями понимают (АМ — Additive Manufacturing, AF — Additive Fabrication) технологии, которые позволяют изготавливать изделия за счет послойного синтеза, или послойного выращивания изделий по цифровой 3D-модели.
В данном проекте рассматривается возможность изготовления наглядных пособий исторических деятелей России для обучения детей с нарушениями зрения посредством трехмерного моделирования, аддитивных и лазерных технологий.
Актуальность темы исследования обусловлена тем, что при обучении слепых и слабовидящих детей разнообразные средства наглядности применяются в значительно большей степени, чем в работе с нормально видящими детьми. Это обусловлено тем, что нормально видящий ребенок с раннего детства овладевает необходимой информацией об окружающем мире без каких-либо специальных условий. Причем 90 % этой информации — зрительная. Ребенок, имеющий глубокую зрительную патологию, нуждается в целенаправленном обучении способам ознакомления с окружающим миром.
В данном проекте рассматривается изготовление наглядных пособий исторических деятелей России для обучения детей с нарушениями зрения посредством трехмерного моделирования, аддитивных и лазерных технологий. Наглядное пособие представляет собой бюсты исторических деятелей, таких как Пушкин А. С., Гагарин Ю. А., Петр I, Ленин В. И., Сталин И. В. и предназначено для обучения детей с нарушениями зрения.
Самостоятельное изготовление наглядных пособий посредством аддитивных и лазерных технологий позволяет избежать высоких затрат при производстве и решает проблему объемного наглядного представления об объекте изучения.
Для изготовления макетов был выбран самый распространенный вид пластика — PLA. Информационная табличка изготавливалась из оргстекла и ABS пластика для гравировки. PLA пластик — биоразлагаемый пластик изготовленный из натуральных ингредиентов: кукуруза, сахарный тростник, крахмал. PLA пластик нетоксичен, легок, достаточно прочен, легко поддается постобработке, в том числе и покраске.
Органическое стекло (оргстекло), или полиметилметакрилат, то есть термопластичный прозрачный пластик, — материал, используемый при работе с лазерной технологией. Органическое стекло было выбрано для изготовления информационной таблички для наглядного пособия.
ABS пластик для гравировки — двухслойный листовой АБС пластик, который специально предназначен для обработки на лазерно-гравировальном оборудовании. В отличие от обычных пластиков, при его производстве применяются особые материалы, идеально поддающиеся лазерной обработке.
Рис. 1. Интерфейс программы Autodesk Inventor
Далее был проведен выбор программного обеспечения.
Autodesk Inventor — система трёхмерного твердотельного и поверхностного параметрического проектирования(САПР) компании Autodesk, предназначенная для создания цифровых прототипов промышленных изделий.
Blender 3D — это многофункциональный профессиональный софт для создания и редактирования трехмерной графики.
CorelDRAW– графический редактор векторной графики. В данной программе была разработана информационная табличка.
PolygonX — программа слайсер, в которой реализованы функции поддержки нескольких экструдеров, разделение на слои, плавная переменная высота слоя, последовательная печать, печать в режиме «сотовых пузырей», разделение объектов на части. В данной программе был произведен слайсинг трехмерных моделей, которые необходимо было напечатать на 3D-принтере. Слайсинг — это процесс перевода 3D-модели в управляющий год (G-код), необходимый для того, чтобы принтер смог распознать и напечатать те или иные детали.
Для изготовления макетов были использованы аддитивные (FDM) и лазерные технологии.
Рис. 2. Интерфейс программы PolygonX
В работе над проектом была выбрана технология FDM для печати пластиком PLA. Данная технология имеет множество преимуществ: простота, качество и доступность. Материалы — различные пластики, которые достаточно просто приобрести в магазине 3D-печати.
Использовались 3D-принтеры закрытого типа Picasso Designer X PRO. В этой версии принтера используются фрезерованные каретки и ременная передача. Подобные улучшения положительно влияют на точность и стабильность печати.
Лазерные технологии использовались в проекте для изготовления внешних информационных табличек. Для изготовления информационной таблички из оргстекла был использован лазерный станок модели TrotecSpeedy 300. Данный станок имеет числовое программное управление и подключается к компьютеру/ноутбуку, работая через программу JobControl. С помощью станка была вырезана информационная табличка.
В результате эксперимента, рассмотрено программное обеспечение: AutodeskInventor, Blender 3D, PolygonX, CorelDRAW, Job Control. Смоделированы детали изделий, произведена сборка, составлены чертежи САПР — Autodesk Inventor. Также использованы вспомогательные программы –PolygonX, CorelDRAW, Job Control, необходимые для доработки и непосредственного изготовления деталей.
Рассмотрено оборудование для печати и лазерной резки. Выбраны 3D-принтеры Picasso за счет их точности, удобства, закрытой камеры и стеклянного стола. А также лазерный станок Trotec, имеющий все необходимые преимущества лазерной резки.
Выбраны оптимальные материалы для печати и лазерной резки. Для печати — пластики PLA, Пластик PLA имеет такие преимущества как прочность, легкость и нетоксичность. Для резки — органическое стекло (оргстекло) толщиной 3 и 8 миллиметров для изготовления доски.
Литература:
- Зиновьев Д. В. Проектирование в Autodesk Inventor. — Литагент «Ридеро» 2015. — 140 с.
- Зленко М. А., Попович А. А., Мутылина И. Н. Аддитивные технологии в машиностроении. — Санкт-Петербург, Издательство политехнического университета 2013. — 221 с.
