Выбор платформы для 3D-моделирования в учебных целях

В статье рассматривается проблема выбора программного обеспечения студентами первогокурса направления подготовки 15.03.02 «Технологические машины и оборудование» для выполнениязаданий на создание 3D-моделей технического назначения. После завершения выполнения заданийбыл проведён опрос о сделанном выборе и его причинах. Цель исследования — оценить причины выбора программных средств для выполнения заданий. По результатам исследования автор приходит к выводу, что выбор программных средств определяется его удобством для решения поставленнойзадачи и интересами собственного развития. Откорректирован набор заданий и подготовлены дополнительные примеры реализации технологических процессов создания 3D-моделей.

Ключевые слова: 3D-модель, 3D-моделирование, технологический процесс, BlocksCAD,openSCAD, Компас 3D.

Технологии 3D-моделирования и прототипирования в настоящий момент широко применяются в разных отраслях промышленности, в том числе в рыбообрабатывающей отрасли. Поэтому усилено внимание к технической и технологической грамотности студентов. Учтены предложения организаций, проектирующих и изготавливающих оборудование для предприятий, занятых выпуском продукции из рыбы и морепродуктов, касающиеся навыков будущих специалистов по следующим направлениям:

– 3D-моделирование и прототипирование;

– программирование микроконтроллеров для систем управления;

– основы робототехники с учётом особенностей предприятий по переработке рыбы.

В результате уже на первом курсе студенты получают соответствующие навыки. Кроме этого, студентам на перспективу предлагаются проекты, интегрирующие пожелания проектировщиков. Первый этап предполагает проектирование уменьшенных моделей технологического оборудования или элементов такого оборудования. Темы возможных проектов студенты предлагают, возвращаясь с практики на профильных предприятиях. Так, например, это транспортный робот перевозки блоков мороженной рыбы с учётом специфических условий предприятия. Поэтому некоторое количество заданий, получаемых студентами в ходе лабораторных работ по 3D-моделированию, по своему содержанию в известной мере соответствует одному из вариантов такого проекта. В частности, моделируются:

– элементы шасси робота;

– элементы корпуса;

– корпус робота в сборе.

Такая подборка заданий предполагает, в том числе, формирование надпрофессиональных навыков, в частности владение методами декомпозиции систем и объектов, анализа и синтеза сложных систем.

К моменту получения заданий студенты уже имеют навыки подготовки графических эскизов (предварительный этап проектирования) и работы в приложениях Компас 3D, BlocsCAD, openSCAD.

Методы

Одна из важных задач, которая на данном этапе решается в стране, это реиндустриализация [1]. Она требует, в том числе, развития высокотехнологичного производства, что, в частности, предполагает владение технологиями 3D прототипирования. Поэтому их изучение и освоение организуется в школах в рамках дисциплины технология или спецкурсов [14]. Вместе с тем возникает вопрос, связанный с выбором программной среды, в которой будут создаваться как отдельные элементы конструкции, так и выполняться сборка изделия целиком. Программные средства для 3D-моделирования можно выбирать из двух групп:

– проприетарное программное обеспечение;

– свободное программное обеспечение.

К первой группе можно отнести, в частности, Компас 3D, 3DsMax, SolidWorks, AutoCAD, Inventor. Ко второй принадлежат FreeCAD, Blender, openSCAD, BlocksCAD [10], Tinkercad [11] и другие. Tinkercad (требуется регистрация) и BlocksCAD (регистрация нужна только в случае получения файла формата STL) — это онлайн 3D редакторы. Следует отметить, что не все приложения применимы для технического моделирования. Так, например, 3DsMax и Blender в большей мере ориентированы на художественные объекты.

Как показала практика, FreeCAD [13] осваивается студентами достаточно быстро, в том числе и самостоятельно [3]. В ВУЗе есть опыт применения в проектной деятельности и openSCAD [3; 5]. Эта программа применяется в работах других авторов [7], в том числе и в начертательной геометрии [6, 8]. Рассматриваются варианты применения openSCAD для нетехнических проектов [9]. Возможной перспективой может быть система автоматизированного проектирования T-Flex [12].

Литература:

1. Бодрунов С. Д. Интеграция производства, науки и образования как основа реиндустриализации российской экономики // Экономическое возрождение России. 2015. № 1(43). С. 7–22.
2. Буслова Н. С. Создание библиотеки семиотических шаблонов в среде OpenSCAD / Н. С. Буслова, Е. В. Клименко, Ю. В. Редикульцева // Математическое и информационное моделирование: сборник научных трудов, электронный ресурс. Том Выпуск 16. Тюмень: Тюменский государственный университет, 2018. С. 171–175.
3. Высоцкий Ф. С. Свободное программное обеспечение для создания 3D-моделей технического назначения / Ф. С. Высоцкий, А. А. Недбайлов // Комплексные исследования в рыбохозяйственной отрасли: Материалы VII Международной научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых учёных, г. Владивосток, 26 ноября 2021. Владивосток, 2022. С. 159–162.
4. Гальперин П. Я. Основные результаты исследований по проблеме «Формирование умственных действий и понятий». М., 1965. 51 с.
5. Дикарев Д. Е. Моделирование аппарата для сушки рыбы / Д. Е. Дикарев // Рыболовство — аквакультура: Материалы IV Международной научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых учёных. Владивосток, 2018. С. 128–132.
6. Демышев Ю. В. Использование программы OPENSCAD при решении задач начертательной геометрии / Ю. В. Демышев, В. Н. Калмыков, Е. С. Яковлева // Виртуальное моделирование, прототипирование и промышленный дизайн: Материалы VI Международной научно-практической конференции, Тамбов, 16–18 октября 2019 года. Том 2, Выпуск 6. Тамбов: Тамбовский государственный технический университет, 2020. С. 66–70.
7. Земчонок В. Г. 3D Моделирование технических объектов средствами OpenSCAD / В. Г. Земчонок // Исследования и разработки в области машиностроения, энергетики и управления: Материалы XX Международной научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых учёных, Гомель, 23–24 апреля 2020 года. Гомель: Гомельский государственный технический университет им. П. О. Сухого, 2020. С. 477–480.
8. Клименко А. В. Моделирование задач начертательной геометрии с использованием программы OPENSCAD / Клименко А. В., Яковлева Е. С. // Моделирование и ситуационное управление качеством сложных систем: Сборник докладов Первой Всероссийской научной конференции, Санкт- Петербург, 14–22 апреля 2020 года. СПб.: Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения, 2020. С. 32–34.