3D-технологии — всё по этой теме для программистов


Оглавление (нажмите, чтобы открыть):

3D-технологии — всё по этой теме для программистов

Чтобы описать на бумаге объемное изображение, инженер должен обладать великолепным пространственным воображением, с легкостью представляя объект сбоку, сверху и внутри. Это чрезвычайно трудоемкий процесс. Даже лучшие инженеры порой совершают ошибки при конструировании сложных изделий.

Всё изменилось в конце 20 века с внедрением современных информационных технологий (систем 3D моделирования, проектирования) в совокупности с возможностью последующей 3D-печати на принтере.

Трехмерное моделирование и визуализация

Компьютерная техника дала возможность автоматизированного проектирования: создание на экране компьютера виртуального мира, в котором изделие уже существует как оно есть.

Технологии трехмерного моделирования применяются сегодня во всех высокотехнологичных производствах. Но в последнее время 3д-печать становится доступна абсолютно всем, позволяя даже мелким организациям приобретать 3д-принтер для собственных нужд и потребностей.

3D-инструменты имеют самое широкое применение в машиностроении и используются на всех стадиях создания и реализации изделия: при дизайне, конструировании, производстве, маркетинге.

Сегодня наблюдается переход к сквозному проектированию, когда деталь создается конструкторами, обрабатывается технологами, передается в производство и выпускается готовый продукт.

Сквозное проектирование подразумевает, что на всех этапах изделие представлено в цифровом виде.

При трехмерном проектировании кроме изображения графически передаются материалы, параметры, точность посадки, сварка или крепление. Все детали имеют физические свойства, что позволяет еще на стадии конструирования создавать и анализировать технические характеристики изделия.

3D-моделирование и визуализация деталей

Если в конструкции допущены ошибки или неточности, то 3D-модель это отразит. Следовательно, любые испытания (статические, динамические, crash-системы) могут быть пройдены виртуально, что экономит компании время и деньги.

На сегодняшний день многие российские предприятия начинают внедрять компоновку изделия в трехмерном моделировании, позволяя позже устранить массу ошибок, которые могут возникнуть у конструкторов.

Последние вагоны метрополитена Москвы и Санкт-Петербурга изначально начинают проектироваться в трехмерном моделировании, позволяя тщательно продумать все детали производства еще на этапе разработки.

3D-проектирование вагонов метро

В отличие от бумажных чертежей, всё что было создано на компьютере легко сохранить и использовать в будущем. Обширная электронная база чертежей позволяет инженерам значительно быстрее создавать новые продукты, используя существующие разработки.

Конструктору уже не нужно повторять проектирование определенной детали, так как она уже имеется в системе. Это многократное ускорение работы сотрудника.

Использование 3D-принтера на производстве

3D-принтер – это промежуточная часть между реальными испытаниями и виртуальными. С помощью 3D-печати можно распечатать точную копию изделия по заданным параметрам. Так мы увидим, насколько деталь соответствует чертежам и способна вписаться в общую конструкцию.

Применение 3D-принтера на производстве

На сегодняшний день, отечественные компании все чаще приобретают 3д-принтеры, чтобы распечатывать наработки, смотреть их, щупать руками, что помогает в короткие сроки данный компонент внедрить.

Естественно, это к тому же помогает снизить затраты и издержки производства. Если раньше требовалась технологическая подготовка производства, изготовление оснастки, где каждая итерация является изменением оснастки и, соответственно, дополнительными затратами, то сегодня можно сразу деталь распечатать на 3д-принтере.

3D-печать образцов изделий

И даже если находится ошибка моделирования, то затраты компании в этом случае – это просто следующая итерация печати. А она на порядок меньше, чем изготовление нового компонента как по времени, так и по деньгам.

Центр виртуальной реальности или 3D-комната

Существует и еще один современный 3д-инструмент под названием 3д-комната. Данный центр виртуальной реальности служит сразу для 2 целей:

  1. Позволяет визуализировать и анализировать качество конструкции;
  2. Заказчик может увидеть будущее изделие во впечатляющем интерактивном формате.

3D-комната или центр виртуальной реальности

3D-комната – это кинозал с рядом кресел и полноразмерным экраном с диагональю в несколько метров.

Компания «Трансмашхолдинг» использует размер экрана 6х2,5 м, выбранный специально для того, чтобы отображать элементы производимых объектов в соотношении 1:1 без искажений.

Обратная связь позволяет взаимодействовать с объектами внутри виртуального пространства, манипулировать ими с помощью дистанционного джойстика, вплоть до сборки или разборки на компоненты, создания сечений и любые другие манипуляции.

Данные технологии предназначены в первую очередь для визуализации проектируемых объектов. До выхода на этап создания первого прототипа, можно проверить первое впечатление от проектируемого.

Можно взять 3д-сборку конструкторов, загрузить и визуализировать в центре виртуальной реальности.

Современные тенденции

Утвержденные 3D-модели передаются в производство. Сегодня уже существуют производственные модули, способные принять информацию от трехмерного проектирования.

Наиболее сложные по конфигурации детали, требующие впоследствии обработки на станках с ЧПУ и отливки, готовятся в первую очередь в трехмерном проектировании и передаются в производство, облегчая труд технологов, готовящих программы для обработки данных изделий.

В литейном производстве использование 3D-проектирования позволяет минимизировать брак на 40-50%.

Современные тенденции менеджмента лидирующих российских компаний направлены на то, чтобы не ограничиваться созданием единого информационного пространства между предприятиями холдинга.

Зачастую, ставится задача объединить и связать информационные центры холдингов таким образом, чтобы вся разрабатываемая техника (в т.ч. трехмерные модели) передавались бы по прямым каналам связи в обслуживающие сервисные организации.

Система 3D-инструментов позволяет значительно увеличить скорость разработки, снизить затраты на испытания, сэкономить компании средства и время на всех этапах производства, объединять данные и передавать их между предприятиями холдинга. Унификация элементов обеспечивает прозрачность и доступность информации для всех участников производственного процесса, позволяя молодым и опытным сотрудникам сосредоточиться на создании новых конструкторских решений и разработки творческих идей, не отвлекаясь на рутинные проверки.

Инженер по 3D-печати

Инженер по 3D-печати занимается техническим сопровождением, работой с оборудованием, программным обеспечением, созданием 3D-моделей. Специалисту необходимо иметь глубокие знания об инженерии, программировании, математике. Профессию относят к специальностям будущего. Профессия подходит тем, кого интересует физика и математика (см. выбор профессии по интересу к школьным предметам).

Краткое описание

Профессия инженер по 3D-печати появилась совсем недавно, но ее ценность и социальную значимость сложно недооценить. С помощью 3D-печати уже сегодня создаются уникальные изделия, используемые в сфере медицины и промышленности. Математики и инженеры постоянно разрабатывают более совершенные технологии, позволяющие создавать с помощью этого вида печати заготовки, анатомические модели, сувениры, дома, протезы. А принтеры, используемые для печати биоматериалами, позволяют создавать человеческую кожу, что стало прорывом в лечении ран, травм, ускорении реабилитационного периода.

Полный контроль за выполнением 3D-печати осуществляет инженер, который является отличным программистом, технологом, биологом и даже химиком, ведь профессия вынуждает его хорошо знать состав и свойства разных материалов. Для работы в этой сфере необходимо иметь техническое образование, плюсом станет посещение IT-курсов, лекций по моделированию. Специалист должен уметь самостоятельно спроектировать 3D-модель, подобрать необходимые материалы, рассчитать все риски, а потом выполнить печать, создавая изделия для сферы медицины, авиации, промышленности и т. д.

Особенности профессии

Инженеры 3D-печати для работы использую разные материалы, соответствующие сфере их деятельности, компьютерные программы и промышленные 3D-принтеры. Сегодня в этих специалистах нуждаются медицинские центры, промышленные, аэрокосмические, машиностроительные и другие отрасли. Специалистов мало, их работу нельзя назвать простой, ведь в обязанности инженера по 3D-печати входит:

  • выбор новых материалов, проведение испытаний;
  • использование современного программного обеспечения для улучшения и корректировки настроек 3D-принтера;
  • подготовка макетов, разработка растровых изображений для последующей печати;
  • полный контроль печати;
  • изучение новых технологий;
  • знание правил сертификации, требований, которые выдвигаются к 3D-моделям и готовым изделиям;
  • разработка документации, отладка программного обеспечения;
  • выбор нового оборудования, обучение других сотрудников;
  • обслуживание оборудования.

Обязанности зависят от места работы, но инженер по 3D-печати должен быть широкопрофильным специалистом, готовым в любой момент быстро освоить новые технологии, а потом успешно применить их на практике. Работодатели выдвигают к инженерам строгие требования, ведь заработная плата у таких специалистов солидная. Они должны иметь опыт практической работы не мене 3 лет, важно обязательное знание технического иностранного языка. Инженер по 3D-печати должен знать основы экономики и маркетинга, ведь в его обязанности входит оптимизация рабочих процессов, направленная на удешевление и ускорение печати.

Плюсы и минусы

Плюсы

  1. Важная профессия, которая в будущем поможет спасти миллионы жизней, улучшить экологию, позволит целесообразно расходовать природные ресурсы.
  2. Инженеры по 3D-печати сегодня являются уникальными специалистами.
  3. Востребованность в разных сферах.
  4. У специалиста не будет проблем с поиском работы в мегаполисах.
  5. Заработная плата стабильная и высокая.
  6. Опытный инженер сможет открыть собственное производство по изготовлению сувениров или другой продукции.
  7. Пройти обучение можно в России, поступив в технический вуз.
  8. Отсутствие физических нагрузок.

Минусы

  1. Работая сидячая, но не монотонная.
  2. Ненормированный рабочий день, ведь создание большого изделия может длиться на протяжении более чем 5 часов.
  3. Стоимость промышленных 3D-принтеров высокая, поэтому для организации собственного производства нужно задуматься о стартовом капитале или поиске инвестора.
  4. Любые ошибки, допущенные инженером по 3D-печати, сопряжены с огромными финансовыми потерями.
  5. Сложности с поиском работы в маленьких городах и поселках.
  6. Работа за компьютером приводит к снижению зрения.

Важные личные качества

Инженер по 3D-печати является носителем большого количества профессиональных знаний, поэтому он должен быть эрудированным человеком с отличной памятью. В характере этого редкого специалиста должна присутствовать ответственность, любознательность, творческое начало. Инженер обязан постоянно обучаться, приветствуется тяга и к точным наукам, и к лингвистике, ведь большее количество инструкций, книг и технической документации пока создается преимущественно на иностранных языках.

Обучение на инженера по 3D-печати

Вопрос получения качественного образования на данный момент стоит остро, ведь специалист должен знать и физику, и математику, и основы моделирования. В России уже есть более 10 факультетов, на которых абитуриент может освоить эту уникальную профессию:

  • «Аддитивные технологии»;
  • «Лазерные аддитивные технологии»;
  • «Технология машиностроения компьютеризированного производства»;
  • «Цифровое производство».

Специалистов обучают в разных регионах страны, профессия техническая, поэтому для поступления необходимо блестяще сдать ЕГЭ по следующим предметам:

  • русский язык,
  • математика,
  • информатика и ИКТ.

После обучения желательно пройти дополнительную подготовку на курсах, чтобы получить базовые знания о моделировании, дизайне, рисовании. Некоторые молодые специалисты сразу идут работать, становясь помощниками 3D-инженеров, что позволяет им получать практические навыки.

Курсы

Школа 3D-печати в Москве


Многоуровневые курсы для молодых и опытных специалистов, в школе скоро появится программа, позволяющая пройти переподготовку представителям смежных специальностей. Время обучения составляет 20 часов, стоимость – 10-15 тыс. руб. На сайте школы можно заказать бесплатный урок, выпускникам учебное заведение помогает найти работу, устроиться на практику.

Центр «Специалист»

Центр занимается подготовкой специалистов будущего, курс будет интересен людям, которые пока только увлекаются 3D-печатью – это студенты и те, кто хочет сменить профессию на более интересную и высокооплачиваемую. Длительность курса составляет 16 часов, стоимость обучения – от 12 тыс. руб., студенты получат знания о программном обеспечении, научатся работать с оборудованием.

  1. Московский политехнический университет.
  2. Университет ИТМО.
  3. Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого.
  4. Балтийский федеральный университет имени Иммануила Канта.
  5. Пермский национальный исследовательский политехнический университет.

Место работы

Инженеры по 3D-печати смогут работать в агентствах, занимающихся производством продукции массового потребления. Востребованы они в архитектурных компаниях, на заводах, в медицинских центрах и нанолабораториях, агентствах по дизайну и изготовлению одежды. 3D-печать используется во всех сферах нашей жизни, поэтому юный выпускник вуза сможет выбрать интересное и полезное направление.

3D-технологии моделирования и визуализации в бизнесе: перспективы применения и актуальные решения

Успех бизнеса в интернете напрямую связан с показателями конверсии — чем больше активных пользователей, тем выше продажи.

Получить новый сайт можно с льготным годовым администрированием.

Согласно последним требованиям поисковых систем наличие адаптивного сайта является одним из важных условий выхода на топовые позиции.

Корпоративные социальные сети способны повышать лояльность сотрудников компании и отражать настроение внутри коллектива.

Для того чтобы узнать, почему падает посещаемость сайта и снижаются позиции в поиске — следует провести технический аудит.

Система DynaAds — это сочетание полезного контента и нативной рекламы, отвечающих потребностям целевой аудитории.

Защитите бизнес от информационных рисков:

  • конфиденциальность корпоративных данных;
  • разграничение доступов;
  • управление паролями каждого сотрудника.

Подробнее.

Информации становится очень много, часто в ней трудно разобраться, особенно если речь идет о сложных с технической точки зрения вопросах. Усложняются и производственные процессы. Важно выпустить качественную продукцию, уменьшив количество исправлений на всем жизненном цикле, начиная с этапа проектирования. Развитие 3D-технологий позволяет решить эти задачи и с высокой точностью визуализировать уже существующие предметы и обстановку, производить детализацию проектируемых объектов, обеспечивать пользователю полное погружение в заданную атмосферу.

Как конкретно 3D-решения могут повысить эффективность бизнеса и производства? Небольшая экскурсия в виртуальную реальность поможет нам в этом разобраться.

Технология изображения в 3D

Постоянное совершенствование компьютерного оборудования и программного обеспечения сделало 3D-технологии доступными. Сегодня 3D-модели повсеместно используют вместо обычных макетов в проектировании для проработки крупных или миниатюрных деталей, а «объемная» визуализация становится одним из инструментов маркетинговых мероприятий, интерактивных тренингов, презентаций.

Трехмерные модели реально существующих или абстрактных объектов создаются с помощью специализированных компьютерных программ. 3D-моделирование может быть следующих видов:

  • Создание фотореалистичных изображений, проецируемых на обычный компьютерный монитор или экран. Отдельные программы позволяют осуществлять печать созданной модели на 3D-принтере.
  • Создание стереоизображений для просмотра на обычном компьютерном мониторе (экране) через специальные поляризационные очки или на специализированном 3D-мониторе со стереоскопическим эффектом.
  • Создание компьютерных голограмм.

Для достижения наиболее реалистичного эффекта трехмерную модель объекта можно текстурировать (придать визуальные свойства материала), задать освещение, анимировать.

Трехмерный формат в бизнесе: невиртуальные перспективы

Создание трехмерных изображений в настоящий момент – это огромная индустрия. 3D-технологии уже сейчас широко применяются в следующих областях, и список постоянно расширяется:

  • архитектура и дизайн интерьеров;
  • промышленный дизайн;
  • машиностроение;
  • образование;
  • реклама;
  • нефте- и газодобыча;
  • безопасность промышленных объектов;
  • управление воздушным движением;
  • компьютерные игры и симуляторы;
  • медицинская диагностика;
  • научные исследования;
  • киноиндустрия;
  • шоу-бизнес.

Мировыми лидерами рынка 3D-технологий являются компании EON Reality, Autodesk, Mitsubishi Electric Europe B.V. В России этот рынок активно развивается в течение последних 10-15 лет. Только в сегменте 3D-тренажеров и симуляторов уже работают десятки крупных компаний. Лидерами в сфере создания систем виртуальной реальности в нашей стране являются компании «3D Лига», VE Group, Nettle. Помимо разработки оборудования и ПО, крайне важным направлением является разработка 3D-контента. Специалистов по этому направлению у нас пока крайне мало.

О востребованности 3D-технологий в бизнесе говорят следующие цифры и факты:

  • По данным EON Reality, методики интерактивного обучения с помощью 3D-технологий в вузах могут на 80% повысить запоминаемость учебного материала. 3D-симуляторы и тренажеры для пилотов, водителей транспорта и спецтехники высвобождают огромное количество реально существующего дорогостоящего оборудования и позволяют в безопасных условиях смоделировать любую реальную ситуацию. Аналитики американской Acacia Research Group считают, что мировой объем расходов на 3D-визуализацию, симуляцию и обучение в 2015 г. может составить только в оборонном секторе до $20 млрд.
  • Архитектурная 3D-визуализация в специальных комнатах – 3D-кубах – помогает при создании и эксплуатации зданий, сооружений и их комплексов увидеть проект со всех сторон, с любой точки удаленности и приближения, более четко визуализировать конструктивные элементы, предотвратить ошибки на ранних этапах проектирования, найти новые варианты зонирования пространства. Объемное изображение способно в десятки раз сократить временные и финансовые затраты на проектирование.
  • 3D-анимация может использоваться для создания рекламных роликов. В отличие от обычных видеороликов, 3D-реклама не требует сложной организации съемок, привлечения актеров и технических средств, обеспечивая при этом высокий уровень зрелищности.
  • Художественные и анимационные фильмы в формате 3D заняли привычное место в репертуарах крупных кинотеатров и уже появляются на экранах домашних 3D-телевизоров.
  • Бурное развитие интернет-торговли и повышение конкуренции в этой сфере требуют более подробной визуализации товаров, чем обычные двухмерные фотографии. Согласно исследованиям Autodesk, около 60% пользователей выражают большую заинтересованность в продукции с трехмерной инструкцией по эксплуатации, и около 80% – в трехмерных изображениях самой продукции.
  • Традиционные магазины одежды используют 3D-технологии для так называемых виртуальных примерочных. Покупатель видит свое отражение на экране в полный рост и может «примерить» изображение той или иной одежды. Это существенно сокращает время на подбор товара.
  • 3D-решения применяются такими крупнейшими мировыми и отечественными концернами, как Boeing, Sudzuki, Lexus, BP, Peugeot Citroen, Land-Rover, Jaguar, РосАтом, ЛукОйл.

Актуальные решения для бизнеса

  • Одноэкранные 3D-системы – самые простые, распространенные и недорогие, не предъявляют высоких требований к помещению. Выгодное отличие таких систем – их мобильность и возможность применения практически в любой отрасли.
  • Мультидисплейные системы (видеостены) используют технологии сшивки проекционных изображений. Дисплеи можно стыковать в любом количестве, тем самым варьируя размеры полотна. Видеостены могут быть адаптированы под любые помещения, независимо от их конфигурации и назначения. Основные сферы применения – event-индустрия, компьютерные игры и симуляторы, выставки и презентации.
  • Персональные системы погружения в виртуальную реальность: индивидуальные рабочие места, CAVE-системы различной конфигурации (3D-куб, купол). Специально оборудованные помещения, в которых 3D-изображение проецируется непосредственно на стены для создания эффекта присутствия. Разрабатываются индивидуально или поставляются в виде готовых решений. Используются в научных, учебных, развлекательных целях.
  • Системы дополненной реальности – решения, направленные на сочетание реальных и виртуальных элементов. К ним относятся интерактивные примерочные, планшеты для работы с дополненной реальностью, интерактивные панели с системой распознавания движений и жестов пользователя при бесконтактном взаимодействии. Дополненная реальность часто становится инструментом автоматизации предприятия или склада.

Если на заре становления 3D-технологий они были доступны только крупным военным заказчикам в силу своей высокой стоимости, то в настоящее время компьютерные 3D-разработки все больше используются в корпоративном сегменте.

ТЕХНОЛОГИИ, ИНЖИНИРИНГ, ИННОВАЦИИ

Измеритель диаметра, измеритель эксцентриситета, автоматизация, ГИС, моделирование, разработка программного обеспечения и электроники, БИМ

4D-печать: путь к программируемой материи

Почти три десятка лет развивалась технология 3D-печати, но только в 2013 году о ней заговорили во всем мире как о неком чудесном способе производства любых изделий – от деталей машин до человеческих органов. Ее логическим продолжением стала прорывная технология – 4D-печать на основе концепции программируемой материи (Programmable matter, РМ). Именно материи, а не материалов – так ее можно воспринимать, поскольку здесь просматривается переход в область философских категорий. 4D-печать способна возвести 3D-печать на совершенно новый уровень, вводя еще одно измерение самоорганизации – время.

Развитие технологии в перспективе несет миру новые приложения во всех областях жизни, обеспечивая беспрецедентные возможности в преобразовании цифровой информации виртуального мира в физические объекты мира материального. Это – новая технология на уровне магии.

Программирование материи (ПМ) — объединение науки и технологии в деле создания новых материалов, которые приобретают общее, ранее невиданное свойство — изменять форму и/или свойства (плотность, модуль упругости, проводимость, цвет и т. д.) целенаправленным способом.

Пока разработка программируемой материи идет в двух направлениях:

  1. Изготовление изделий методами 4D-печати — печать заготовок на 3D-принтерах, а затем их самотрансформация под воздействием заданного фактора, например влаги, тепла, давления, тока, ультрафиолетового света или другого источника энергии (рис. 1 и 2).
  2. Изготовление вокселей (дословно — объемных пикселей) на 3D-принтерах, которые могут соединяться и разъединяться для формирования более крупных программируемых структур.

Для существования огромного биоразнообразия на нашей планете достаточно 22 строительных блоков — аминокислот. Поэтому животные и растения, потребляя друг друга, повторно используют фактически один и тот же биоматериал. Жизнь постоянно находится в процессе самовосстановления и самоорганизации.

Такой подход к программированию материи имеет очень большой потенциал. Так, пиксель является элементарной единицей виртуального изображения объекта, а воксель может быть материальной единицей самого объекта в материальном мире. Оба они несут в себе аналогию с аминокислотой.

Элементарной единицей материи является атом, но элементарных единиц напечатанной и программируемой материи может быть намного больше и по составу, и по структуре, и по размеру. Как написали в своей новой книге Fabricated: The New World of 3D Printing Ход Липсон (Hod Lipson) и Мельба Керман (Melba Kurman): «Используя только два типа вокселей — жесткие и мягкие — можно создать самые разные материалы. Добавим к ним проводящие воксели, конденсаторы, резисторы и получим электронную плату. А включение активаторов и сенсоров уже даст нам робота».

Примеры 4D-печати

Агентство DARPA запустило программу разработки технологии программирования материи еще в 2007 году. Целью программы была разработка новых материалов и принципов их производства, наделение материалов совершенно новыми свойствами. Отчет DARPA под названием Realizing Programmable Matter представляет собой многолетний план для проектирования и построения микромасштабных роботизированных систем, которые способны превращаться в крупные военные объекты.

Примером подобных достижений является «миллимотеин» (механический белок), спроектированный и синтезированный в Массачусетском технологическом институте. Компоненты миллиметрового размера и моторизованная конструкция, созданные по аналогии с белками, позволили разработать систему, которая может самостоятельно складываться в сложную форму.

Группа из Корнельского университета также разработала самореплицирующуюся и самостоятельно реконфигурирующуюся роботизированную систему. Позже, были построены системы микророботов (M-блоков), в которых отдельные М-блоки имеют способность самостоятельно передвигаться и перестраиваться внутри системы.

Еще одна технология 4D-печати предполагает непосредственное включение («впечатывание») проводников или проводящих частей во время печати задания в 3D. После того как объект напечатан, части могут быть активированы с помощью внешнего сигнала, чтобы запустить устройство в целом. Это подход с большим потенциалом в таких областях, как робототехника, строительство и изготовление мебели.

Другие 4D-технологии заключаются в использовании композитных материалов, которые способны приобретать различные сложные формы на основе разнообразия физико-механических свойств. Трансформация запускается потоком тепла или светом определенной длины волны.

Встраивание датчиков в напечатанные 3D-устройства также имеет большие перспективы. Путем вставки наноматериалов можно создать многофункциональные нанокомпозиты, которые способны изменять свойства в соответствии с изменением окружающей среды. Например, датчики могут быть встроены в медицинские измерительные приборы — тонометры (для измерения артериального давления), глюкометры (для измерения уровня сахара в крови) и т.д.

Запрограммированный и напечатанный мир будущего

Но все эти примеры относятся ко вчерашнему дню технологий. Усложнение отдельных узлов, использование альтернативных наноматериалов и сырья, а также различных источников активации (вода, тепло, свет и т. д.) — это уже пройденный этап.

Представьте себе мир, в котором материальные объекты — от крыльев самолета до мебели и зданий — могут менять форму или свойства по команде человека или запрограммированной реакции на изменение внешних условий, таких как температура, давление или ветер, дождь. В этом мире отпадает потребность в новом сырье — заготовке древесины, выплавке металлов, добыче угля и нефти. У производства будущего не будет отходов, не нужно заботиться о переработке пластика или сборе металлолома.

Мастер Йода рекомендует:  6 шагов, которые помогут стать специалистом по Data Science

Новые материалы самопроизвольно или по команде будут распадаться на программируемые частицы или компоненты, которые затем можно повторно использовать для формирования новых объектов и выполнения новых функций.

Долгосрочный потенциал программируемой материи и технологии 4D-печати заложен в создании экологически более устойчивого мира, в котором меньше ресурсов потребуется для обеспечения продуктами и услугами растущего населения планеты.

Одним из перспективных направлений развития 4D-печати и программирования материи является разработка под конкретный заказ наборов из нескольких вокселей различных форм и с разными функциями, а затем их программирование для еще более специализированных приложений. Теоретически можно изготавливать воксели из металла, пластика, керамики или любого другого материала. Основные принципы такой технологии аналогичны функционированию ДНК и самоорганизации биологических систем.

История изобилует примерами новых технологий, нарушающих устои мировой торговли и геополитики (например, телеграф и Интернет). 3D-печать уже оказала свое влияние, а внедрение 4D-технологий будет иметь еще большие последствия.

Программируемая материя будет иметь широкий спектр применения и в военных целях. Военная промышленность США уже разрабатывает 3D-печать запчастей в полевых условиях, а также проектирует более дешевое, удобное и легкое «напечатанное оружие». Становятся ненужными транспортировка и хранения тысяч запчастей рядом с полем боя или на боевых судах. Достаточно «ведра вокселей», чтобы изготовить вышедшую из строя деталь, более того, на изготовление новых деталей можно будет пускать ненужные в данный момент объекты, ведь они сделаны из стандартных вокселей.

Итогом видится самотрансформирующийся на наноуровне робот, реализация которого настолько близка, что Терминатор уже не выглядит фантастикой.

Однако на пути к такому радужному будущему предстоит ответить на ряд вопросов:

Проектирование Как программировать САПР для работы с программируемой материей, которая включает многомасштабные, многоэлементные компоненты, но самое главное — статические и динамические части? Разработка новых материалов Как создать материалы с многофункциональными свойствами и встроенными логическими возможностями? Соединение вокселей Как гарантировать надежность воксельных соединений? Она может быть сравнима с прочностью традиционных изделий, при этом позволяя реконфигурацию или вторичную переработку после использования? Источники энергии Какие методы использовать для генерации энергии в источниках, которые должны быть одновременно пассивными и очень мощными? Как хранить и использовать эту энергию для активации отдельных вокселей и всего программируемого материала изделия? Электроника Как эффективно встроить электронное управление или создать управляемые свойства самой материи в нанометровом масштабе? Программирование Как программировать и работать с отдельными вокселями — цифровыми и физическими? Как программировать изменение состояний? Стандартизация и сертификация Нужно ли разрабатывать специальные стандарты для вокселей изделий из ПМ? Безопасность Как гарантировать безопасность деталей и изделий из ПМ?

Угрозы и риски нового мира

Несмотря на то, что в целом для общества ПМ может иметь значительные преимущества, но, как и всякая новая технология, она вызывает определенные опасения. Интернет овладел всем миром, в итоге целые пласты деятельности масс вышли из-под контроля властей. Теперь представьте себе, что материальный мир можно изменять самыми непредсказуемыми способами, которые могут нести угрозу безопасности людей.

Что ждет человека в мире программируемой материи? Что, если программа изменения крыльев самолета в воздухе может быть взломана, что приведет к катастрофе, запрограммированный материал зданий по команде разрушится, погребая внутри жителей. Следовательно, уже сейчас нужно задуматься, как запрограммировать и «вшить» коды безопасности в материалы, чтобы не допустить подобных инцидентов.

Некоторые эксперты утверждают, что структурную уязвимость Интернета можно было предвидеть с самого начала. Проблемы безопасности ПМ аналогичны тем вопросам, которые возникают при рассмотрении кибербезопасности в рамках концепции «Интернета вещей». Такие же соображения стоит высказать относительно еще более насущной угрозы — взлома программируемых объектов, сделанных из ПМ.

Понятие интеллектуальной собственности (ИС) также может стать более сложным, так как продукты, которые способны изменять свою форму и свойства, станут прямым вызовом институту патентных прав. Как 3D-печать, программируемая материя сделает затруднительной идентификацию владельца данного продукта. Но благодаря 4D-печати и ПМ можно делать копии объектов с одинаковыми формами и функциями или активировать самопроизводство изделий.

Юридические последствия в случае отказа какого-либо компонента также относятся к проблемам вчерашнего дня. Кто будет нести ответственность, если компонент из программируемого материала, например, деталь самолетного крыла, вдруг сломается в воздухе? Производитель, программист, разработчик новой конструкции или создатель «интеллектуального» материала?

На наших глазах происходит слом еще одной парадигмы — научной, технологической, экономической, социальной и философской. Как и в случае с другими прорывными технологиями, следует задать главный вопрос: готово ли общество к такому прекрасному и опасному программируемому миру?

Или мы будем наблюдать картину, аналогичную с ситуацией в современном интернете? Только массовую застройку из запрограммированных зданий не закроешь в один момент, как пиратский сайт.


Не меньшую опасность таит и другая сторона этой технологии, о которой скромно умалчивают авторы концепции. Программируемый материальный мир — это возможность абсолютного контроля над жизнью всего населения планеты. Когда микроскопические датчики будут зашиты повсюду — в одежду, мебель, стены, искусственные внутренние органы — не нужна будет полиция или спецслужбы.

С нарушителем законов (стоит задуматься и о том, какие законы будут новом мире) справится его собственное кресло, а печень будет аккуратно слать сигналы в центр обо всех опасных телодвижениях своего владельца. Тотальный контроль над огромными массами населения может сосредоточиться в руках «элиты», которой понадобиться самый минимум обслуживающего персонала.

Фантазировать на эту тему можно еще долго, однако будем надеяться, что подобная антиутопия все же не ждет наших детей и внуков.

Сравнение традиционных технологий с 3D- и 4D-печатью изделий

Преимущества новых технологий 3D-печать 4D-печать
Воз можность изготовления изделий самых сложных форм Селективная укладка материала значительно снижает массу изделия путем печати каркасных конструкций. Свобода проектирования формы распространяется также и на внутреннюю структуру материала Абсолютная свобода проектирования. Способность изделия адаптировать свою форму к окружающим условиям как самостоятельно, так и по команде
Снижение стоимости изготовления Для 3D-принтеров нет разницы, какой формы печатать изделия, поэтому резко снижается стоимость и время изготовления После запуска технологического процесса уже не нужны затраты и время на отладку и проверку «впечатываемых» источников питания, проводников и сенсоров, что очень важно при производстве электроники и роботов
Упрощение производственных процессов – минимальное участие человека-оператора Поскольку при 3D-печати изготовление изделий происходит в соответствии со стандартизированной программой, т. е. под управлением компьютера, участие человека сводится к минимуму, как и время на изготовление продукции С использованием 4D-печати степень упрощения производства возрастает еще больше — исключительная простота составных элементов позволяет их быструю печать, а затем активацию тем или иным способом. Более того, составные элементы способны адаптироваться к условиям во время производства и транспортировки к конечному потребителю
Исчезновение из логистики цепочек поставок и сборочных линий Конечный продукт, даже такой сложный, как автомобиль, изготавливается за один этап производственного процесса, поэтому становятся ненужными снабжение запчастями, складирование их, сборка на линиях Ситуация, аналогичная применению 3D-печати
Производство любого числа изделий — от массового до единичного 3D-печать позволит выпускать огромный ассортимент продукции, причем производственные линии можно легко и быстро перенастроить на выпуск другого изделия. Нет необходимости в наращивании запасных частей Ситуация, аналогичная 3D-печати, поскольку все компоненты будут напечатаны
Персонализация изделий Поскольку стоимость производства 3D-печати не зависит от массовости производства, можно довести до максимума персонализацию изделий Универсальность единичных элементов, модифицируемая электронная начинка, реакция изделий на желания пользователя и самостоятельная адаптация к окружающей среде поднимут персонализацию изделий на новую ступень. Вполне возможно непосредственное участие будущего пользователя в производстве
Распространение не изделий, а их проектов в файлах Изделия можно будет распечатать по проектным файлам в любом месте планеты на соответствующем принтере. Более того, их можно будет передавать в любое место с помощью интернета В эпоху 4D можно будет оцифровать весь материальный мир. Достаточно приобрести набор вокселей, загрузить программу из облака, а затем самостоятельно изготовить нужную вещь
Сокращения пропасти между проектировщиком и конечным продуктом приведет к отмиранию старых технических профессий и появлению новых Взаимоотношения между проектировщиком и конечным продуктом такие же, как между программистом и готовой программой Проектировщики теперь рассматривают свою работу как создание многофункциональных динамических объектов, поэтому полное программирование материального мира стимулирует появление нового поколения специалистов — программистов материи. Научное и обучающее моделирование поднимается на новый уровень благодаря созданию полностью функциональных «умных» физических моделей, развитию новых форм исследовательской работы и обучения

Воксель

Понятие «вокселя» (тж. «воксела»), или «объемного пикселя» используется, чтобы определить основную единицу в цифровом пространстве и программируемой материи. Воксели могут быть цифровыми и физическими. Цифровые воксели используются для виртуального представления 3D-модели. Под физическими вокселями могут подразумеваться элементарные объемы однородных материалов или многокомпонентных смесей, наноматериалы, интегральные схемы, биологические материалы и микророботы и многое другое.

Простейший пример 4D-печати: плоская поверхность, которая самостоятельно сворачивается в закрытый куб

Палец робота, спроектированный и напечатанный методами аддитивных технологий: виртуальное представление в САПР (системе автоматизированного проектирования), напечатанный палец с встроенным силовым проводником, активированное движение пальца

Планы уроков по 3D-печати для общеобразовательной школы STEAM

3D-печать для образовательного курса STEAM

Как высшие учебные заведения, так и общеобразовательные школы используют 3D-печать в качестве инструмента для повышения уровня обучения. Для многих преподавателей трехмерная печать по-прежнему является новой технологией, и может стать проблемой попытка выяснить, как интегрировать ее в учебную программу. 3D-принтеры — это такие же инструменты обучения, как калькулятор и линейка. Вместо того, чтобы изменять существующий классный материал, чтобы сосредоточиться на 3D-печати, учителя используют 3D-принтеры в качестве инструмента для поддержки своих занятий.

В Formlabs мы считаем, что совместное использование учебных программ и ресурсов является одним из лучших способов помочь коллегам-педагогам понять, как интегрировать 3D-печать в существующие или новые уроки. Мы обратились к нашим представителям-педагогам и попросили их представить планы уроков, которые включали аспекты 3D-дизайна и 3D-печати. Вы можете найти все планы уроков наших представителей на нашей странице образовательных ресурсов.

Это модель из Плана уроков Dodecahedron, представленного Инициативой научной визуализации

Данное руководство включает в себя два примера планов уроков от ведущих преподавателей, тематическое исследование с преподавателем по профессионально-техническому образованию (CTE), а также обзор различных технологий 3D-печати. Используйте это руководство в качестве ресурса, чтобы получить идеи и представления о том, как создавать новые или использовать существующие планы уроков, которые интегрируют 3D-печать и дизайн в Ваш класс.

3D-печать. Обзор технологий

Каждая технология 3D-печати имеет свои сильные и слабые стороны и требования и подходит для различных приложений и бизнеса. Ниже приведен обзор того, как работает каждая технология:

МОДЕЛИРОВАНИЕ МЕТОДОМ НАПЛАВЛЕНИЯ (FDM)

Моделирование методом наплавления является наиболее широко используемой формой 3D-печати на потребительском уровне, вызванной появлением любительских 3D-принтеров. FDM 3D-принтеры создают детали путем плавления и экструдирования термопластичных нитей, которые печатная головка закладывает слоями в области сборки. FDM работает с рядом стандартных термопластов, таких как ABS, PLA и их различные смеси. Этот метод хорошо подходит для базовых концептуальных моделей, а также для быстрого и недорогого прототипирования простых деталей, таких как детали, которые обычно можно обрабатывать.

Детали FDM имеют видимые линии слоев и могут показывать неточности вокруг сложных функций. Этот пример был напечатан на промышленном 3D-принтере Stratasys uPrint с растворимыми носителями (цена на машину начиналась от 15900 долларов США).

FDM имеет самое низкое разрешение и точность по сравнению с SLA или SLS и не является лучшим вариантом для печати сложных конструкций или деталей со сложными функциями.

Высококачественная отделка может быть получена путем химического и механического полирования. Промышленные 3D-принтеры FDM используют растворимые опоры для смягчения некоторых из этих проблем и предлагают более широкий спектр технических термопластов, но они также имеют значительно более высокую цену

СТЕРЕОЛИТОГРАФИЯ (SLA)

Стереолитография была первой в мире технологией 3D-печати, изобретенной в 1980-х годах и до сих пор одной из самых популярных технологий для профессионалов. SLA использует лазер для отверждения жидкого полимера в затвердевший пластик в процессе, называемом фотополимеризацией.

Детали SLA имеют наивысшее разрешение и точность, самые четкие детали и гладкую поверхность среди всех технологий пластиковой 3D-печати, но основное преимущество SLA заключается в ее универсальности. Изготовители материалов создали инновационные составы полимеров SLA с широким спектром оптических, механических и тепловых свойств, в соответствии со стандартными, инженерными и промышленными термопластами.

Детали SLA имеют острые края, гладкую поверхность и минимальные видимые линии слоев. В этом примере деталь была напечатана на настольном SLA 3D-принтере Formlabs Form2 (цена начинается с 3 499 долларов США).

SLA — отличный вариант для очень детальных прототипов, требующих жесткие допуски и гладкие поверхности, таких как формы, шаблоны и функциональные детали. SLA широко используется в различных отраслях промышленности от проектирования и дизайна продукции до производства, стоматологии, ювелирных изделий, моделирования и образования.

СЕЛЕКТИВНОЕ ЛАЗЕРНОЕ СПЕКАНИЕ (SLS)

Селективное лазерное спекание является наиболее распространенной технологией производства присадок для промышленного применения.

SLS 3D-принтеры используют мощный лазер для сплавления мелких частиц полимерного порошка. Неиспользованный порошок поддерживает деталь во время печати и устраняет необходимость в специализированных опорных конструкциях. Это делает SLS идеальным для сложных геометрий, включая внутренние поверхности, подрезы, тонкие стенки и отрицательные поверхности. Детали, изготовленные с использованием SLS-печати, имеют отличные механические характеристики, прочность которых напоминает детали, изготовленные методом литья под давлением.

Детали SLS имеют слегка шероховатую поверхность, но почти не имеют видимых линий слоев. В этом примере деталь была напечатана на настольном SLS 3D-принтере Formlabs Fuse1 (цена начинается с 9 999 долларов США).

Наиболее распространенным материалом для селективного лазерного спекания является нейлон, популярный инженерный термопластик с превосходными механическими свойствами. Нейлон легкий, прочный и гибкий, а также устойчивый к ударам, химикатам, теплу, ультрафиолетовому излучению, воде и грязи.

Сочетание низких затрат на партию, высокой производительности и установленных материалов делают SLS популярным выбором среди инженеров для функционального прототипирования и экономичной альтернативой литьевому формованию для производства с ограниченным тиражом или параллельного производства.

СРАВНЕНИЕ FDM, SLA И SLS ТЕХНОЛОГИЙ

Каждая технология 3D-печати имеет свои сильные и слабые стороны и требования и подходит для различных приложений и бизнеса. В следующей таблице приведены некоторые ключевые характеристики и особенности.

В следующей таблице приведены некоторые ключевые характеристики и особенности FDM, SLA, и SLS 3D-принтеров.

Моделирование методом наплавления (FDM) Стереолитография (SLA) Селективное лазерное спекание(SLS)
Разрешение
Точность
Поверхность — Отделка
Пропускная способность
Сложные дизайны
Простота использования
Плюсы Скорость
Низкозатратные потребительские машины и материалы
Высокая стоимость
Высокая точность
Гладкая поверхность
Разнообразие функциональных применений
Крепкие функциональные детали
Свобода дизайна
Нет необходимости в опорных конструкциях
Минусы Низкая точность
Низкие детали
Ограниченная совместимость с дизайном
Средний объем построения
Чувствительность к длительному воздействию УФ- излучения
Грубая поверхность
Ограниченные варианты материала

Знакомство с производственной лабораторией передового производственного обучения

Formlabs доверяют лучшие преподаватели в США; 46 из 50 лучших университетов США работают на принтерах Formlabs. Читайте дальше, чтобы узнать, как преподаватель Джерри Шоу, использует 3D- печать в своей программе CTE (Профессионально-техническое образование) и Fablab.

В новой лаборатории в средней школе Сомервилля ученики учатся использовать современное производственное оборудование, от станков с ЧПУ до 3D-принтеров.

Почему важно внедрять в школы передовые инженерные и производственные курсы?

Одна из вещей, которые отсутствуют во многих средних школах, — это привычка думать о проекте с самого начала и до конца. Я одновременно вел физический и инженерный курсы. Студентам физического курса было бы скучно в лабораториях, тогда как в инженерном классе мы освещаем подобные концепции, и все же они хотели бы работать над ними. Позже я понял, что это разница между лабораториями и проектами: лаборатории имеют предписывающий поэтапный процесс, от которого Вы не можете отклоняться, тогда как в случае проектов у детей есть свой собственный творческий вклад. Такое волнение вокруг проектирования и создания помогает им лучше понять творческий процесс.

Кроме того, 3D-принтеры и лазерные граверы — это то, что многие дети никогда раньше не видели. Ими легко изначально увлечься, но потом я показываю им видео о том, как оборудование фактически используется в промышленности; что Вы можете фактически создавать 3D-прототипы, биомедицинские устройства, органы, даже пищу, и они уже «на крючке».

Сегодня производство выглядит значительно иначе, чем 10 лет назад. Школы и университеты по всему миру обучают студентов использованию современных технологий и процессов. На изображении показана мастерская средней школы Сомервилля.

Кроме того, многие традиционные рабочие места были потеряны из-за появления автоматизированных рабочих мест. Отчасти проблема заключается в том, что у нас нет людей, которые знают, как управлять этими новыми машинами; есть огромный спрос на эти навыки. До того, как мы создали Fabville, многие студенты умели изготавливать детали на старом оборудовании, но не с новыми способами производства, с цифровой технологией — использованием 3D-моделирования и CAD. Вот что сейчас необходимо. Большинство моих нынешних студентов уже получили работу. У меня есть работодатели, которые постоянно спрашивают меня, есть ли у меня кто-нибудь, кто знает, как управлять ЧПУ или системами цифрового 3D-моделирования

Чем отличается модель CTE Сомервилля и как Вы ее видите?

Половина моих учеников идет в колледж, а половина — на работу. Предубеждение, которое существовало в отношении профессиональных программ, исчезло, особенно в Массачусетсе. В начале 90-х годов государство сделало гигантский акцент на профессиональном техническом образовании, с целью довести его до высоких стандартов и реализовать более академический подход.

Я пошел в колледж изучать проектирование для инженерии и никогда не учился на профессионально- техническом уровне. Я не знал, что такое инженер, когда я окончил среднюю школу, потому что таких возможностей там не было. В технике или дизайне очень много людей, которые не знают, как работать с этими машинами или как их проектировать. Они знают теоретически, но не физически. Я думаю, именно поэтому необходимо понять, что сейчас многие дети не воспринимают программы CTE в качестве барьера для колледжа; 70 процентов наших первокурсников зарегистрировано в CTE.

На последнем году обучения, студенты, зачисленные на курс передового производства программы CTE старшей школы Сомервилля, знают, как использовать все машины.

Все первокурсники, которые зачисляются, проходят нашу исследовательскую программу, где каждый студент тратит несколько недель на обзор по всем программам CTE — от косметики до передового производства. В моей мастерской некоторые старшекурсники помогают в обучении первокурсников, помогая им в использовании 3D-принтеров и т.д. Мы показываем им конкретные проекты, что такое мастерская, и какие пути карьеры они могут выбрать. В четвертом семестре первокурсники выбирают три профиля и затем переходят в одну программу на следующие четыре года. Еще одна приятная вещь заключается в том, что за это время растет близость детей и сообщество с учителями и сокурсниками. Это как быть частью клуба в школе. Есть чем гордиться.

Есть много модных слов для школ, которые привносят новые технологии в общие пространства — производственные площадки, производственные лаборатории, инновационные центры и т.д. В чем разница?

Половина моих учеников идет в колледж, а половина — на работу. Предубеждение, которое существовало в отношении профессиональных программ, исчезло, особенно в Массачусетсе. В начале 90-х годов государство сделало гигантский акцент на профессиональном техническом образовании, с целью довести его до высоких стандартов и реализовать более академический

Я пошел в колледж изучать проектирование для инженерии и никогда не учился на профессионально- техническом уровне. Я не знал, что такое инженер, когда я окончил среднюю школу, потому что таких возможностей там не было. В технике или дизайне очень много людей, которые не знают, как работать с этими машинами или как их проектировать. Они знают теоретически, но не физически. Я думаю, именно поэтому необходимо понять, что сейчас многие дети не воспринимают программы CTE в качестве барьера для колледжа; 70 процентов наших первокурсников зарегистрировано в CTE.

Давайте поговорим об этом примере. Как 3D-печать вписывается в Ваш учебный план?

Во многих случаях трехмерная печать выполняется быстрее, но в целом отлично подходит для прототипирования. Мы можем взять 3D-модель, отправить ее на машину и посмотреть, как она будет построена более доступным способом. Если это именно то, что мы хотим, мы затем используем нержавеющую сталь, которая немного дороже, и тратим время на производство модели из нее.

Я также использовал 3D-печать для обучения 3D-моделированию, поскольку 3D-печать — это весело и привлекательно, это стимул для студентов изучать CAD. Студенты учатся 3D-моделированию с использованием SolidWorks или Inventor, но через некоторое время это может стать скучным, потому что Вы просто работаете на компьютере, поэтому мы создаем их фактическую физическую часть, используя 3D-печать. Затем студенты используют измерительные инструменты для двойной проверки и чтобы убедиться, что все напечатано правильно; изучают аспекты контроля качества. В этот момент мы попадаем на производственную площадку.

Помимо этого, 3D-печать является основным инструментом для решения множества проблем. Итак, вы объясняете, как использовать ее структурированным способом с 3D-моделированием, а затем позже это такой же инструмент, который можно использовать для решения любой другой проблемы, как и пила. Это помогает студентам понять, как использовать технологии в контексте, а затем, если у них есть свои собственные идеи, они могут вернуться и работать над ними. Все мои старшекурсники в целом знают, как использовать все оборудование, которое у нас есть.

Шоу использует 3D-печать в качестве инструмента для создания прототипов, а также для обучения ценным навыкам CAD и 3D- моделирования, и обнаружил, что студенты более активно участвуют, когда они могут воплотить свои проекты в жизнь.

Помимо обычной учебной программы, мы используем Fabville, аналогично тому, с чем мы встретимся на рабочих местах. Вот проблема, Вы должны решить ее. Например, ручка парового стерилизатора в косметологическом магазине сломалась и откололась. Один из моих учеников поднялся туда и измерил все, разработал 3D-модель для ручки, и узнал, что ручка должна быть очень точной, чтобы вписаться в пространство в машине, поэтому он решил распечатать ее с помощью нашего Formlabs 3D-принтера.

Студенты курса передового производства выполняют работы для других отделов и курсов CTE, таких как создание плакатов, изображенных выше для программы кулинарного искусства.

Что Вы видите в качестве препятствий для преподавателей, применяющих новые технологии, и как Вы находите ресурсы или вдохновение?

Несмотря на то, что у меня есть инженерный опыт, у меня нет опыта во всей инженерии или всей 3D- печати. Я ничего не знал о 3D-печати, пока несколько лет назад не столкнулся с ней.

Один из ресурсов, которыми я пользуюсь, — это teachengineering.org, , сайт, созданный группой педагогов-инженеров, которые объединились вместе, понимая, что не существует достаточно много ресурсов, чтобы поделиться тем, что мы делаем. Другой способ — это просто сотрудничество с педагогами по проектированию в целом, общение с людьми в отрасли, чтобы увидеть, что там используется. Даже просто можно сходить в Музей науки, увидеть идеи, которые у них есть, и подумать: «Как я могу интегрировать это в свой класс?» Также можно просто создать идеи учебного плана и уроков для начала. Многие люди не имеют опыта проектирования или создания с этим оборудованием, поэтому, планы уроков, которые направляют их или помогают им узнать, что важно искать, может быть огромной помощью. Загрузите план уроков старшей школы Сомервилля

“Принципы 3D-моделирования и 3D-печати” и подпишитесь на нашу новостную рассылку для получения обновлений, поскольку наша библиотека планов уроков растет.

После школы, Fabville и программы переподготовки машинного цеха в партнерстве с местным консорциумом по производству.

Какие другие виды программ поддерживает Fabville? Как площадка вписывается в сообщество?

Это наш первый год, поэтому мы усиливаем работу, чтобы настроить все эти программы. Идея состоит в том, что люди, которые не всегда чувствуют себя комфортно, создавая вещи или работая на машинах, но хотят узнать об этом, моли прийти сюда и получить эти знания и опыт. Безработные могут здесь научиться навыкам, таким как 3D-моделирование, которые помогут им вернуться в рабочую среду. Здесь, в механическом цехе, мы фактически сотрудничаем с местным производственным консорциумом, который приводит людей, которые были уволены, в классы механической обработки, чтобы они могли получить работу на актуальных вакансиях.

Что касается самого Сомервилля, мы надеемся, что цель в этом направлении состоит в том, что все больше людей, желающих создать свой собственный бизнес, даже некоторые из наших студентов с бизнес-идеями, могут начать именно здесь. Наша роль заключается не в том, чтобы усиливать или заменять то, что делают другие центры производственного обучения или производственные площадки района, а создавать стартовую площадку для людей, которым некомфортно заниматься в местах, где работает много людей; это безопасная среда, чтобы не спеша узнать, как использовать машины, а затем перейти к другой площадке или сразу перейти к созданию бизнеса.

Что будет дальше для Fabville?

Одним из величайших аспектов будущего является наша новая средняя школа, которая только что получила одобрение. В новом учреждении механический цех и производственная лаборатория будут рядом друг с другом, у нас будет несколько машин, которые облегчат работу, таких как электронный текстиль, и все отделы CTE также будут перемешаны по всей средней школе.

Мы также будем стремиться внедрить некоторые робототехнические и мехатронные программы, а также научим студентов создавать роботов и внедрять их в производственные процессы.

Планы уроков

Следующие планы были написаны, использованы и проверены в классах аккредитованными преподавателями по всей Северной Америке. Скачайте эти уроки и используйте их так, как они есть, или используйте их как вдохновение для интеграции 3D-печати в один из Ваших собственных учебных планов.

ПЛАН УРОКА FORMLABS

Принципы 3D-моделирования и 3D-печати

Стартовая площадка для создания объектов с использованием автоматизированного проектирования (CAD) и 3D-печати с уроками дизайна для производства.

Formlabs «Innovate & Educate Challenge» приглашает преподавателей по всей стране разрабатывать и делиться планами уроков, которые способствуют творческому мышлению и практическому обучению посредством трехмерной печати. Благодаря тем, кто присоединился, мы можем делиться с более широким учебным сообществом бесплатными ресурсами, посвященными знакомству студентов с богатым, захватывающим опытом.

Узнайте больше о нашей растущей библиотеке планов уроков.

Пропустили вызов, но у Вас есть инновационный план уроков, которым Вы хотели бы поделиться? Дополнительную информацию можно найти по адресу formlabs.com/innovate-and-educate-challenge

План урока проверен и представлен:

ПЕДАГОГ

ОРГАНИЗАЦИЯ

МЕСТОРАСПОЛОЖЕНИЕ

Сомервилль, Массачусетс, США


КОНТАКТЫ

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Принципы 3D-моделирования и 3D-печати создают связи между знакомой декартовой системой координат и объектами моделирования в трех измерениях с компьютерным программным обеспечением. Эти мероприятия будут бросать вызов тому, как ученики думают о повседневных предметах, сначала переводя их в планарные прогнозы. Студенты испытают полный цикл проектирования, от мозгового штурма и проведения измерений, до моделирования, 3D-печати и анализа их продуктов. Этот урок предоставит студентам практические основы CAD, 3D-печати и дизайна для производства.

ЦЕЛИ

  • Узнать о математических рамках для моделирования объектов в двух измерениях и трех измерениях
  • Узнать, как моделировать объекты с помощью CAD
  • Узнать о дизайне для производства

ПРЕДЛАГАЕМАЯ АУДИТОРИЯ

Студенты 8-12 классов или начинающие 3D-дизайнеры

ССЫЛКИ ПО ТЕМЕ И ОТРАСЛИ

  • математика
  • инженерия
  • дизайн продукта
  • производство
  • исследования и образование
  • проектирование и дизайн продукции
  • создание моделей и развлечения
  • производство

ИНСТРУМЕНТЫ И МАТЕРИАЛЫ

ОБЗОР УРОКА

5 мин Задачи к немедленному выполнению Сфера Студенты будут создавать прогноз о том, как программное обеспечение 3D- моделирования используется для создания сферы.
40 мин Основание Описание 2D и 3D-пространства. Студенты знакомятся с 2D векторами и 3D-векторами, как средством понимания математических корней программного обеспечения для 3D- моделирования
3 ч Исследование Основы CAD Студенты будут ознакомлены с базовыми концепциями перевода 2D- эскизов в 3D-модели и изучат основы программного обеспечения CAD.Моделирование с использованием CAD Студенты создадут две модели (шестигранный кубик и кегли для игры в боулинг), используя размеры, которые они найдут самостоятельно. Они будут создавать сборки, если позволит время.Lego-задача Студенты будут ознакомлены с производством с использованием 3D-принтеров и будут проектировать, моделировать и печатать пользовательскую деталь, которая соединяется со стандартной деталью Lego.
30 мин Ретроспектива Точность Класс проверяет печатные фигуры и анализирует разницу размеров между их дизайнами и их конечными продуктами.
5 мин Закрытие Перспективы Класс обсудит производственные, стоимостные и другие последствия прецизионной обработки и важность проектирования с учетом конкретных машин.

УПРАЖНЕНИЕ ОДИН

5 мин Задачи к немедленному выполнению
  1. Попросите учащихся записать свой прогноз того, как компьютерное программное обеспечение (CAD) используется для моделирования сферы.

УПРАЖНЕНИЕ ДВА

5 мин Основание
  1. Представьте ученикам актуальность 3D-моделирования в повседневной жизни (см. ниже).
  2. Предоставьте студентам справочную информацию о векторах, плоскостях и декартовой системе координат, как они относятся к 3D-моделированию с помощью программного обеспечения CAD (см. ниже).
  3. Двумерная декартова система: На доске нарисуйте координатную плоскость X, Y с отметками масштаба. Нарисуйте вектор (V = 4,5) в квадранте I и разложите вектор на его X (Vx = 4,0) и Y (Vy = 0,5) компоненты, где Vx + Vy = V
  4. Нарисуйте три дополнительных вектора (стрелки) на доске и попросите учащихся разложить их на их компонентные векторы. Совет: Каждый вектор является диагональю прямоугольника. Понимание того, как математически определять вершины прямоугольника, очень поможет построению векторов в трехмерной декартовой системе.
    ВЕРШИНА X Y ОПИСАНИЕ
    V = 4, 5 1 начало
    2 4 5 вектор
    3 4 x-компонент
    4 5 y-компонент
  5. Трехмерная декартова система: На доске нарисуйте координатную плоскость X, Y, Z с отметками. Пройдите через шаги построения вектора (V = 3, 2, 4) с помощью прямоугольной призмы (см. совет выше).
    ВЕРШИНА X Y Z ОПИСАНИЕ
    V = 3, 2, 4 1 начало
    2 3 2 4 вектор
    3 3 x-компонент
    4 2 y-компонент
    5 4 z-компонент
    6 3 2 xy-вершина
    7 2 4 yz-вершина
    8 3 4 xz-вершина
  6. Предоставьте учащимся несколько векторных координат (x, y, z) и проинструктируйте их по построению векторов (V, Vx, Vy, и Vz) с использованием декартовой системы координат, как показано. например (10, 10, 10), (5, 10, -5), (1, 3, 8).

ИСХОДНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ

3D моделирование — это инструмент визуализации и аналитики с множеством целей и преимуществ. Моделирование позволяет передавать идеи, структурную осуществимость проектов, которые будут проверяться с помощью симуляций, а детали и сборки должны быть итерационно улучшены до изготовления.

Например, в течение нескольких дней деталь может быть смоделирована с программным обеспечением автоматизированного проектирования (CAD), ее физические свойства могут быть проанализированы с использованием реальных сил, и инженеры могут обновить модель по мере необходимости. Моделирование экономит компании ценное время, деньги и ресурсы и является неотъемлемой частью автомобильной, оборонной, инженерной, модной, архитектурной, энергетической, игровой, развлекательной и медицинской промышленности.

Векторы и плоскости позволяют 2D-компьютерам визуально представлять

3D-среды. Вектор, часто представленный стрелкой, представляет собой геометрический объект с двумя свойствами: длиной и направлением. Плоскость — двухмерная поверхность, которая простирается бесконечно далеко. Рассмотрим декартову систему координат для трехмерного пространства. Система координат состоит из трех пересекающихся, парных перпендикулярных плоскостей. Пересечения этих плоскостей становятся осями для каждого направления: X, Y и Z. CAD часто отображает декартовы плоскости в качестве опорных направляющих. Начальной точкой в CAD является пустое рабочее пространство, которое в случае Onshape отображает трехмерные декартовы плоскости.

Подумайте, как Вы нарисуете первую линии детали в программе CAD, на фронтальной плоскости и начните с начала координат. Недостаточно просто нарисовать линию и двигаться дальше. Вы должны сообщить компьютеру длину этой линии (например, 50 мм). 50-миллиметровая линия, начинающаяся в начале координат, все еще может перемещаться, потому что она не полностью определена. Ей нужно направление (или угол). Только когда эта линия имеет заданную длину и направление, когда она является вектором, она будет полезна в трехмерной модели.

УПРАЖНЕНИЕ ТРИ

3ч мин Исследование
  1. Объясните студентам принципы геометрического и физического моделирования.
  2. Демонстрируя программу CAD, объясните студентам процесс преобразования 2D-эскизов в 3D-объекты (выдавливание, вращение). Дополнительно: Нарисуйте простую форму на доске (например, круг) и спросите учеников, что можно сделать с кругом, чтобы превратить его в разные трехмерные фигуры. Аналогичным образом составите список общих трехмерных фигур (например, сферу, диск, конус, куб, купол) на доске и спросите учащихся, как 2D-формы могут использоваться для моделирования каждой из них.
  3. Покажите учащимся несколько изображений CAD деталей, которые были выдавлены, и несколько вращающихся, и попросите учащихся нарисовать основополагающий эскиз для каждого.
  4. Обсудите дополнительные инструменты, обычно доступные в программах CAD (например, развертка, увязка, закругление и фаска и т.д.), а также возможности рендеринга
  5. Познакомьте учащихся с командной структурой программы
  6. Попросите студентов создать модель
    шестигранного кубика(используя либо точки, либо цифры).
  7. Попросите студентов создать модель кегли для боулинга (подсвечник или кегля) с красными полосками! Дополнительно: Попросите учащихся также создать шар для боулинга и дорожку для боулинга, а также собрать кегли и шар на дорожке.

ИСХОДНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ

3D-моделирование основано на принципах геометрического моделирования и моделирования сплошных тел. Геометрическое моделирование включает в себя представление объектов по уравнениям, тогда как моделирование сплошных тел включает в себя определение значений (длины, углы и другие пространственные отношения) внутри объекта.

Например, компания создала модель для велосипеда. Эта геометрическая модель определяется набором уравнений, так что раму можно масштабировать в зависимости от высоты разных велосипедистов. Как только высота велосипедиста будет известна, геометрическая модель (основанная на уравнениях) может быть преобразована в модель сплошного тела (полностью определенную).

2D до 3D Процесс проектирования 3D-моделирования начинается с 2D эскиза. Рассмотрите цилиндрическую часть, втулку, в модели велосипедной рамы.

CAD-модель в елосипедной рамы. CAD-модель велосипедной рамы с выделением цилиндрической части, называемой «втулкой».

Существует два основных способа моделирования этой втулки. Она может быть выдавлена из круга или прокручена из треугольника. Выдавливание можно рассматривать как «вытягивание» или «растяжение» формы в определенном направлении; вращение — это процесс поворота эскиза вокруг оси.

Типы файлов Существует несколько файлов деталей, которые связаны с файлами CAD: файлы деталей, сборочные файлы, файлы чертежей и файлы, которые могут быть прочитаны 3D-принтерами (файлы .STL). Чертеж основан на детали и изображает 2D вид и размеры детали. Эти чертежи могут быть переданы рабочим, например, которые используют чертеж в качестве руководства для того, что делать. Детали могут быть объединены в группы деталей или сборок.

Пример чертежа , созданного в CAD программе Onshape.

Финишные штрихи

В дополнение к моделированию формы объектов внешний вид объектов также может быть настроен. Модель стеклянной столешницы можно отредактировать, чтобы она выглядела как стеклянная столешница. Можно создать рендеринг стеклянного стола в офисе, с появлением естественного света, проходящего через окна.

УКАЗАНИЯ

  1. 3D-печать Объясните учащимся, как работает стереолитографическая печать (SLA), а также предоставьте демонстрационную версию.
  2. Задача Предоставьте каждому ученику несколько стандартных деталей Опишите студентам следующее занятие: дизайн, 3D-модель и 3D-печать пользовательской детали Lego. Например, это может быть мебель для фигурок, животное или специализированная часть здания.
  3. Ограничения Опишите критерии дизайна:
    • Пользовательская деталь должна быть сочетаемая с фигурой Lego
    • Деталь должна помещаться в куб стороной 40 мм
    • Файл CAD должен быть в метрических единицах
    • Минимальная толщина детали = 2 мм
    • Добавьте дополнительные критерии, соответствующие вашему классу.
  4. Вариант один Позвольте студентам набросать несколько дизайнерских идей.
  5. Дизайн для печати Объясните дополнительные нюансы проектирования для 3D-принтера. Некоторые примеры включают в себя: оптимальную ориентацию деталей, соображения в отношении допусков и роль материала опоры.
  6. Обратная связь Предоставьте студентам обратную связь по дизайну, особенно если дизайн может быть адаптирован для дополнительной поддержки 3D-печати.
  7. Вариант два Попросите учащихся изменить свой выбранный дизайн на основе обратной связи.
  8. Рисуем Lego Попросите учащихся набросать изометрический вид детали Lego, с которой будет работать их пользовательская деталь. Попросите учащихся оставить один пробел для каждого измерения.
  9. Размеры Обеспечьте студентов измерительными инструментами (линейками, шаблонами, микрометрами) для выполнения их чертежей Lego со всеми размерами.
  10. CADПомогайте студентам в процессе изготовления 3D-модели их пользовательских частей
  11. PreForm Помогите учащимся подготовить свои файлы .STL в PreForm для оптимальной печати.
  12. Печать деталей. Обучайте студентов посредством трехмерной печати и последующей обработки их деталей.

УПРАЖНЕНИЕ ЧЕТЫРЕ

30 мин Ретроспектива
  1. Измерения Попросите учащихся измерить все размеры их печатных деталей, используя соответствующие измерительные инструменты и создать маркированный чертеж их детали.
  2. Анализ Ожидается, что не все проектные размеры совпадут с фактическими измерениями. Попросите учащихся выполнить каждый анализ размеров, сравнив их проектные значения с их фактическими значениями и выдвинув гипотезу о причинах расхождений

УПРАЖНЕНИЕ ПЯТЬ

5 мин Закрытие
  1. Ретроспектива Попросите учащихся рассмотреть последствия изготовления точных деталей на машине (3D-принтер), скорость печати, стоимость детали и любые другие релевантные факторы?

Исходные положения

Из-за ряда факторов (принтер, метод печати, стоимость машины, возраст машины) прототипированные детали не будут точно соответствовать их 3D-моделям. Точность принтера может меняться с точки зрения горизонтального разрешения (разрешение XY) и вертикального разрешения (толщина слоя). Чем меньше движения принтер может выполнить на осях X и Y, тем меньше толщина слоя, тем более гладкой и точной напечатанная поверхность. будет. Обратите внимание, что существует компромисс между временем и стоимостью с более высокой точностью. SLA 3D- принтеры могут создавать объекты с высоким разрешением. Их разрешение напрямую связано с оптическим размером пятна лазера, который составляет 140 мкм для Form 2.

Преимуществом 3D-печати является возможность быстрой итерации. После определения различий между конструкциями и фактическими деталями конструкция может быть изменена для улучшения точности детали.

ПЛАН УРОКА FORMLABS

Dodecahedron

Художественное исследование связей между нашим 3D-миром и 2D-методами визуализации

Formlabs «Innovate & Educate Challenge» приглашает преподавателей по всей стране разрабатывать и делиться планами уроков, которые способствуют творческому мышлению и практическому обучению посредством трехмерной печати. Благодаря тем, кто присоединился, мы можем делиться с более широким учебным сообществом бесплатными ресурсами, посвященными знакомству студентов с богатым, захватывающим опытом.

Узнайте больше о нашей растущей библиотеке планов уроков.

Пропустили вызов, но у Вас есть инновационный план уроков, которым Вы хотели бы поделиться? Дополнительную информацию можно найти по адресу formlabs.com/innovate-and-educate-challenge

План урока проверен и представлен:

ПЕДАГОГ

ОРГАНИЗАЦИЯ

МЕСТОРАСПОЛОЖЕНИЕ

Камберленд, Мэриленд, США

КОНТАКТЫ

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Dodecahedron использует комплект 3D-печати, чтобы познакомить студентов с практическими методами перевода трехмерных объектов в двумерное пространство.

Урок охватывает исторические связи с известными мнениями и методами в отношении ортогональных представлений, линейных перспективных чертежей, геометрии додекаэдра, золотой пропорции и последовательности Фибоначчи. Студенты совершат путешествие из предренессансной школы мышления, рассматривая, как вклад Да Винчи сформировал то, как мы изображаем наш мир, к нововведениям, благодаря возможностям 3D-моделирования.

ЦЕЛИ

  • Узнайте о переводе трехмерных объектов в два измерения
  • Узнайте о платоновых твердых телах
  • Узнайте о геометрических пропорциях в природе и в дизайне
  • Узнайте о проективной геометрии

ПРЕДЛАГАЕМАЯ АУДИТОРИЯ

Учащиеся 6-10 классов

ССЫЛКИ ПО ТЕМЕ И ОТРАСЛИ

  • Математика
  • Изобразительное искусство
  • Проектирование

ИНСТРУМЕНТЫ И МАТЕРИАЛЫ

ОБЗОР УРОКА

5 мин Задачи к немедленному выполнению Задача создания эскиза Студенты попытаются перевести свое представление о 3D-печатном додекаэдре в бумажный эскиз.
10 мин Основание Исходная информация Опишите студентам «рационализацию пространства» и ее связи со многими отраслями, включая 3D-моделирование, анимацию, архитектуру, игровой дизайн, изобразительное искусство и технику.
30 мин Исследование Проекции Используя 3D-комплект Dodecahedron Kit, направляйте учеников через построение чертежа более точного додекаэдра. Используйте «проекционный блок», чтобы объяснить принципы ортогональных представлений как способ перевода трехмерного пространства.Золотое сечение Проведите студентов через исследование пропорций (Золотое сечение), присущих додекаэдру и их связи с ортогональными видами. Ознакомьте студентов с построением Золотого сечения и направляйте х, чтобы создать одну грань додекаэдра (пятиугольник).Перспективный чертеж Объясните разницу между ортогональными проекциями и перспективными чертежами. Научите учащихся, как использовать Dodecahedron Kit, чтобы создать перспективный чертеж додекаэдра.
10 мин Ретроспектива Соединение точек. Класс будет делиться своими творениями и обсуждать другие подходы к разработке ортогональных представлений других объектов.
6 мин Закрытие Перспективы Обсудите релевантность 3D-концепций, изученных на этом уроке, в понимании нашего мира и в стимулировании инноваций во многих отраслях.

УПРАЖНЕНИЕ ОДИН

5 мин Задачи к немедленному выполнению
  1. Раздайте один 3D печатный додекаэдр каждому учащемуся (или группе студентов).
  2. Проведите интерактивную групповую дискуссию касательно геометрии додекаэдра.
  3. Объясните, что процесс построения объектов преобразует трехмерное пространство в двумерное пространство.
  4. Предложите студентам нарисовать додекаэдр, используя 3D-печатную модель в качестве образца. Советы: Будьте обнадеживающими, это сложная задача. Подумайте о подсказках, которым Вы их научите или «трюках» для построения трехмерных фигур.
  5. Приведите примеры того, почему способность переводить трехмерные геометрии в два измерения — важный навык.

Геометрия и история додекаэдра

Додекаэдры являются одним из пяти платоновых твердых тел, описанных 2400 лет назад греческим философом Платоном. Они характеризуются краями одинаковой длины и лицами одинаковой формы и являются строительными блоками нашего трехмерного мира. Додекаэдры имеют 20 ребер равной длины и 12 пятиугольных граней. Другие платоновые твердые тела: куб, тетраэдр, октаэдр, икосаэдр.


УПРАЖНЕНИЕ ДВА

10 мин Основание
  1. Просмотрите эскизы учащихся и отметьте, что многочисленные ребра и грани додекаэдра могут сделать форму запутанной для построения.
  2. Опишите, что художники доренессансной эпохи также испытывали трудности в переводе трех измерений в двумерное пространство. Покажите и обсудите картину Лоренцетти.
  3. Покажите студентам рисунки додекаэдров двух художников (да Винчи и Дюрера).
  4. Обсудите взаимосвязь геометрии, естествознания и искусства, используя в качестве примера сотрудничество между Пачоли и да Винчи
  5. Представьте концепцию «рационализации пространства» и «проекционной геометрии» в контексте «перспективной машины» Дюрера.

Влияние Ренессанса

Ренессанс (1300 — 1600) был переходным периодом для понимания того, как представлять 3D-объекты в 2D. Картина Амброджо Лоренцетти изображает нереалистичную перспективу. Художники и математики эпохи Ренессанс, тем не менее, работали вместе, чтобы понять и изобразить трехмерное пространство. Среди этих художников был Леонардо да Винчи, который подготовил рисунки платоновских тел для математика Лука Пачоли. Точно так же Альбрехт Дюрер был очарован связью геометрии, естествознания и искусства. Художники, такие как Дюрер, обнаружили, что трехмерное пространство можно спроектировать на 2D-поверхности предсказуемым образом. Его образ художников, использующих «перспективную машину», иллюстрирует один способ «рационализировать пространство». Это было началом проективной геометрии, которая используется во многих областях STEAM и по сей день.

УПРАЖНЕНИЕ ТРИ

30 мин Исследование
  1. Помогите ученикам создать свои наборы с додекаэдром посередине и с ацетатным листом («Плоскость изображения»), прикрепленным к стороне куба («Проекционный блок »), который перпендикулярен столу. Закрепите Проекционный блок на столе лентой.
  2. Попросите учащихся удерживать маркер в их основной руке, а Eyepoint Stick — в другой руке.
  3. Попросите учащихся взглянуть на додекаэдр на уровне глаз, удерживая Eyepoint Stick вертикально и на полпути между их глазами и плоскостью изображения.
  4. Попросите учеников закрыть один глаз, выровняйте верхнюю часть Eyepoint Stick с вершиной додекаэдра и тщательно перенесите додекаэдр на плоскости изображения.
    Проективная геометрия — это процесс перевода трехмерного объекта на двумерную плоскость.
    Ортографические проекции — это один из способов использования проективной геометрии. Вид или «проекция» додекаэдра различаются в зависимости от угла обзора. Когда додекаэдр находится внутри Проекционного блока, есть три различных параллельных вида — по одному на измерение. Это объясняет, почему для описания трехмерного объекта требуется три ортогональные проекции
    Линейная перспектива — это еще один способ использования проективной геометрии. Этот метод использует коническую проекцию, а не параллельную проекцию для преобразования 3D в 2D. Линейная перспектива помогает художникам подражать тому, что видит человеческий глаз.Художники эпохи Возрождения использовали оба метода в качестве инструментов для изображения трехмерного пространства способами, которые раньше никогда не были возможными.
  5. Просмотрите чертежи конической проекции учащихся.
  6. Объясните учащимся, что полные ортогональные проекции должны позволять создать объект в физической форме. Спросите студентов, как они подходят к созданию точных ортогональных проекций.
  7. Используйте измерительные палочки, чтобы привести реальный пример последовательности Фибоначчи и Золотого сечения..
  8. Попросите студентов сгруппировать свои Измерительные палочки по длине. Есть две маленькие (s), три средних(m) и две большие (l) палочки.
  9. Изучите со студентами взаимосвязь между последовательностью Фибоначчи и Золотым сечением.s + s = m аналогично 1 + 1 = 2
  10. Спросите студентов, какова будет следующая длина палочки в последовательности.s + m = l
  11. Попросите учащихся найти пропорции Золотого сечения o в додекаэдре.s = ребро додекаэдраm = диагональ пятиугольной граниl = расстояние между центрами пятиугольника
  12. Укажите некоторые примеры и применения в реальном мире Золотого сечения.Golden Ratio Геометрия пятиугольников и додекаэдров связана с Золотым сечением, феноменом, о котором друг Леонардо, Лука Пачоли, написал целую книгу. На протяжении столетий художники, математики и ученые считают это число очень интересным из-за его повсеместного присутствия в природе.Последовательность Фибоначчи Золотое Сечение связано со специальной последовательностью чисел, в которой Вы начинаете с двух чисел, и каждое последующее число равно сумме двух предыдущих чисел.например 1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21, 34, 55, 89,…По мере продвижения последовательности результат деления одного числа в последовательности на предыдущее (например, 89/55) сходится на иррациональном числе, phi = 1,618 …, которое называется Золотым сечением.Самоподобие — ключевое свойство Золотого сечения. Числа в последовательности Фибоначчи имеют эти общие пропорциональные отношения.
  13. Попросите учащихся сделать два разных золотых прямоугольника с помощью измерительных палочек. Изучите соотношение с последним упражнением.
  14. Проведите учеников по построению золотого прямоугольника, используя компас и линейку
    • Установите компас в радиус ‘r’
    • Нарисуйте круг радиусом‘r’
    • Используйте линейку, чтобы нарисовать квадрат в верхнем правом квадранте круга
    • Используйте линейку, чтобы найти среднюю точку на нижней стороне квадрата.Проведите учеников по построению золотого прямоугольника, используя компас и линейку. Используйте линейку, чтобы соединить эту середину с верхним правым углом квадрата
    • Установите компас на расстояние последней нарисованной линии. Нарисуйте новый круг, с началом в предыдущей средней точке от шага ‘d.’
    • Протяните нижнюю сторону квадрата к правой стороне нового круга. Затем нарисуйте две отсутствующие стороны Золотого прямоугольника.
  • Представьте две ортогональные проекции додекаэдра для студентов (Боковая и Верхняя в этом примере).
  • Объясните, как две ортогональные проекции могут быть использованы для создания линейной перспективы додекаэдра. Пояснение ортогональной проекции «Проекция плоскости изображения» показывает пересечение двух видов (сверху и сбоку) того же додекаэдра. «Плоскость изображения» получает коническую проекцию. В этом случае есть две плоскости изображения: одна с бокового вида и одна с фронтального вида. В каждом из двух видов точки додекаэдра переводятся на проекцию плоскости изображения. Именно пересечение этих представлений освещает 2D-изображение, «линейный перспективный чертеж», 3D-додекаэдра.
    Редуктор 3D-смоделированный в программном обеспечении CAD.
  • УПРАЖНЕНИЕ ЧЕТЫРЕ

    10 мин Ретроспектива
    1. Контролируйте работу учеников, их понимание того, что такое додекаэдр и как Проекционный блок позволил им создавать ортогональные проекции, которые затем помогали в создании линейного перспективного чертежа.
    2. Обсудите со студентами трудности при создании перспективного представления более сложныхобъектов и ландшафтов.
    3. Обсудите, как сегодня обрабатываются 3D-данные: компьютерное проектирование (CAD), 3D-сканирование, создание модели на основе фотограмметрии. Достижения в области компьютеров и программного обеспечения значительно улучшили двусторонний перевод между двумерными и трехмерными объектами.
    4. Выделите следующий шаг, на котором 3D-печать позволяет оживить трехмерные модели!

    Интересный факт Так же, как программное обеспечение 3D-печати создает 2D-сложенные слайды трехмерных деталей, 500 лет назад Альбрехт Дюрер также исследовал эту концепцию «срезов» как способ создания точных перспективных рисунков людей.

    УПРАЖНЕНИЕ ПЯТЬ

    5 мин Закрытие
    1. Проведите мозговой штурм со студентами, обсудите профессии, которые могут потребовать знаний 3D пространства.
    2. Опирайтесь на идеи студентов, путем ссылки на дисциплины, которые относятся к этим карьерам. Некоторые примеры курсов: искусство, информатика, инженерия, геометрия, деревообработка, машинный цех, фотография, игровой дизайн и многое другое.

    Мы надеемся, что этот план уроков был полезным взглядом на применение настольных SLA в классе! Если Вы заинтересованы в том, чтобы перенести план в свой класс, загрузите файл .STL для комплекта Dodecahedron Kit.

    Контакты

    Официальный дистрибьютор Formlabs в России и странах таможенного союза — iGo3D Russia.

    3D-технологии в нашей жизни

    Сотни тысяч самых разных компаний в мире используют технологии объемного компьютерного моделирования для проектирования, дизайна и производства объектов любого уровня сложности: от упаковки газированных напитков до новейших самолетов. Причем для их создания используется одно и то же ПО, позволяющее создавать трехмерные цифровые макеты будущих предметов и процессов.

    Например, с помощью ПО для реалистической симуляции физических процессов можно скорректировать маршрут самолета таким образом, чтобы при заходе лайнера на посадку шумовому загрязнению не подвергались охраняемые окружающие аэропорт территории.

    Раньше инженеры обходились двухмерными чертежами, но они не способны в полной мере передать устройство таких сложных механизмов как, скажем, летательные аппараты. Более того, для каждого ракурса требуется отдельный чертеж, а значит и отдельный лист бумаги.

    Техническая документация Boeing 737 представляет собой стопку бумаги высотой в 1 метр. Для Boeing 787 это всего один DVD.

    Трехмерные цифровые макеты лишены недостатков бумажных чертежей: они просматриваемы под любым углом, позволяют рассмотреть каждую мельчайшую деталь конструируемого объекта и по-настоящему мобильны: цифровые прототипы отображаются практически на любых современных устройствах, оснащенных веб-браузером, и не требуют распечатки на бумаге. То есть, помимо предоставления дизайнерам и инженерам новых возможностей, 3D-модели очень экологичны.

    В настоящее время есть несколько лидеров в области CAD/CAE –систем (пакеты программ для автоматического проектирования анализа и моделирования объектов и процессов – прим. ред.). Это французская Dassault Systèmes, американская Autodesk, немецкая Siemens PLM Software.

    Разнообразием клиентов может похвастать и Siemens PLM: немногие знают, что у отечественных самолетов «Су», американских автомобилей Ford и бытовой химии Procter & Gamble найдется что-то общее.

    Если вы можете симулировать на компьютере любые объекты — транспорт, предметы обихода и так далее — то вы можете симулировать жизнь, а в перспективе – сделать ее лучше, считает Маршеди.

    По его мнению, когда произошла катастрофа в Фукусиме и компания-владелец АЭС не смогла предугадать дальнейшие развитие ситуации, с помощью трехмерного моделирования можно было бы построить план эвакуации населения, рассчитать возможные масштабы радиационного загрязнения. Однако эти приемы использованы не были.

    Очень эффектно смотрится один из инструментов 3D-инжиниринга Dassault Systèmes – специальная комната в штаб-квартире компании, стены и пол которой состоят из мультимедийных экранов, на которые передается трехмерное изображение. Эта комната создавалась для того, чтобы результат виртуального моделирования можно было если не пощупать руками, то хотя бы осмотреть изнутри. Надев специальные очки, оснащенные многочисленными датчиками, архитектор, дизайнер и заказчик могут одновременно оценить цифровую модель, выявить недостатки и договориться о том, что следует делать дальше.

    Такая 3D-комната не требует сверхсовременного оборудования, ее работу обеспечивают 7 обычных ПК. Каждый компьютер нужен для того, чтобы подавать фрагмент изображения на один из семи проекторов, и эти проекторы – самая дорогостоящая часть всего комплекса. Виртуальную среду создает специальное ПО.

    Однако подобная комната не эксклюзивна для французского разработчика, это уже своеобразный стандарт для лидеров индустрии.

    Способов отображения 3D объектов в современном мире очень много – от стандартного уже стерео до голографии, дополненной реальности и контроллера Kinect, – рассказывает Анастасия Морозова, директор по маркетингу компании Autodesk. – Все эти технологии сейчас находятся на волне пользовательского интереса. Они демонстрировались на недавно прошедшем «Autodesk Форум».

    Так, по словам Морозовой, игровой конроллер Kinect компании Microsoft активно используют в 3D-проектировании: интегрировав в нее программную оболочку EV Environment, производитель может демонстрировать результаты 3D-моделирования так же, как в «черной комнате» – жестами. Система камер, действующих по технологии motion capture, «захватывает» линию скелета человека, чтобы затем воспринимать шаги, повороты, кивки головой и взмахи руками как команды для управления цифровым макетом, спроектированным в 3ds Max.

    К переводу контента в 3D-формат также приложила руку компания NVIDIA, известная во всем мире своими графическими чипами. Профессиональные видеокарты Quatro были разработаны совместно со специалистами Autodesk специально для инженеров и конструкторов, использующих ПО для 2D- и 3D-моделирования. Для домашних пользователей (помимо готовых ПК 3D Ready) существует целый ряд аксессуаров 3D Vision™ для модернизации уже имеющихся машин. Это и беспроводные очки с активным затвором, и высокопроизводительные видеокарты GeForce, созданные специально для обработки трехмерного контента, и стереоскопические экраны, изображение на которых обновляется с частотой 120 Гц. Специалисты NVIDIA утверждают, что такая частота обновления экрана обеспечивает максимально реалистичный эффект погружения в декорации фильма или в игровой процесс.

    3D-технологии — всё по этой теме для программистов

    Когда в 2013 году я пришел в сферу 3D-печати, я не знал о ней буквально ничего. За спиной у меня не было инженерного образования, только технический вуз, опыт в предпринимательстве, веб-дизайне и IT.

    Погружался в тему я самостоятельно и, если глубоко не вдаваться в детали, то всю информацию смог получить двумя путями:

    1. Изучение теории и сотен сайтов
    2. Общение с экспертами индустрии в России и за рубежом

    Кажется, я только что коротко ответил на вопрос, который стоит в заголовке. Но не все так просто. Поработав в индустрии, я могу поделиться своим опытом и рассказать, кому и зачем нужна 3D-печать, а также какие профессии считаются самыми «горячими».

    Имея за плечами большой опыт, полтора года назад мы открыли в США компанию DigiFabster. Сейчас она работает с сотнями организаций, оказывающих услуги 3D-печати в Германии, Великобритании, Мексики, Австралии и других странах мира.

    Что касается России, здесь довольно специфичный рынок. У нас как факт почти отсутствует сфера инженерного прототипирования (в отличие, например, от Германии или США, где роль автомобильной и авиационной отрасли огромна). Зато технологии 3D-печати применяются в сферах стоматологии, ювелирного дела, макетирования и рекламной продукции.

    Одна из причин отсутствия массового спроса на 3D-печать – недостаток опыта у клиентов. Нужно выстраивать мостик между производствами и клиентами. А для этого нужны хорошие специалисты.

    Вот почему я решил написать этот материал. Если вам интересна индустрия, но вы не знаете, с чего начать – этот текст будет полезен.

    3D моделлер или программист?

    Не могу определиться кем сатать: моделлером 3D или программистом. Не люблю математику, но люблю рисовать. Можно ли стать программистом если иметь базовые знания в математике. А рисовать у меня хорошо получается. И вообще, в российской гейминдустрии кого больше не хватает моделлеров или программистов? Или тех и тех. И ещё. если посмотреть с точки зрения финансов. Есть программист(средний) и моделлер(средний). Вопрос: кто будет больше получать? 😉

    Zeliboba
    Отдаю свои голос в сторону программирования!
    ИМХО: Умнее будешь! Но жизнь будет немного тяжелее.

    Zeliboba
    Образование программисту получить намного проще, чем моделеру, а получать он будет больше. Кроме того, программист в случае каких-то проблем, может уйти в другую индустрию. Моделеру, который всю жизнь занимался играми, куда-то уйти намного сложнее.

    Зато к программированию нужно быть головой предрасположенным 🙂 а то понаблюдаешь иногда. кхм.

    Если возникают вопросы «моделлером 3D или программистом», то это значит что точно не программистом и маловероятно моделлером. Лучше всего в такой ситуации стать юристом или на крайняк философом.

    LFlip хе, примерно это и хотел написать.

    Если не можешь определиться — то ни тем, ни тем. Выбери то что больше нравится.

    Zeliboba
    Лутше сиди дома и бухай как я ! 🙂

    Занимайся и тем и тем. Одно другому не мешает.

    JekaX
    >Лутше сиди дома и бухай как я ! 🙂
    Хех, лучше иди на улицу и там бухай с друзьями!
    Веселей будет! А так в чем прикол-то? сидеть дома, одному бухать?

    я моделлер и программист, пишу плугины под макс, приходится самому рисовать модели которые экспортирую, моделлеры не всегда знают как надо делать под кокретный двигатель, приходится их учить как надо делать,
    сам пишу двигатель в свободное время уже 4 года — тренирую свой скил в с++ и 3д, а вообще хочу стать моделлером-аниматором, но программисткой работы хватает, потому что моделлер без программ-тулсов как без рук, поэтому больше времени уходит на программинг, зато потом комфортно всё моделируется быстро и качественно
    JekaX
    я тоже бухаю когда прога не идёт и нет идеё но зато когда на утро приходит в голову светлая мысль бухать некогда — надо скорее реализовывать

    так и живу — проживу всю жизнь и умру

    vc++, opengl, 3d, death

    ELECTRIC
    чушь это. И тем, и другим быть нельзя. И моделерам, и програмерам постоянно надо учиться, иначе ты ничего не стоишь. Везде успеть нельзя.

    -=InQ=-
    да, верно, нельзя
    это у меня только так сложилось
    иногда я рисую плугинами которые пишу — вот и везде успеваю,
    дезайнер с умением программировать для себя что нужно — это норма, многие 3д моделлеры — аниматоры пишут скрипты в мая или максе — то же самое
    это современная необходимость что бы получить все возможности 3д

    да я конечно больше программер,
    но когда сажусь рисовать что-то, то изучаю за день и вот — я уже современый дизайнер
    с++ SDK помогает мне лучше понять, что можно нарисовать в 3д редакторе

    найди такого же человека ,который на распутье — бухайте — и пишите игры

    3Д — технологии в образовании

    Рубрика: Педагогика

    Научный журнал «Студенческий форум» выпуск №8(8)

    3Д — технологии в образовании

    Высокие технологии с каждым годом проникают все глубже и глубже в нашу повседневную жизнь общества. Мультимедийные, интерактивные, мобильные и 3D-технологии создали так называемый Digital-мир с новыми возможностями коммуникаций и современной цифровой средой, которая стала «родной» и привычной для нынешних учеников.

    Более 95% российских школьников обладают различными современными высокотехнологическими «гаджетами»: компьютерами, планшетами, смартфонами с круглосуточным доступом к интернету.

    Могла ли остаться в стороне российская система образования?

    Ответ очевиден. Учебный процесс в настоящее время не обходится без использования интерактивного и мультимедийного оборудования. Вместе с тем, высокая скорость развития технологий и соответственно их короткий цикл жизни ставят перед образованием новые вызовы в борьбе за привлечение и удержания внимания учеников к процессу обучения. Современным направлением в образовательных технологиях, отвечающим всем требованиям и обладающим огромным потенциалом является 3D-технология.

    Данная технология позволяют разнообразить привычные уроки и внеурочные занятия, сделать образовательный процесс эффективным, интересным и визаульно-объемным. Применение 3D-контента в классе дает возможность наглядно объяснять учащимся школьную программу, что способствует полному «погружению» в тему изучаемого предмета и позволяет мобильно переходить от целой структуры к отдельным ее элементам и наоборот.

    Пользователи 3D имеют высокие возможности для детального изучения различных внешних и внутренних характеристик таких моделей, как нервная или пищеварительная система. Учащиеся могут самостоятельно разъединять мышцы по слоям и проникать внутрь клетки, убирать внешние оболочки для детального изучения внутренностей объекта, а также ставить собственные метки на отдельные части для более глубокого изучения объекта. Интерактивность является важным методом обучения, так как биологические объекты и химические или физические процессы очень трудно визуализировать.

    Сегодняшний день заставляет по-новому взглянуть на мир, представляемый нам с помощью разного рода технических и научных достижений. Применение в практике таких современных технологических новинок в образовательной деятельности, даст возможность эффективнее предоставлять тот или иной материал, который невозможно продемонстрировать в реальности.

    Среди педагогов, есть учителя – новаторы, которые внедряют новые технологии и пытаются нести их в более широкие массы, но в результате всегда натыкаются на стену непонимания и неодобрения.

    Сегодня на педагогов обрушивается большой поток современных технологических новинок, научных инноваций, начиная с нанотехнологий, заканчивая банальными информационно-коммуникационными технологиями, которые оказывают влияние, как на все области преподавания.

    Хотелось бы обратить внимание на процессы визуализации в образовании, а точнее на процесс представления графической информации. Сегодня трехмерное моделирование (или 3D-моделирование) уже не является новинкой, но еще 5–7 лет назад бурно шли споры среди педагогов-теоретиков и практиков: нужна ли эта технология, и как её применять. Время решило всё само и показало нужность и эффективность данного направления визуализации. Теперь педагогам-методистам приходится разрабатывать и придумывать различные методики и технологии для применения 3D-моделей и объектов в образовательном процессе, и никто не задаёт вопрос: «Зачем это нужно?» [1; 5; 6].

    Но прогресс не стоит на месте и предлагает новые технологии на вооружение педагогам-новаторам. Выходит на новый виток технология быстрого прототипирования (RP — rapid prototype), которая начала развиваться всего лишь 5 лет назад, но из-за дороговизны оборудования оставалась уделом только крупных коммерческих предприятий [4]. Сегодня данные технологии создания прототипа изделия значительно подешевели и «шагнули» за рамки предприятий в повседневное использование и, что закономерно, в образовательное учреждение.

    С внедрением и применением устройств быстрого прототипирования стало возможным смоделировать полный цикл создания любого изделия, проиллюстрировать жизненный цикл от этапа проектирования до этапа изготовления. Увидеть будущую модель, а в некоторых случаях и реальную не только на экране монитора, но и в твердой копии – что является бесценным подспорьем для преподавателя как в области развития наглядности учебного процесса, так и в области мотивации и в процессе овеществления продуктов труда.

    Рассматривать применение технологии быстрого прототипирования в образовании можно с разных точек зрения: педагогической, методической и технологической. Технология прототипирования заключается в использовании 3D-принтера, для создания прототипа любого объекта.

    В поддержку применения данной технологии в образовательном процессе выступают Федеральные государственные стандарты нового поколения [2]. Если рассматривать требования к подготовке будущих выпускников, то можно увидеть во ФГОСах те компетенции, которые отвечают за формирование вышеупомянутых знаний.

    Использование 3D-принтеров «тянет» за собой целую вереницу необходимых знаний в моделировании, физике, математике, программировании. 3D-печать – это мощный образовательный инструмент, который может привить ребёнку привычку не использовать только готовое, а творить самому.

    Вот две основные выгоды, которые имеет образование от внедрения данной технологии в образовательный процесс:

    · учитель сам создаёт трёхмерные наглядные пособия, без которых сложно понять материал;

    · учащиеся могут самостоятельно разрабатывать 3-Д модели и воплощать их в жизнь с помощью своих конструкторских и дизайнерских идей.

    Когда 3D-принтер в российской школе станет таким же привычным инструментом, как компьютер или интерактивная доска? На этот вопрос нельзя дать конкретного ответа, но в некоторых образовательных учреждениях Тюменской области уже появились кружки «Школа одаренных», где на занятиях используется 3D-принтер.

    Астраханские школьники тоже используют 3D-печать в Региональном школьном технопарке от Астраханского инженерно-строительного института. Эта организация работает со школами Астраханской области, и увлечённые технологиями дети имеют шанс приобщиться к высоким технологиям, работая над групповыми проектами по робототехнике и дизайну.

    Пионеры в деле приобщения детей и взрослых к 3D-печати – хакспейсы (hackerspace), создают специальные творческие пространства для тех, кто увлечён высокими технологиями: электроникой, IT, роботами и т.д. Такие пространства есть уже в крупных городах Российской Федерации, таких как Москва, Санкт-Петербург, Казань, Екатеринбург. Например, в Екатеринбурге прошёл городской техномарафон по сборке 3D-принтеров, организованный хакспейсом «MakeItLab». Такой марафон прекрасно доказывает и детям и родителям, а также учителям, что технология, которая многим кажется сказкой, на самом деле может быть освоена каждым.

    Естественно и город Абакан не обошелся без появления 3D – принтера в школе. В этом году в рамках итогового индивидуального проекта, учащийся 9 класса Белостоков Павел, под моим руководством, собрал 3D-принтер. На следующий год мы планируем использовать 3D- печать на уроках, внеурочных занятиях и внеклассных мероприятиях. Реализовывать и воссоздавать процессы, которые невозможно увидеть.

    3D технологии

    Технологии 3D это один из краеугольных камней современных информационных технологий. Сегодня разработка любого изделия или продукта, невозможна без применения компьютерного моделирования и дизайна, основанного на этих технологиях. Это позволяет проработать все детали изделия, увидеть как оно будет выглядеть в реальных условиях в сопряжении с другими элементами, позволяет быстро напечатать изделие или его физическую модель, с помощью технологий 3D печати.

    Завтра используя технологию 3D печати мы сможем строить дома, получать искусственные человеческие органы и в принципе создавать и печатать в локальных условиях любые изделия и материалы со своей молекулярной структурой. Например ремонтному сервису не нужно будет заказывать и ждать (или держать на складе) различные запчасти. Просто надо будет найти изделие по каталогу и напечатать его на своем 3D принтере. Хорошо такое будущее показано в знаменитом фильме «5 элемент», где по сохранившемуся после катастрофы маленькому фрагменту тела инопланетянина, печатают полностью его тело.

    Таким образом компетенция использования 3D технологий важна для любых инженеров, архитекторов, любых дизайнеров (включая интерьер, одежду, ювелирные украшения), строителей, медиков и многих других профессий. Да и вообще использование 3D технологий хорошо активизирует левое полушарие мозга, ответственное за пространственную ориентацию, воображение, интуицию и творческие способности человека. Поэтому эти занятия очень рекомендуется школьникам, также как и рисование, лепка и игры с конструктором в дошкольном возрасте. Все больше и больше школ покупают и получают 3D принтеры, таким образом ребенок имеет возможность сразу увидеть и пощупать результаты своей работы.

    Недавно в июле 2020 онлайн школа 3D графики провела полезный вебинар, посвященный профессиям в 3D сфере — 3D профессии — обзор зарплат, обязанностей и особенностей специальностей. Важно для всех кто видит себя в этой области. Однако, как я уже сказал, компетенции в 3D технологиях важны не только людям, которые посвящают себя этой профессии, но и любому современному инженеру, дизайнеру и др.

    Каким же образом начинать освоение этих технологий?

    3D технологиях используется несколько ключевых принципов построения объектов. Наиболее используемые это методы твердотельного моделирования и полигонального моделирования. Твердотельное моделирование это моделирование на основе примитивов твердых тел, каждый из которых характеризуется формой, размерами, точкой привязки и ориентацией, математическим описанием. Это позволяет делать различные логические операции с элементами объектов: объединение, пересечение, вычитание и т.д.

    Полигональное моделирование — это когда объекты формируются с помощью полигональной сетки, состоящей из многих полигонов- поверхностей — трехугольников, четырехугольников и больше.

    Бесспорный лидер на рынке программ для 3D моделирования и проектирования компания Autodesk. Такие всем известные профессиональные продукты как AutoCAD, 3Ds Max, Fusion 360, Invertor, Revit и другие созданы этой компанией. Хороший обзор компании по ее продуктам вы можете посмотреть на сайте.

    Наиболее просты для понимания и освоения методы твердотельного моделирования. Я бы порекомендовал начинать освоение 3D технологий уже в начальной школе. Здесь ребенок может начать использовать и учиться работать в одной из двух 3D сред начального уровня. TinkerCAD от компании Autodesk и SketchUp компании Trimble Navigation. Обе среды бесплатные.

    Для более серьезной работы в средней школе в режиме конструирования и технического дизайна предлагается использовать программное обеспечение Компас 3D и новое универсальное приложение AutoDesk Fusion 360. Вполне возможно начинать такую работу с 8-9 класса. Более подробно рекомендации по программе Fusion 360 на следующей странице.

    Кроме этих 3 основных программ для изучения школьниками, стоит отметить еще несколько профессиональных 3D приложений, которые стоит рассматривать тем, кто хочет развиваться в направлении 3D моделирования…

    Это конечно же самая известная на сегодняшний день профессиональная программа для 3D дизайна 3DS Max — полнофункциональная профессиональная программная система для создания и редактирования трёхмерной графики и анимации.

    Также как и Fusion эта программа имеет бесплатную образовательную лицензию для учащихся и преподавателей. 3DS Max можно изучать везде. В Интернете представлено огромное количество ресурсов, выпускается много книг. Для изучения этой среды я бы порекомендовал современную и продвигающую себя школу Никиты Ивановского. https://visschool.ru . Здесь есть курсы «6 ступеней 3D мастерства», которые включают как платные, так и бесплатные курсы. В частности можете посмотреть на программу первой ступени.

    Другая широко известная среда 3D моделирования это Blender. Она популярна тем, что это бесплатная программа — свободное и открытое среда для создания трехмерной компьютерной графики, включающий в себя средства моделирования, анимации, рендоринга, постобработки и монтажа видео со звуком, а также для создания интерактивных игр. То есть эта среда имеет функциональность аналогичную коммерчески профессиональным программам. Скачать ее можно с http://blender.download-windows.org/

    В связи с большой функциональностью, программа имеет сложный многооконный интерфейс и имеет репутацию программы, сложной для изучения. Практически каждая функция имеет соответствующее ей сочетание клавиш, и учитывая количество возможностей, предоставляемых Blender, каждая клавиша включена в более чем одно сочетание (shortcut). Это одна из сложностей программы.

    Тем не менее в Интернете присутствует огромное количество ресурсов по изучению Blender. Прежде всего это большое количество выпущенных книг. Много книг на английском языке и есть несколько на русском. Хорошая подборка материалов включая учебное пособие есть на сайте Usemind

    Хорошую подборку книг по теме можно найти сайте Mexalib , а также на русском сайте проекта Blender — http://www.3d-blender.ru/p/3d-blender.html , здесь же есть и видеоуроки. Здесь также есть подборка уроков — 33 лучших бесплатных урока на Blender 3D

    Кроме того огромное количество уроков есть в Youtube. В частности хорошая серия уроков компании Create.ru

    Успехов вам в освоении 3D технологий!

    Добавить комментарий