Применение CAD-систем и технологий 3D-печати в процессе обучения

Библиографический список

1. Карманов А.Г., Кнышев А.И., Елисеева В.В. Геоинформационные системы территориального управления: учеб. пособие. - СПб.: Университет ИТМО, 2015. - 121 с.

IDENTIFICATION OF THE BASIC PRINCIPLES OF THE GEOINFORMATION SYSTEMS ORGANIZATION FOR DETERMINING

THE FEATURES OF THEIR DESIGN

Istratova E.E., Candidate of Technical Sciences Lastochkin P.V., Head of Technical Support Department Evtushenko A.Y., Student

Novosibirsk State University of Architecture, Design and Arts

Abstract. The article presents the results of the analysis of the main characteristics of domestic and foreign geographical information systems, on the basis of which their classification was developed and the design features of this class of information systems were determined.

Keywords: geographical information systems, development of geoinformation systems, design features of geoinformation systems.

УДК 378.14

ПРИМЕНЕНИЕ CAD-СИСТЕМ И ТЕХНОЛОГИЙ 3D-ПЕЧАТИ

В ПРОЦЕССЕ ОБУЧЕНИЯ

Ласточкин П.В., начальник отдела технического обеспечения Катковский С.М., преподаватель

Новосибирский государственный университет архитектуры, дизайна и искусств

Аннотация. В статье рассматривается внедрение и применение CAD-систем и технологий трехмерной печати в образовательный процесс вузов и детских студий проектирования и творчества.

Ключевые слова: трехмерное моделирование, проектирование, CAD-системы.

Развитие детского и молодежного творчества является одной из важных ступеней на пути к образованию и росту личности. На сегодняшний день ведутся активные работы по привлечению детей и молодежи в различные кружки, секции, социальные объединения и творческие студии, кроме того, не стоит забывать и об образовательном процессе в высших учебных заведениях, для которых направление творчества напрямую связанно с их будущей профессиональной деятельностью. В связи с этим встает необходимость внедрения, развития и дальнейшего сопровождения современных информационных технологий и инструментальных средств в процесс обучения.

Одним из перспективных направлений в области проектирования (данное направление напрямую относится к видам творческой деятельности) является применение трехмерной печати. Готовая SD-модель заменяет привычные макеты объектов, архитектурных сооружений и может служить полноценной деталью, необходимой при создании различных проектов в дизайнерском и прикладном искусстве. Направление трехмерной печати возникло в 1980-х гг. и продолжает стремительно развиваться. На данный момент времени уже известны и широко применяются следующие технологии:

1) фотополимерная технология: стереолитография (SLA, SL), масочная стереолитография (SGC), цифровая световая проекция (DLP). В основе данной технологии лежит следующий принцип: платформа печати находится в жидком фотополимере. Лазер или проектор посредством света отверждает в необходимом месте полимер, тем самым формируя слой. Затем платформа опускается, жидкий полимер покрывает отвержденный слой, и весь процесс повторяется до тех пор пока не будет достигнут необходимый результат;

2) спекание порошков: выборочное лазерное спекание (SLS), выборочная лазерная плавка (SLM), выборочное тепловое спекание (SHS), электроннолучевая плавка (EMB, EBF3), прямое лазерное спекание металлов (DMLS). Принцип заключается в том, что материал в виде порошка спекается под воздействием тепла, излучаемого лазером или любым другим источником. При этом неспеченный порошок является, своего рода, опорой для спеченного, что позволяет добиться печати без дополнительных опорных структур;

3) добавление связующего в порошок: струйная трехмерная печать (3DP), цветная струйная печать (CJP). Данный способ является подобным предыдущему, однако вместо тепла лазера используются связующий дозированный клей. Технология напоминает струйную печать обычного принтера. Главным достоинством такой технологии является возможность параллельного добавления красителей, что позволяет получать объекты с раскрашенной поверхностью, которые могут быть полезны в архитектурном проектировании;

4) послойное добавление материала: многоструйное моделирование (MJM), моделирование послойным наплавлением (FDM), изготовление методом ламинирования (LOM). Название данной технологии говорит само за себя, материал, который может быть разного физического свойства (например,

бумага, жидкий пластик, бетон), формирует модель слой за слоем снизу вверх, при этом для некоторых объектов создаются специальные поддерживающие опоры [1].

Перечисленные технологии, несомненно, являются мощным помощником в проектировании и разработке моделей и макетов в архитектурном и прикладном искусстве в современном мире, однако их существование невозможно без специальных инструментальных сред моделирования и систем автоматизированного проектирования (далее - САПР).

САПР представляют собой комплекс технических, алгоритмических, программных и информационных средств, направленных на автоматизацию и организацию проектной деятельности. Немаловажной составляющей САПР является программное обеспечение, которое носит название CAD-систем (Computer Aided Design). Наиболее известными средами CAD являются такие программы, как AutoCAD, Inventor (Autodesk), SolidWorks, КОМПАС (АСКОН). Сравнение перечисленных сред не раз уже было произведено. Стоит отметить, что у каждой из них есть свои преимущества и недостатки. Однако все упомянутые среды и САПР, в рамках которых они существуют, обладают необходимым для проектировщика инструментальным набором.

Таким образом, можно сделать вывод, что использование систем проектирования и компьютерного моделирования совместно с трехмерными технологиями печати позволяет облегчить и разнообразить процесс создания архитектурных, дизайнерских и инженерных объектов.

Как говорилось ранее в данной статье, развитие направления творческой деятельности среди молодежи и детей является важной социальной составляющей. Таким образом, встает вопрос о необходимости внедрения современных технологий, описанных выше, в процесс образования и саморазвития. И в этом направлении уже ведутся продуктивные работы.

В рамках деятельности Студии проектного творчества при Новосибирском государственном университете архитектуры, дизайна и искусств (далее -НГУАДИ) были разработаны и внедрены программы курсов «Компьютерная графика» и «SD-печать». В данном курсе абитуриентам была поставлена задача разработать прототипы моделей легкой промышленности (объекты массового потребления): сумки, одежду, обувь и аксессуары к ним.

Учебный процесс включал в себя следующие этапы:

1) обучающиеся в интерактивной форме предлагали идеи и основные

отличительные черты их будущих проектов;

2) разрабатывали концептуальную модель;

3) проектировали эскизы.

В процессе обучения CAD-системам, в частности SolidWorks, Autodesk AutoCAD, абитуриенты моделировали прототипы. При моделировании прототипов была внедрена концепция 3D-печати, которая включала в себя все тонкости процесса быстрого прототипирования. Так, например, некоторые объекты требуют минимального количества горизонтальных плоскостей, не

имеющих опор. Далее были распечатаны прототипы посредством SD-принтеров.

Полученные прототипы дали возможность наглядно проанализировать свою работу и с приобретенным опытом приступить к дальнейшему изучению методов проектирования в последующих курсах.

Вследствие проведенной работы можно сделать следующие выводы: технологии быстрого прототипирования и системы автоматизированного проектирования позволяют расширить возможности обучения, глубже изучить подходы и методы трехмерного проектирования, а также наглядно продемонстрировать результат.

Библиографический список

1. Блог о технике и науке [Электронный ресурс]. - URL: https://serkov.su/blog/?p=1811 (дата обращения: 01.03.2018).

THE USE OF CAD-SYSTEMS AND 3D-PRINTING TECHNOLOGIES IN

THE LEARNING PROCESS

Lastochkin P.V., Head of Technical Support Department Katkovskiy S.M., Senior Lecturer

Novosibirsk State University of Architecture, Design and Arts

Abstract. The article discusses the introduction and application of CAD systems and three-dimensional printing technologies in the educational process of Universities and children's design studios.

Keywords: three-dimensional modeling, design, CAD-systems.

УДК 539.3

МОДЕЛИРОВАНИЕ ДЕФОРМИРОВАНИЯ НЕЗАГЛУБЛЕННЫХ ВЫРАБОТОК. ОБРАТНЫЕ ЗАДАЧИ

Миренков В.Е., доктор технических наук, профессор Институт горного дела им. Чинакала СО РАН Шутов В.А., доктор технических наук, профессор

Новосибирский государственный университет архитектуры, дизайна и искусств