2.5. 3D-печать
ВЫ НАУЧИТЕСЬ:
– экспортировать 3D-модель для печати;
– настраивать 3D-печать.
КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА:
3D-печать / 3D басып шығару / 3D printing
Настройка 3D-печати / 3D басып шығару дыбаптау / 3D printing setup
3D-принтер / 3D принтері / 3D printer
В последние годы многие организации образования имеют возможность применять 3D-принтер для печати 3D-моделей.
3D-печать – одно из значимых открытий XXI века. Каждый из вас уже слышал о 3D-печати.
Что такое 3D-печать? Какие новые возможности в творчестве, технике, науке и повседневной жизни дают технологии трехмерной печати?
В настоящее время круг возможностей и сфера применения 3D-печати постоянно растут. Эта технология широко применяется в медицине, при производстве бытовой техники, мебели, в индустрии кино и мультипликации, в фотографии и т.д.
Чтобы напечатать на 3D-принтере файл, необходимо пройти следующие этапы:
1) построить реальный объект в виде цифровой 3D-модели;
2) сохранить файл в формате трехмерных объектов 3MF или FBX (рис. 2.29);
3) отправить 3D-модель для печати на 3D-принтер;
Рис. 2.29. Сохранение файла
4) сформировать реальное изделие на 3D-принтере;
5) напечатать модель.
Разница между различными технологиями трехмерной печати заключается в способе наложения слоев изделия.
3D-печать основана на принципе постепенного послойного создания («выращивания») твердого объекта (рис. 2.30).
Рис. 2.30. 3D-принтер
Сравним создание 3Dмодели какой-либо детали вручную и с помощью 3Dтехнологий. Недостатки ручной работы создания 3D-модели – большие финансовые расходы, а также увеличение срока разработки изделия (от нескольких дней до месяцев).
Преимущества 3D-печати в том, что исключается ручной труд построения чертежей и проведения расчетов. Модель можно увидеть во всех ракурсах на экране и ее недостатки можно устранить непосредственно при разработке модели, а не при ее создании. При этом возможность ошибок, присущих ручной работе, исключается.
Высокая скорость и простота создания изделия, небольшая стоимость и творческий подход с применением 3D-технологий делают процесс от разработки до получения готовой модели интересным и увлекательным.
Печать модели, созданной в Paint 3D, возможна через 3D-печать (рис. 2.31) как на установленном 3D-принтере, так и через web-службу 3D-печати (онлайн-сервис – платная распечатка модели).
Рис. 2.31. 3D-печать в Paint 3D
3D-принтер – это периферийное устройство, использующее метод послойного создания физического объекта из цифровой 3D-модели.
На рисунке 2.32 показано, из каких частей состоит 3D-принтер:
1) корпус;
2) закрепленные на корпусе направляющие;
3) по направляющим перемещается печатающая головка;
4) шаговые двигатели;
5) рабочий стол (здесь «выращивается» изделие);
6) электроника.
Рис. 2.32. Состав 3D-принтера
Для распечатки 3D-принтер использует расходные материалы (рис. 2.33) из пластиковых нитей, намотанных на катушки. Расходные материалы бывают различных типов и свойств.
Рис. 2.33. Расходные материалы
Работа 3D-принтера происходит следующим образом: филамент (нить) (1) поступает в печатающую головку – экструдер (2). В ней филамент разогревается до жидкого состояния и выдавливается через сопло экструдера. Затем шаговые двигатели с помощью зубчатых ремней приводят в движение экструдер, который перемещается по направляющим (3) и наносит пластик на платформу (4) слой за слоем, снизу вверх. В итоге изделие (5) «растет» слой за слоем (рис. 2.34).
Рис. 2.34. Принцип работы 3D-принтера
Для 3D-печати можно использовать программное обеспечение Repetier Host (рис. 2.35).
Рис. 2.35. Программное обеспечение для 3D-печати Repetier Host
В зависимости от операционной системы его можно загрузить по ссылке https://www.repetier.com/download-now/ и установить.
Интерфейс приложения Repetier Host очень прост в освоении. До отправки модели в печать можно предварительно просмотреть модель, указать размеры, выбрать подходящий материал, его цвет и другие параметры.
Знание. Понимание
1. Произнесите слова «3Dпечать», «настройки 3D-печати», «3D-принтер» на казахском и английском языках.
2. Для чего применяется 3D-печать?
3. Какие этапы необходимо пройти, чтобы напечатать на 3D-принтере файл?
4. На каком принципе основана 3D-печать?
5. Каковы достоинства и недостатки 3D-печати?
6. Каким образом можно распечатать 3D-модель в Paint 3D?
7. Из каких частей состоит 3D-принтер?
8. Расскажите принцип работы 3D-принтера.
Применение. Анализ
9. Мини-проект. Создайте 3D-модель любимого здания вашего населенного пункта. Модель можно составить из отдельных элементов, наклеек, готовых моделей из библиотеки.
10. После создания 3D-модели снимите видеоролик с оригиналом здания и созданной 3D-моделью (длительностью не более 5 минут). Видеоролик сопроводите рассказом о здании, истории его появления, основных архитектурных элементах, о процессе создания модели здания и анализом всей работы.
Критерии оценивания
1) Качество владения материалом – 15 баллов.
2) Качество изготовления 3D-модели – 25 баллов.
3) Качество видеоролика – 15 баллов.
4) Сложность работы – 25 баллов.
5) Качество устной защиты – 10 баллов.
6) Особое мнение учителя – 10 баллов.
Синтез. Оценивание
11. Практический кейс. Учитель дал вам задание: используя созданную 3D-модель, распечатать ее на 3Dпринтере. Возникает ситуация: как распечатать модель, если 3D-принтер отсутствует в школе, дома, у родителей на работе? Как вы выйдете из создавшейся ситуации? Постарайтесь к решению задания подойти максимально творчески.
Примечание. Кейс – это задания, которые не имеют точного решения. От вас требуется либо выявить проблему и пути ее решения, либо выработать варианты выхода из сложной ситуации, когда проблема обозначена.
12. Составьте ассоциограмму по разделу «3Dпечать» в графическом редакторе Paint 3D.
Примечание. Ассоциограмма – это графическое, словесное отображение ассоциаций, связанных с изучаемым разделом. Пример ассоциограммы можно увидеть на рисунке 2.36.
Рис. 2.36. Ассоциограмма «Овощи»
Техника безопасности при работе с 3D-принтером
1. Чтобы избежать ожога, нельзя прикасаться к 3D-принтеру во время печати и после печати (10–20 минут). Стол при печати нагревается от 60 до 170 градусов, а печатающая головка в среднем достигает температуры 230 градусов.
2. 3D-принтер необходимо выключать на ночь из сети.
3. 3D-принтер должен работать в автономном от компьютера режиме, так как при зависании компьютера зависает принтер.
4. Избегать печати ABSпластиком (Acrylonitrile butadiene styrene) из-за его токсичности и сильного запаха.
5. При печати ABS-пластиком необходимо проветривать помещение. При этом 3D-принтер не должен стоять на сквозняке.
6. Перед тем как снимать изделие с нагревательного стола после печати ABS-пластиком, нужно дать ему остыть.
7. Если при печати PLA-пластиком (полилактид, ПЛА – в составе натуральное природное сырье) появляется резкий запах, то значит произошла неполадка в работе 3D-принтера. Печать необходимо остановить.
8. После завершения процесса печати необходимо снять стекло со стола, поставить перпендикулярно столу и мастерком (шпателем) по направлению от себя аккуратно, несильными ударами отделить его от стола.
9. Все инструменты, используемые для 3D-печати, а также для обработки моделей (мастерки, шпатели, напильники, отвертки и т.д.), необходимо хранить отдельно от принтера.
10. Возле 3D-принтера нельзя ставить жидкости.
Электронные задания