Опыт интеграции CAD-технологий и 3d-печати в учебном плане подготовки инженеров


https://doi.org/10.21686/1818-4243-2016-5-27-34

Полный текст:


Аннотация

В статье рассматриваются результаты использования технологий трехмерной печати (3D-печати) для обучения студентов основам компоновки космических аппаратов.

Целью методической работы являлось внедрение в учебный процесс технологий быстрого прототипирования для совершенствования навыков студентов по внутренней компоновке бортового оборудования КА.

Кроме основной цели дополнительно достигается и вторая цель – ознакомление студентов с основами CAM-технологий, что позволяет восполнить существующий в учебном плане пробел в образовании студентов в области основ информационной поддержки жизненного цикла изделий ракетно-космической техники.

В рамках учебного курса введены шесть практических занятий, на которых студенты, используя навыки, полученные при изучении соответствующего раздела дисциплины «Инженерная графика» выполняют компоновку КА с использованием пакета геометрического моделирования SolidWorks, а затем печатают на 3D-принтере прототипы элементов компоновки и собирают компоновочный макет. Для создания натурных макетов компоновки используется одна из наиболее доступных технологий быстрого прототипирования: экструзионная технология 3D-печати. Практическое изучение работы 3D принтера позволяет студентам в общих чертах ознакомиться с принципами программирования других станков с числовым программным управлением. Первый опыт интеграции в одном учебном курсе компьютерных технологий геометрического моделирования и трехмерной печати показал, что работа с физическими макетами существенно повышает интерес студентов к изучаемому курсу.

Поскольку готовый материальный макет «не прощает» ошибок компоновки в отличие от виртуального макета, где интерференция компонентов может остаться незамеченной, работа над проектом потребовала от студентов большей вовлеченности и ответственности.

Коллективная работа над проектом оказалась полезным тренингом групповой работы по решению общей творческой задачи. В ходе первых испытаний методики были уточнены возможности 3D-принтера и программы слайсера. Стало понятно, что цикл изготовления макета детали составляет в среднем 2–3 часа на один компонент включая 1–1,5 часа работы принтера. Установлено, что крупные блоки необходимо делать сборными (состоящими из кор- пуса и крышки) для экономии материала. Общий объем пластика, затраченного на проект, составляет примерно 1кг. Также важной информацией является тот факт, что при покупке 3D-принтера для учебного процесса важнейшей характеристикой является не точность, а скорость печати.

Результаты тестирования методики были признаны успешными и в настоящее время ставится вопрос о приобретении дополнительного принтера с более высокой производительностью.


Об авторах

В. В. Зеленцов
Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана (национальный исследовательский университет)
Россия

кандидат технических наук, доцент, зам. зав. кафедры «Аэрокосмические системы» по методической работе,

Москва



Г. А. Щеглов
Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана (национальный исследовательский университет)
Россия

доктор технических наук, профессор, зам. зав. кафедры «Аэрокосмические системы» по научной работе,

Москва



Список литературы

1. Г.А. Щеглов. SolidWorks в учебном проектировании аэрокосмических систем. Военный парад. 2009. №2 (92). С.18–19

2. Заседатель В.С. Образовательный потенциал технологий быстрого прототипирования // Интернет-журнал «Науковедение», 2015. Т.7. №5. [Электронный ресурс] Режим доступа: http://naukovedenie.ru/PDF/220PVN515.pdf.

3. Толкачева Е. 3D-принтеры в образовании. Наступающее будущее. 2015. [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://newtonew.com/overview/3d-printerin-school

4. Сябренко А.П. Использование технологии 3D-печати в образовательном процессе вуза [Текст] / А.П. Сябренко, В. С. Тынченко // Развитие современного образования: теория, методика и практика : материалы VII Междунар. науч. практ. конф. (Чебоксары, 29 мая 2016 г.) / редкол.: О. Н. Широков [и др.]. – Чебоксары: ЦНС «Интерактив плюс», 2016. – № 1 (7). – С. 244–247. – ISSN 2413-4007.

5. Чернышов Е.А., Решетов В.А., Романов А.Д. Внедрение в учебный процесс подготовки кадров технологий быстрого прототипирования // Международный журнал экспериментального образования. 2013. №10-2. URL: http://cyberleninka.ru/article/n/vnedrenie-v-uchebnyyprotsess-podgotovki-kadrov-tehnologiy-bystrogoprototipirovaniya (дата обращения: 06.10.2016).

6. Бощенко Т.В., Чепур П.В. Опыт внедрения технологий прототипирования изделий на основе 3d печати в образовательный процесс высшего учебного заведения // Современные проблемы науки и образования. – 2015. – № 5. URL: http://www.science-education.ru/ru/article/view?id=22481 (дата обращения: 06.10.2016).

7. ГОСТ 2.052-2006 Единая система конструкторской документации. Электронная модель изделия. Общие положения. М.: Стандартинформ; 2007: 15 с.

8. ГОСТ 2.056-2014 Единая система конструкторской документации. Электронная модель детали. Общие положения. М.: Стандартинформ; 2015: 21 с.

9. ГОСТ 2.057-2014 Единая система конструкторской документации. Электронная модель сборочной единицы. Общие положения. М.: Стандартинформ; 2014: 19 с.

10. Gibson I., Rosen D., Stucker B. Additive Manufacturing Technologies: 3D Printing, Rapid Prototyping, and Direct Digital Manufacturing. 2nd ed. Springer; 2015: 498 p. doi: 10.1007/978-1-4939-2113-3

11. 3D-принтер BFB-3000. Руководство пользователя. [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://cubify.s3.amazonaws.com/public/bfb/d100253_bfb-3000_set_up_and_operations_manual_v3-0.pdf (дата обновления 25.11.2015)

12. Axon 2. User manual. [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www.fablabbergenopzoom.nl/wpcontent/uploads/2014/04/AXON-User-manual.pdf (дата обновления 25.11.2015)


Дополнительные файлы

Для цитирования: Зеленцов В.В., Щеглов Г.А. Опыт интеграции CAD-технологий и 3d-печати в учебном плане подготовки инженеров. Открытое образование. 2016;(5):27-34. https://doi.org/10.21686/1818-4243-2016-5-27-34

For citation: Zelentsov V.V., Shcheglov G.A. CAD and 3d-printing integration experience in the curriculum of engineers education. Open Education. 2016;(5):27-34. (In Russ.) https://doi.org/10.21686/1818-4243-2016-5-27-34

Просмотров: 498

Обратные ссылки

  • Обратные ссылки не определены.


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 1818-4243 (Print)
ISSN 2079-5939 (Online)