CC BY
21
Научная статья УДК 343.983.25
https://doi.org/10.24412/2414-3995-2023-2-18-24 EDN: https://elibrary.ru/attyqp NIION: 2015-0066-2/23-648 MOSURED: 77/27-011-2023-02-847
О перспективах формообразующих технологий в трасологических исследованиях
Михаил Вячеславович Беляев
Московский университет МВД России имени В.Я. Кикотя, Москва, Россия, [email protected]
Аннотация. Рассмотрены возможности воспроизведения трасологических следов и объектов, изъятых с применением технологий 3Д сканирования с последующим использованием различных формообразующих технологий. Выявлены достоинства и недостатки используемых методов. Произведено сравнение нескольких объектов (моделей), выполненных разными аддитивными технологиями в целях выявления наиболее информативного и оптимального способа воспроизведения объемных следов. Осуществлен анализ полученных результатов, с выводом о возможности применения аддитивной технологии в трасологических исследованиях и учетах.
Ключевые слова: формообразующие технологии, аддитивные технологии, 3Д сканирование, объемные следы орудий взлома, 3Д печать трасологических следов, 3Д моделирование, технология FDM (экструзия материала), технология SLA (фотополимеризация в ванне), сравнительный анализ, цифровая модель статического орудия взлома
Для цитирования: Беляев М. В. О перспективах формообразующих технологий в трасологических исследованиях // Вестник экономической безопасности. 2023. № 2. С. 18-24. https://doi.org/10.24412/2414-3995-2023-2-18-24. EDN: ATTYQP.
Original article
On the prospects of shaping technologies in tracological research
Mikhail V. Belyaev
Moscow University of the Ministry of Internal Affairs of Russia named after V.Ya. Kikot', Moscow, Russia,
Abstract. The possibilities of reproducing tracological traces and objects removed using 3D scanning technologies with the subsequent use of various shaping technologies are being considered. The advantages and disadvantages of the methods used are revealed. Several objects (models) made by different additive technologies were compared in order to identify the most informative and optimal way of reproducing three-dimensional traces. The analysis of the obtained results was carried out, with the conclusion about the possibility of using additive technology in tracological studies and accounting.
Keywords: shaping technologies, additive technologies, 3D scanning, volumetric traces of hacking tools, 3D printing of tracological traces, 3D modeling, FDM technology (material extrusion), SLA technology (photopolymerization in a bath), comparative analysis, digital model of a static hacking tool
For citation: Belyaev M. V. On the prospects of shaping technologies in tracological research. Bulletin of economic security. 2023;(2):18-24. (In Russ.). https://doi.org/10.24412/2414-3995-2023-2-18-24. EDN: ATTYQP.
Постановка проблемы
В трасологических исследованиях важным аспектом является повышение эффективности результатов экспертиз. В свою очередь, на результативность экспертиз влияет качество и полнота следов изымаемых с мест происшествий. Современные способы фиксации позволяют успешно решить данную проблему, например, 3Д сканирование. В ходе дальнейшего экспертного исследования, при анализе признаков объемного следа или проведения сравнения, может потребовать© Беляев М. В., 2023
ся точная инвертированная копия следа, т. е. прямое отображение следообразующей поверхности. Для этого потребуется воспользоваться технологией 3Д печати. Данная технология также актуальна для целей реконструкции рабочей части следообразующего объекта.
Анализ последних исследований и публикаций
Последние научные издания по заявленной тематики опубликованы Беляевым М. В. [1], Кокиным А. В. [2], Коглиной В. А. [3].
Выделение нерешенных ранее частей общей проблем
До настоящего времени апробация метода 3Д печати в отношении объектов трасологической экспертизы не проводилась.
3Д печать является перспективным направлением совершенствования экспертно-криминалистической деятельности.
Формулирование целей статьи
Создание точных моделей объемных следов, ранее зафиксированных на месте происшествия, что позволит повысить эффективность трасологических экспертиз.
Систематизирование и накопление базы трасологи-ческих учетов объемных копий следов орудий взлома, подошвы обуви, транспортных средств (далее также ТС) при помощи технологии 3Д печати.
Распространенными видами следов, обнаруживаемые на местах происшествия, являются объемные следы, образованные различными следообразующими объектами, например, подошвой обуви, орудиями взлома или протекторами шин ТС.
В процессе последующего экспертного исследования данных следов устанавливается вид примененного орудия (следообразующего объекта), проводится его идентификация, определяются механизм воздействия на различные предметы, способы взлома преград и запирающих приспособлений, направление продвижения и пр. Все это позволяет получить сведения, имеющие доказательственное значение при расследовании уголовных дел.
Стоит обратить внимание, что развитие технологий влияет на все области деятельности, облегчая и совершенствуя рутинные операции. Экспертно-криминали-стическая деятельность не является исключением. Широкое развитие и внедрение инновационных технологий в отрасли сканирования, фото и видеофиксации позволяет полноценно исследовать места происшествий, крупногабаритные следы, быстро портящиеся объекты и др., не беспокоясь потерять значимую для следствия информацию.
Одной из таких технологий является 3Д моделирование - это процесс создания, формирования трехмерной компьютерной модели объекта, позволяющее с максимальной точностью передать форму, размер объекта и иные его характеристики. Процесс получения такой модели с реально существующего объекта проводится с помощью 3D сканирования, либо ручного моделирования. 3D сканирование процесс автоматического сбора данных реально существующего, материального объекта, его формы, цвета, размерных характеристик, с последующим преобразованием в цифровую (полигональную) модель.
Применение данного метода в процессе изъятия следов для трасологических исследований является перспективной альтернативой традиционно применяемым методам фиксации, также позволит оптимизировать процесс ведения трасологических учетов следов, сдела-
ло бы их более информативными и систематизированными.
Однако в данной статье мы хотели бы остановиться на технологиях воспроизведения (печати) результатов 3Д сканирования, равно как любого графического файла с трехмерным изображением зафиксированной следовой информации. Данные технологии называют формообразующими.
На основе анализа научной и технической литературы, современные производственно-технологические механизмы возможно разделить на три группы механизмов, лежащих в основе производственного формообразующего процесса - субтрактивные; формативные (формовка); аддитивные. Рассмотрим вышеперечисленные группы механизмов подробнее.
Субтрактивная технология основана на вычитании материала, и включает в себя опиловку, сверление, фрезерование, токарную обработку, резку, шлифовку. Наиболее оптимальной является группа гравировально-фрезерных аппаратов. Данные аппараты выполняют 2D и 3D фрезеровку посредством следующих функций: резка заготовок, обработка граней, сверление, фрезеровка.
Достоинства: возможность использования различных материалов; высокая точность (около 0,05 мм); получение сложной геометрической поверхности.
Недостатки: Наличие концентрических следов от фрезы; присутствует скругление углов на изготовленной модели.
Формативные (формовка). Формативная группа механизмов включает в себя следующие технологические процессы:
• литье, литьевое прессование (расплавление и выливание в форму);
• штампование, вакуумное формообразование, ковка (прессование либо вытягивание материала в нужную форму).
Данные процессы предполагают воздействие на материал или на заготовку элементов технологического оборудования без уменьшения объема используемого материала посредством нагрева и (или) давления. Для производства объектов могут использоваться, как и металлические, так и полимерные материалы.
Следует обратить внимание, что на изделиях, изготовленных перечисленными выше методами, могут образоваться такие дефекты, как поверхностные включения других материалов; застывший расплав в местах стыка частей разъемной формы, царапины, сколы, отображающие механические повреждения на поверхности форм; отклонения от размеров и иные.
Аддитивные технологии (от лат. additivus - прибавляемый) - технологии, в основе которых лежит способ наращивания, добавления материала. В результате, можно воспроизвести объемную модель любой формы и размеров, ограничиваясь лишь размерами принтера1.
1 Устоявшееся выражение (понятие) - 3Д принтеры.
Если сверяться с Национальным стандартом Российской Федерации, то аддитивный технологический процесс - процесс изготовления деталей, который основан на создании физического объекта по электронной геометрической модели путем добавления материала, как правило, слой за слоем, в отличие от вычитающего (субтрактивного) производства (механической обработки) и традиционного формообразующего производства (литья, штамповки) [4, с. 4]. Именно данная технология, по нашему мнению, является перспективной для целей трасологических исследований и ведения специализированных учетов баз данных.
Изучением специальной технической литературы и ГОСТов необходимо констатировать, что в настоящее время существуют аддитивные технологии, которые возможно подразделить по следующим основаниям или критериям:
1. В зависимости от используемого материала:
- полимеры (термопластики, реактопластики, смолы и др.);
- металлы (металлические порошки, металлическая проволока);
- бумага с полимерным покрытием;
- керамика;
- другие (смеси).
2. В зависимости от состояния используемого материала:
- жидкие (фотополимерные смолы, воски и др.);
- сыпучие (порошковые полимеры, металлические порошки);
- нитевидные материалы (металлическая проволока, полимерная нить);
- листовидные, пленочные.
3. В зависимости от метода фиксации слоя:
- термическое воздействие;
- лазерный луч;
- ультрафиолетовое излучение;
- связующее вещество.
4. В зависимости от способа формирования слоя объекта:
- Bed Deposition (селективный синтез) - предполагает наличие платформы или поверхности, на котором находится модельный материал. В процессе печати этот материал выборочно подтверждается;
- Direct Deposition (непосредственной нанесение материала) - при печати производится подача материала в конкретное место.
5. В зависимости от технологии 3D-печати\ка-тегории процесса (по ГОСТ Р 57558-2017/ISO/ASTM 52900:2015):
- прямой подвод энергии и материала (directed energy deposition);
- экструзия материала (material extrusion- FDM);
- листовая ламинация (sheet lamination);
- фотополимеризация в ванне (vat photopolymerization - SLA);
- струйное нанесение материала (material jetting);
- струйное нанесение связующего (binder jetting);
- синтез на подложке (powder bed fusion).
Следует обратить внимание, что процесс получения
модели любого следа при помощи 3Д принтера состоит из нескольких последовательных операций. Первым и самым важным шагом в процессе 3Д печати является создание цифровой 3Д модели. В трасологии это может осуществляться посредством 3Д сканирования. По нашему мнению, наиболее оптимальны для сканирования следов на месте происшествия портативные 3Д сканеры. В них используют как структурированный свет (подсвет), так и лазерную технологию сканирования.
Структурированный свет обычно используются для оцифровки объектов с захватом текстуры и цвета, включающие в себя геометрию и маркеры. Лазерные ручные 3D-сканеры - устройства, позволяющие получить более точное изображение (модель). Преимуществом портативных (ручных) сканеров является возможность их применения как в условия осмотра места происшествия, так и в лаборатории. При помощи ручного управления имеется возможность фиксации трудно доступных и глубоких зон следа или объекта. Точность таких моделей обычно составляет от 100 до 200-500 микрон.
В данном исследовании нами использовалась наиболее подходящие по своим параметрам модель 3Д сканер «Calibry Mini» отечественного производства компании «Thor3D». Модель «Calibry Mini» от российского производителя. Сканер имеет достаточно высокое качество полученного изображения в диапазоне разрешения 0,1-0,2 мм, что приводит к приемлемой точности измерения деталей модели, при этом погрешность сканера 0,7 мкн на 1 метр. Важно отметить, что одним из достоинств оборудования является его цена1, доступность для приобретения, а также информационная безопасность применения оборудования и программного обеспечения.
После процесса получения графического файла необходимо его преобразовать из CAD модели2 в формат STL, воспринимаемый 3Д принтерами. Также, такие типы файлов, как OBJ и 3DP тоже воспринимаются принтерами, но менее распространены. Для построения поверхности печатаемого объекта, формат STL использует треугольники (полигональное построение). Далее, данный файл передается в специальную программу, разделяющую модель на слои - слайсеры [подробнее: 5].
После получения электронной модели объекта производят его изготовление. Процесс состоит из печати и извлечения напечатанного.
Следует отметить, что для некоторых промышленных 3Д принтеров удаление детали из поддерживающего материала или с подложки превращается в высокотехнологичный сложный процесс, требующий специальных технологий и персонал с высокой квалификацией.
1 Цена по состоянию на октябрь 2022 года - 699 000 р.
2 Первоисточник данных сканирования триангуляционной технологии.
Илл. № 1, 2. След орудия взлома на древесине. Общий вид и его левая часть под микроскопом с увеличением 8х
Завершающий этап изготовления, это постобработка изделия. Некоторые технологии печати требуют удаление поддержек (FFF, SLA/DLP, DOD, DMLS/SLM), другие - отверждение под УФ лучами (SLA/DPL). Также имеют место быть такие процессы, как шлифование, заполнение зазоров, соединение деталей, полировка, грунтовка и покраска.
В целях апробации 3Д аддитивных технологий нами выполнен эксперимент. Для этого лапатчатой (прямоугольной) частью ломика оставлен статический след на древесине (см. илл. № 1, 2). Далее выполнен весь цикл аддитивной технологии. Фиксация следа при помощи 3Д сканера «Calibry Mini» с разрешением 0,15 мм (см. илл. № 3). После обработки полученной модели при помощи программного обеспечения, выполнена печать на 3Д принтерах зарубежного и отечественного производства, технологиями FDM и SLA. Проведен сравнительный анализ полученных моделей.
Цифровая модель статического орудия взлома, выполненная по технологии FDM (см. илл. № 4А) изготовлена на промышленном зарубежном 3Д принтере «Sharebot Q Dual» со следующими техническими харак-
Ци
о
f Л
f-
-a
Илл. № 3. 3D-модель отсканированного следа
теристиками: Сопло: экструдер 1-0,4 мм < 450 °С/ экс-трудер 2-0,8 мм < 450 °С; разрешение по оси 2>0,02мм; точность в плоскости XY ±0,2 мм. В качестве материала печати использовалась фотополимерная нить, стоимость которой составляет около 2 000 рублей за килограмм. Средняя стоимость самого промышленного принтера -1 500 000 рублей. В полученной модели отобразились
-------------X
VRKBn
А
Илл. № 4. Модели следа, выполненные на принтерах систем FDM (А) и SLA (Б)
Илл. № 6. Модель следа, выполненная на отечественном принтере системы FDM (подложка перед печатью располагалась под углом)
Илл. № 5. Увеличенное изображение информативного участка статического следа. Модели следа, выполненные на зарубежных принтерах систем FDM (А) и SLA (Б), увеличение 8х
печати - 60-180 г/ч; точность: 0,1 мм; толщина слоя: 0,05-0,25 мм.
В качестве материала печати используется жидкий фотополимер, стоимость которого составляет около 3000 рублей за килограмм. Средняя стоимость самого промышленного принтера - 3 500 000 рублей. В модели достаточно четко отобразились общие и частные признаки, но из-за неправильно подобранного белого цвета материала1 они просматриваются под определенным углом зрения (см. илл. № 5Б).
Цифровая модель статического орудия взлома, выполненная по технологии FDM изготовлена на промышленном отечественном 3D-принтере «Hercules G3» со следующими техническими характеристиками: Сопло: экструдер 1-0,5 мм < 450 °C / экструдер 2-0,5 мм < 450 °C; разрешение по оси 2>0,02мм; точность в плоскости XY ±0,2 мм. В качестве материала печати использовалась фотополимерная нить, стоимость которой составляет около 2000 рублей за килограмм. Средняя стоимость самого промышленного принтера - 299 000 рублей [6]. В полученной модели отобразились групповые признаки, такие как размер, общая конфигурация следа, глубина, а также достаточно четко частные признаки (см. илл. № 6).
Следует обратить внимание в процессе изучения FDM технологии 3Д печати, нами установлено, что на качество воспроизведения (детализации) индивидуальных признаков следа в модели влияет расположение объекта при печати (см. илл. № 7). Горизонтально ориентированная подложка приводит к худшему по степени детализации результату (см. илл. № 8). Подложка, изначально расположенная по углом 40-50° позволяет в процессе печати эффективней распределять полимерный
Илл. № 7. Модель следа, выполненная на отечественном принтере системы FDM (подложка перед печатью располагалась горизонтально)
групповые признаки, такие как размер, общая конфигурация следа, глубина, однако частные признаки отобразились недостаточно четко (см. илл. № 5А).
Цифровая модель, выполненная по технологии SLA (см. илл. № 4Б) изготовлена на промышленном зарубежном 3D принтере «ProtoFab SLA600 DLC» со следующими техническими характеристиками: скорость
1 Принимая во внимание опыт работы с программным обеспечением к 3Д сканерам, мы можем предположить, что для целей получения контраста и проработки частных признаков в копии следа, лучше использовать материал из серого или оранжевого цвета.
Илл. № 8. Вид напечатанных моделей следов орудий взлома при расположении подложки под углом и горизонтально
состав по площади, что улучает детализацию модели (см. илл. № 6).
Технология SLA 3Д печати отечественного производства в рамках настоящего исследования нами не проведена по причине отсутствия данного вида оборудования в распоряжении.
Выводы из данного исследования и перспективы
Таким образом, необходимо сделать вывод о том,
что:
- 3D-принтер «Sharebot Q Dual», основанный на технологии FDM, недостаточно четко и точно отображает особенности рельефа следа и может быть использован при воспроизведении более крупных моделей следов (например, следы обуви, транспортных средств и пр.) с размерные характеристики признаков не менее 0,5 мм;
- 3D-принтер «Hercules G3», основанный на технологии FDM, достаточно четко и точно отображает особенности рельефа следа, размерные характеристики признаков которого не менее 0,2мм. Принтер может быть использован при воспроизведении моделей объемных следов всех типов статических следов;
- 3D-принтер «ProtoFab SLA600 DLC», основанный на технологии SLA, достаточно четко и точно отображает особенности рельефа следа, размерные характеристики признаков которого не менее 0,2 мм. Принтер может быть использован при воспроизведении моделей объемных следов всех типов статических следов, мелких особенностей моделей следов орудий и инструментов.
Следует обратить внимание, что в рамках настоящей работы нами не опробованы возможности технологии FDM, SLA при изготовлении копий динамических следов орудий взлома. В первую очередь это обусловлено возможностями 3Д сканеров, разрешение которых должно быть не менее 0,05 мм. Таковой сканер не был представлен для эксперимента.
Список источников
1. Беляев М. В. Возможности трехмерного сканирования трасологических объектов // Судебная экспертиза : прошлое настоящее и взгляд в будущее. Материа-
лы международной научно-практической конференции. Санкт-Петербургский университет МВД России. 2018. С. 34-39.
2. Кокин А. В. 3D-оружие и перспективы его криминалистического исследования // Теория и практика судебной экспертизы. 2017. Том 12, № 2. С. 34-41.
3. Коглина В. А. Криминалистическое исследование изделий массового производства, изготовленных по инновационным технологиям : дис. ... кан. юрид. наук. 12.00.12 / Коглина Виктория Александровна. М., 2021. 180 с.
4. ГОСТ Р 57558-2017/IS0/ASTM 52900:2015 Национальный Стандарт Российской Федерации «Аддитивные технологические процессы. Базовые принципы. Часть 1. Термины и определения». М. : Стандартин-форм, 2018.
5. https://top3dshop.ru/blog/best-slicers-for-3d-printer-rus-eng.html (дата обращения: 25.12.2022).
6. https://imprinta.ru/ (дата обращения: 25.12.2022).
References
1. Belyaev M. V. Possibilities of three-dimensional scanning of tracological objects // Forensic examination : past present and a look into the future. Materials of the international scientific and practical conference. St. Petersburg University of the Ministry of Internal Affairs of Russia. 2018. P. 34-39.
2. Kokin A.V 3D weapons and prospects for their forensic research // Theory and practice of forensic examination. 2017. Volume 12. № 2. P. 34-41.
3. Koglina V. A. Forensic investigation of mass-produced products manufactured using innovative technologies : dis. ...kan. jurid. sciences. 12.00.12 / Koglina Victoria Alexandrovna. M., 2021. 180 p.
4. GOST R 57558-2017/IS0/ASTM 52900:2015 National Standard of the Russian Federation «Additive technological processes. Basic principles. Part 1. Terms and definitions». M. : Standartinform, 2018.
5. https://top3dshop.ru/blog/best-slicers-for-3d-printer-rus-eng.html (accessed: 25.12.2022).
6. https://imprinta.ru/ (accessed: 25.12.2022).
Библиографический список
1. Коглина В. А. О необходимости внедрения понятия цифрового следа в трасологию // Цифровой след как объект судебной экспертизы : материалы Международной научно-практической конференции. М. : РГ-Пресс, 2020. С. 93-95.
2. Майлис Н. П. Руководство по трасологической экспертизе. М. : Издательство «Щит-М», 2010. 344 с.
3. Несмиянова И. О. Современные методы фиксации и изъятия трасологических следов как эффективное средство идентификации личности // Криминологический журнал. № 3. 2018. С. 31-34.
Bibliographic list
1. Koglina V. A. On the need to introduce the concept of a digital footprint in tracology // Digital footprint as an object of forensic examination: materials of the International Scientific and Practical Conference. M. : RG-Press, 2020. P. 93-95.
2. Mailis N. P. Guide to tracological examination. M. : Publishing House «Shield-M», 2010. 344 p.
3. Nesmeyanova I. O. Modern methods of fixation and removal of tracological traces as an effective means of identification // Criminological Journal. № 3. 2018. P. 31-34.
ЮРИДИЧЕСКИЕ НАУКИ
Информация об авторе
М. В. Беляев - заместитель начальника кафедры оружиеведения и трасологии учебно-научного комплекса судебной экспертизы Московского университета МВД России имени В.Я. Кикотя, кандидат юридических наук, доцент.
Information about the author M. V. Belyaev - Deputy Head of the Department of Weapons Science and Tracology of the Educational and Scientific Complex of Forensic Examination of the Moscow University of the Ministry of Internal Affairs of Russia named after V.Ya. Kikot', Candidate of Legal Sciences, Associate Professor.
Статья поступила в редакцию 22.01.2023; одобрена после рецензирования 01.03.2023; принята к публикации 30.03.2023.
The article was submitted 22.01.2023; approved after reviewing 01.03.2023; accepted for publication 30.03.2023.
Н.П. МАЙЛИС
Настольная книга эксперта. Майлис Н. П. Монография. 287 с. Гриф МУМЦ «Профессиональный учебник». Гриф НИИ образования и науки. Гриф МНИЦ судебной экспертизы и исследований.
Изложены истоки формирования и развития судебной экспертизы, основные теоретические понятия. Рассмотрены вопросы формирования теории идентификации и диагностики в судебной экспертизе, современная классификация судебных экспертиз и перспективы их развития, субъекты судебно-экспертной деятельности и ее правовое обеспечение.
В соответствии с процессуальным уголовным, гражданским, арбитражным законодательством и Кодексом об административных правонарушениях рассмотрены виды назначаемых экспертиз, особенности проведения комплексных экспертиз, информационное обеспечение судебно-экспертной деятельности и отдельных видов экспертиз, а также экспертная этика как важная составляющая профессиональной деятельности. Должное внимание уделено экспертным ошибкам и подготовке судебных экспертов.
Для аспирантов (адъюнктов), студентов, преподавателей высших учебных заведений, практических работников, назначающих судебные экспертизы, и специалистов, которые их проводят, а также широкого круга читателей, проявляющих интерес к криминалистике и судебной экспертизе.
