CC BY
391
Образовательные ресурсы и лучшая практика ИТ-образования
УДК 004.356.2
Игонина Е.В.1, Дружинина О.В.2
1Елецкий[ государственный! университет им. И.А. Бунина, г. Елец, Россия 2Федеральныи исследовательский центр «Информатика и управление» РАН, г. Москва, Россия
ОСОБЕННОСТИ РАЗРАБОТКИ И ПРИМЕНЕНИЯ FDM-ТЕХНОЛОГИИ ПРИ СОЗДАНИИ И
ПРОТОТИПИРОВАНИИ 3D-ОБЪЕКТОВ
Аннотация
В статье дан сравнительный анализ аддитивных технологий, используемых при прототипировании 3D-объектов, и охарактеризованы особенности FDM-технологии. Описаны параметры 3D-принтера, использующего FDM-технологию, а также предложены варианты его модификации. Обозначены перспективы применения полученных результатов по совершенствованию процесса 3D-печати и разработанных предложений по моделированию технических систем в учебных курсах для студентов и аспирантов ^-специальностей.
Ключевые слова
Аддитивные технологии; FDM-технология; прототипирование, трехмерная печать, моделирование технических систем, использование FDM-технологий в образовательном процессе.
Igonina E.V.1, Druzhinina O.V.2
JBunin Yelets State University, Yelets, Russia 2Federal Research Center Computer Science and Control of the Russian Academy of Sciences, Moscow, Russia
PARTICULAR QUALITIES OF THE DEVELOPMENT AND APPLICATION OF FDM-TECHNOLOGY FOR CREATING AND PROTOTYPING 3D-OBJECTS
Abstract
The article gives comparative analysis of additive technologies used in prototyping 3D-objects, and features of the FDM-technology are characterized. The parameters of the 3D printer using FDM-technology are described, and also variants of its modification are offered. The prospects for applying the obtained results to improve the process of 3D-printing and developed proposals for the modeling of technical systems in training courses for students and postgraduates of IT-specialties are indicated.
Keywords
Àdditive technologies; FDM-technology; prototyping; three-dimensional printing; modeling of technical systems; use of FDM-technologies in the educational process.
Введение
Разработка и применение аддитивных технологии создания и прототипирования трехмерных объектов и единичных изделии различного уровня сложности из широкого спектра материалов является интенсивно развивающимся направлением. В настоящее время
инновационные технологии 3D-печати активно востребованы в различных областях деятельности, таких как машиностроение, архитектура, медицина, искусство, сфера дизайна, пищевое производство, а также имеют значительные перспективы применения в науке и образовании [1-4]. Благодаря своим особенностям и весомому
потенциалу, они постепенно внедряются в образовательный процесс учебных заведении всех уровней образования. Находясь под пристальным вниманием многих педагогов-исследователей и педагогов-практиков [1-12], указанные
технологии рассматриваются не только в качестве предмета изучения, но и как движущий фактор в появлении новых форм обучения, исследовательских методик, как один из приемов повышения уровня мотивации обучающихся, как способ развития новых компетенции учащихся и преподавателей
На сегодняшний день имеют место проекты по обеспечению средних образовательных технических учреждении и школ устройствами 3D-печати [5], постепенно разрабатываются методики обучения с помощью применения аддитивных технологии [6]. В [7] дано описание использования персональных печатающих устройств в 5-7 классах. Однако более широкое и эффективное применение технологии быстрого
прототипирования могут наити в образовательном процессе ВУЗов, где учебная деятельность находится в теснои взаимосвязи с исследовательской [8-12].
Основные этапы внедрения технологии быстрого прототипирования в учебньш процесс ВУЗа представлены в [9]. Рассмотрены технологические процессы и материалы, которые могут применяться в зависимости от поставленных задач, а также перечислены возможные сферы применения технологии в различных направлениях подготовки, предложены методики развития необходимых компетенции и организации работы с оборудованием для преподавателей которые предполагают разрабатывать свои учебные материалы. В [6] даются рекомендации по выбору аппарата прототипирования для его использования в образовательном процессе, описываются методические и педагогические аспекты применения даннои технологии на примере изучения дисциплины «Детали машин» на факультете технологии и предпринимательства Новосибирского государственного
педагогического университета. В [10] показаны особенности применения технологии 3D-печати в рамках изучения учебнои дисциплины «Инженерная графика» в Новоуренгоиском техникуме газовои промышленности. В [11] отмечается целесообразность использования 3D-печати на разных этапах обучения как одна из возможностеи технологической реализации повышения эффективности учебного процесса при геометро-графическои подготовке специалистов. Необходимость внедрения CAD-технологиИ и 3D-печати в учебныи план подготовки инженеров отмечена в [12].
В [2, 6] показано, что внедрение технологии 3D-
моделирования и 3D-прототипирования в образовательный процесс способствует более эффективному формированию уровня
профессиональной подготовки, чем изучение графических и технических дисциплин по традиционной методике.
Целью настоящей статьи является проведение сравнительного анализа работ по созданию 3D-принтера на основе FDM-технологии, разработка предложении по совершенствованию процесса 3D-печати и по моделированию технических систем с применением
FDM-технологии, а также анализ применимости модификации разработанного 3D-принтера в научно-исследовательском и в учебном процессах университета. Для выполнения поставленной цели авторами рассматривается вопрос об особенностях изучения и использования аддитивных технологии в рамках исследовательской деятельности научного студенческого общества (НСО) «Моделирование технических систем» и в учебных курсах IT-направлении кафедры математического моделирования и компьютерных технологии ЕГУ им. И.А. Бунина.
Краткий обзор и характеристика основных видов аддитивных технологий
Аддитивные технологии (от англ. аdd -"добавлять") представляют собои процесс постепенного создания (выращивания) изделия путем присоединения, наплавления материала слои за слоем. Они являются противоположностью классическому способу производства -субтрактивному (от англ. subtraction -"изымать"), в ходе которого изделие изготавливается за счет постепенного отъема материала (путем фрезерования, штамповки, резки и т.д.). Начало промышленному использованию аддитивных технологии 3D-печати было положено в 1986 году Ч. Халлом - основателем компании 3D Systems. За этот период технологии шагнули от быстрого прототипирования до практически конвейерного производства готовых изделии, причем процесс совершенствования аддитивных технологии сопровождался развитием семи их видов [13].
Приведем краткую характеристику основных видов аддитивных технологии создания 3D-объекта.
1. Стереолитография (Stereo Lithography Apparatus, SLA-технология) получила наибольшее распространении среди технологии 3D-печати благодаря низкои себестоимости готовых изделии. SLA-технология состоит в следующем: сканирующая система направляет на фотополимер лазерньш луч, под действием которого материал твердеет. В качестве фотополимера используется хрупкий и твердыи полупрозрачный материал, которыи коробится под действием
атмосферной! влаги. Материал легко склеивается, обрабатывается и
окрашивается. РабочиИ стол находится в емкости с фотополимернои композицией. После прохождения лазерного луча и отверждения очередного слоя его рабочая поверхность смещается вниз на 0,025-0,3 мм.
2. Лазерное спекание порошковых материалов ^Selective Laser Sintering, SLS-технология) является единственной технологией 3D-печати, которая может быть использована при изготовлении металлических формообразующих для металлического и пластмассового литья. Пластмассовые прототипы обладают хорошими механическими свойствами, благодаря которым они могут быть использованы для изготовления полнофункциональных изделии. В SLS-печати используются материалы, близкие по своим свойствам к конструкционным маркам: металл, керамика, порошковый пластик. Порошковые материалы наносятся на поверхность рабочего стола и запекаются лазерным лучом в твердьш слои, соответствующий сечению 3D-модели и определяющий ее геометрию.
3. Послойная печать расплавленной полимерной нитью (Fused Deposition Modeling, FDM-технология) применяется для получения единичных изделии, приближенных по своим функциональным возможностям к серииным изделиям, а также для изготовления выплавляемых форм для литья металлов. FDM-технология печати заключается в следующем: выдавливающая головка с контролируемой температурой разогревает до полужидкого состояния нити из ABC-пластика, воска или поликарбоната, и с высокой точностью подает полученныи термопластичный моделирующий материал тонкими слоями на рабочую поверхность 3D-принтера. Слои наносятся друг на друга, соединяются между собои и отвердевают, постепенно формируя готовое изделие. FDM-технология была разработана в 1988 году С. Крампом.
4. Технология струйного моделирования (Ink Jet Modelling) имеет следующие запатентованные подвиды: 3D-Systems (Multi-Jet Modeling или MJM), PolyJet (Objet Geometries или PolyJet) и Solidscape (Drop-On-Demand-Jet или DODJet). Перечисленные технологии функционируют по одному принципу, но каждая из них имеет свои особенности. Для печати используются
поддерживающие и моделирующие материалы. К числу поддерживающих материалов чаще всего относят воск, а к числу моделирующих - широкий спектр материалов, близких по своим свойствам к конструкционным термопластам.
Печатающая головка 3D-принтера наносит поддерживающий и моделирующий материалы на рабочую поверхность, после чего производится их фотополимеризация и механическое выравнивание. Технология струйного моделирования позволяет получить окрашенные и прозрачные модели с различными механическими свойствами, это могут быть как мягкие, резиноподобные изделия, так и твердые, похожие на пластики.
5. Технология склеивания порошков (Binding powder by adhesives) позволяет не просто создавать объемные модели, но и раскрашивать их. Принтеры с технологией binding powder by adhesives используют два вида материалов: крахмально-целлюлозный порошок, из которого формируется модель, и жидкии клеи на воднои основе, проклеивающий слои порошка. Клеи поступает из печатающей головки 3D-принтера, связывая между собои частицы порошка и формируя контур модели. После завершения печати излишки порошка удаляются. Чтобы придать модели дополнительную прочность, ее пустоты заливаются жидким воском.
6. Ламинирование листовых материалов (Laminated Object Manufacturing, LOM-технология) предполагает изготовление 3D-моделеИ из бумажных листов при помощи ламинирования. Контур очередного слоя будущей модели вырезается лазером, а ненужные обрезки режутся на небольшие куски, которые впоследствии удаляются из принтера. Структура готового изделия похожа на древесную и обладает сниженной влагостойкостью.
7. Облучение ультрафиолетом через фотомаску (Solid Ground Curing, SGC-технология) предполагает создание готовых моделеи из слоев распыляемого на рабочую поверхность фоточувствительного пластика. После нанесения тонкого слоя пластика он через специальную фотомаску с изображением очередного сечения обрабатывается ультрафиолетовыми лучами. Неиспользованный материал удаляется при помощи вакуума, а оставшиеся затвердевший материал повторно
облучается жестким ультрафиолетом. Полости готового изделия заполняются расплавленным воском, который служит для поддержки следующих слоев. Перед нанесением последующего слоя фоточувствительного пластика
предыдущий слои механически выравнивается.
Анализ существующих аддитивных технологии, проведенный студентами и преподавателями по критериям технической оснастки принтера, технологического процесса печати и экономической составляющей, позволил сделать вывод, что для создания и прототипирования трехмерных объектов целесообразно и экономически выгодно использовать принтеры, функционирующие на основе FDM-технологии. Подробно ряд преимуществ данного вида технологии быстрого прототипирования описан в [2-10] и работах других авторов. Важно отметить, что FDM-технология обладает рядом важных и существенных характеристик, позволяющих говорить об ее преимуществах по сравнению с другими видами технологии 3D-печати, а именно:
- наиболее простои принцип печати, легко реализуемый на основе распространенных электронных компонентов;
- возможность использования широкого спектра термопластичных материалов с различными характеристиками, в том числе безопасных для здоровья (как во время процесса, так и использования готового изделия) и не требующих специальных условии хранения и работы с ними;
- реализация в виде компактных персональных печатающих устройств, не требующих специализированных знании по установке, подключению и эксплуатации;
- прототипирование объектов со сложной геометрией и полостями, которые оказываются не по силам другим технологиям;
- отсутствие шумовых загрязнении и отходов производства, требующих утилизации или специальных мест для установки;
- высокая разрешающая способность (до 20 микрон), возможность одновременной печати несколькими материалами или материалами нескольких цветов;
- низкая себестоимость как самих устройств, так и используемых материалов, возможность самостоятельной сборки печатающего устройства из готового конструктора или набора компонентов;
- распечатанные изделия имеют высокие эксплуатационные характеристики и могут применяться как серийные изделия;
- открытость технологии позволяет работать над совершенствованием и внедрением 3D-печатающих устройств в различные сферы.
Вышеперечисленные характеристики
позволяют использовать печатные устройства, созданные на основе FDM-технологии, для решения широкого спектра исследовательских и научных задач и могут быть использованы в различных организационных формах
взаимодействия участников образовательного процесса. Отметим, что необходимость использования других видов аддитивных технологии может быть определена на более поздних этапах с точки зрения целесообразности и получения изделии с конкретными параметрами. Возможно, что следующим витком развития технологии 3D-печати станет усовершенствование SLS-технологии и ее широкое распространение. Переход от FDM-технологии к SLS-технологии в некотором роде будет подобен переходу от струйных 2D-принтеров к лазерным 2D-принтерам.
Технические параметры и особенности 3D-принтера на базе FDM-технологии
Приведем описание технических параметров и эксплуатации 3D-принтера, разработанного студентами НСО ЕГУ им. И.А. Бунина. Процесс работы созданного печатного устройства на базе FDM-технологии характеризуется
последовательным выполнением следующих этапов:
1. Предварительная обработка. Программное обеспечение для подготовки к печати делит на секции и размещает фаил 3D CAD, а также просчитывает путь выпрессовки термопластика и необходимого вспомогательного материала.
2. Производство. 3D-принтер нагревает термопластик до полужидкого состояния и выдавливает его крошечными каплями по пути выпрессовки. Расплавленный вязкии пластик спекается с предыдущим слоем, формируя будущии объект. На рис.1. проиллюстрирован процесс послоинои печати расплавленной полимерной нитью. Дополнительный обдув, непосредственно после прохождения сопла, предотвращает естественную деформацию слоя, что заставляет его оставаться на своем месте. Технический FDM-процесс позволяет с достаточно высокой точностью (минимальная толщина слоя 0,1 мм) изготовлять полностью готовые к использованию детали довольно большого размера. Если необходима поддержка или буфер, 3D-принтер использует удаляемый материал - своего рода «леса».
3. Постобработка. Пользователь отделяет поддержку или растворяет ее в водном растворе моющего средства, после чего деталь готова к использованию.
Kamywm г; MsmepuenoM поддержки
Рис. 1. Принцип создания моделей-прототипов по FDM-технологии
Внешнии вид устройства объемной печати, использующего FDM-технологию, представлен на рис. 2.
Рис.2.3D-принтер, созданный студентами НСО ЕГУ им. И.А. Бунина
В таблице 1 приведены основные технические характеристики печатного устройства.
Таблица 1. Основные параметры и их характеристики
Толщина нити 1,75/3 мм
Максимальная 2600 С
температура головки
Максимальная 1100 С
температура стола
Платформа Arduino Mega 2560 + Ramps 1.4
Прошивка интерфейса Marlin 1.1.0
Скорость печати: до 120 мм/с
Материал печати: ABS пластик и PLA
Технология печати: FDM
Габариты 580x580x730(мм)
Масса 12 кг
Комплектующими электронного блока 3D-принтера являются:
- материнская плата (Arduino Mega 2560 + RAMPS 1.4);
- LCD дисплеи с энкодером и картридером;
- электроника экструдера (нагреватель, термистор, вентилятор охлаждения, турбина обдува);
- 5 шаговых двигателей и 5 драйверов шаговых двигателей;
- 3 концевых выключателей 3-х осеи.
Плата Arduino преобразует G-коды в сигналы и управляет 3D-принтером посредством силовои части RAMPS 1.4. Плата RAMPS 1.4 устанавливается поверх Arduino. Все подключения, кроме USB, осуществляются через плату RAMPS 1.4, и через нее же подается напряжение 12 В на Arduino. Схема подключения электроники 3D-принтера приведена на рис.3.
Оялдмдемие детдлм H-jrpe» хоинда
Тсрмисюр КОИИДЛ
Рис. 3. Схема подключения электроники 3D-принтера
По своим параметрам и характеристикам 3D-принтер, сконструированный студентами НСО ЕГУ им. И.А. Бунина, в целом аналогичен устройству 3D-печати, описанному в работе [3]. Однако можно выделить следующие отличия: использование композитных материалов в виде тканевого и фольгированного стеклотекстолита, увеличенные размеры рамы, спецпрофиль дюралевьш на 40 с Т-образными пазами, нагрев стола нихромовыи. Перечисленные отличия обеспечивают ряд преимуществ в процессе прототипирования 3D-объекта. В дальнейшем планируется модификация печатного устройства путем присоединения к нему механизма дробления и плавления использованных пластиковых изделии.
Направления совершенствования процесса 3D-печати и предложения по моделированию технических систем в учебных курсах для студентов и аспирантов 1Т-специальностей
Результаты работы по исследованию и применению FDM-технологии, как одного из способа прототипирования, обсуждаются на семинаре научного студенческого общества ЕГУ им. И.А. Бунина (руководители М.А. Губин, Е.В. Игонина) и на научном семинаре «Качественная теория и теория устойчивости дифференциальных уравнении и их приложения в математике, информатике и технических науках» (руководители О.Н. Масина, О.В. Дружинина) кафедры математического моделирования и компьютерных технологии ЕГУ им. И.А. Бунина.
Вопрос о разработке 3-D принтера на основе метода послойной печати расплавленной полимерной нитью докладывался на научно-практической конференции представителем НСО «Моделирование технических систем» студентом группы ИиВТ-31 Трубицыным А.А. [14]. В ходе доклада были намечены перспективы дальнеишеи работы НСО по усовершенствованию FDM-технологии, направленные на устранение таких ее недостатков, как: 1) растекание пластика из-за нагрева за границы печатаемой области; 2) ограничение применения других материалов, кроме тех, которые поддаются расплавлению и продавливанию; 3) чувствительность к перепадам температур во время процесса печати.
Проведение научных семинаров НСО, как показал опыт, имеет большое значение, т.к. большинство и преподавателей и студентов имеет лишь поверхностное представление о технологиях 3D-прототипирования. Из опрошенных
преподавателей которые принимали участие в семинарах, проводившихся НСО ЕГУ им. И.А. Бунина, лишь около 20% были знакомы непосредственно с особенностями технологии и сферами ее применения. Большинство из опрошенных проявило интерес к возможностям 3D-печати для использования в
преподавательской деятельности. В ходе дискуссии было отмечено, что FDM-технология в целом должна иметь не узкую направленность, т.е. должна изучаться не только студентами и аспирантами IT-специальностей Указанная технология может быть внедрена в учебньш и научно-исследовательские процессы ВУЗа любых направлении подготовки. Также немаловажно на сегодняшний день ее изучение для направления подготовки: 44.03.01 - Педагогическое образование различных профилей [15; 16]. Несмотря на то, что каждое из различных направлении подготовки имеет свою специфику, можно выделить общие для них варианты применения 3D-печати:
1. Объект для развития практических навыков и получения новых компетенций
2. Технология или инструмент исследовательской деятельности.
3. Инструмент для совершенствования учебного процесса и обеспечения электронного обучения.
О вариативности изучения FDM-технологии и о целесообразности ее использования в образовательном процессе гуманитарного, естественнонаучного, физико-математического направлении подготовки ВУЗов изложено в работе
[9].
В Елецком университете технология 3D-печати пока находит применение в контексте проводимой учебнои и исследовательской деятельности при подготовке студентов таких IT-специальностей
как: 09.03.01 - Информатика и вычислительная техника, 09.03.02 - Информационные системы и технологии, 09.06.01 - Информатика и вычислительная техника (профиль подготовки: математическое моделирование, численные методы и комплексы программ). В рамках учебных занятии по дисциплине «Инженерная и компьютерная графика», проводимых на втором и третьем курсах бакалавриата указанных выше направлении, имеет место обучение черчению и чтение чертежей различных деталей Чертеж дает представление о форме и размерах предмета, но не обладает нужной наглядностью. Возникает необходимость вычерчивания дополнительного изображения заданной детали в аксонометрии. Для изучения темы «Аксонометрия» и вычерчивания деталей в объеме традиционно используют модели деталей изготовленных из дерева и металла в виде макетов. Такие макеты зачастую оказываются примитивными.
Металлические детали упрощаются из-за сложности изготовления фигурных плоскостей С помощью 3D-принтера студенты получают модели деталеи любои сложности, включая наклонные и фигурные поверхности. Безусловно, такое представление детали способствует развитию у обучающихся пространственного мышления. Кроме того, формируются навыки выполнения чертежеи деталеи различной степени сложности. На занятиях студентам предлагаются различные задания с целью тренировки пространственного мышления и приобретения навыков вычерчивания 3D-моделеИ деталеи в графическом редакторе КОМПАС. Также студенты получают навыки в определении размеров, взаимного расположения поверхностей и базирования модели (или нескольких моделей) на рабочем столе 3D-принтера. Модель пересчитывается в программе Repetier-Host (слаисинг), и производится демонстрация послоинои технологии печати расплавленной полимерной нитью с последовательным наращиванием поверхностей детали. При изучении темы «Деталирование» студенты, пользуясь сборочным чертежом, собирают сборочную единицу и в случае необходимости изготавливают на 3D-принтере недостающие детали. Кроме того, студенты самостоятельно выбирают эргономические показатели изготавливаемой детали.
Дополнительную возможность работы с 3D-принтером студенты 1Т-специальностеи университета могут получить в рамках работы НСО, основными направлениями научно-исследовательской деятельности которого является: моделирование в различных областях, разработка механизмов и их частей исследование физических процессов, автоматизация
лабораторного эксперимента и т.п. Особенно следует выделить такое инновационное
направление, реализуемое в НСО, как DIY-робототехника (от англ. do it yourself - "сделай это сам"). Концепция DIY-робототехники предполагает более творческий подход в разработке собственных идеи и реализацию механических составляющих, чем те, которые предлагаются в готовых робототехнических конструкторах.
В стратегии развития научно-
исследовательской деятельности важно отметить роль совместного сотрудничества ЕГУ им. И.А. Бунина с Федеральным исследовательским центром «Информатика и управление» Россиискои академии наук (ФИЦ ИУ РАН), г. Москва. Ежегодно научные сотрудники центра ФИЦ ИУ РАН принимают участие в научно-практических конференциях и семинарах, организованных преподавателями кафедры математического моделирования и компьютерных технологии и членами НСО на базе ЕГУ им. И.А. Бунина. В рамках таких встреч проходит обмен опытом и практическими разработками по различным вопросам в области математического моделирования технических систем с применением комплексов проблемно-
ориентированных программ, а также рассматриваются возможности применения инновационных информационных технологии в сфере образования, научных исследованиях, технических разработках. Итогом таких конференции является издание сборника научных трудов, куда обязательно входят работы молодых ученых, студентов и аспирантов.
Для установления междисциплинарных связеи и расширения области применения 3D-технологиИ аспирантам IT-специальности предлагается прохождение практики на кафедре дизайна и народнои художественной культуры. Практиканты под руководством опытного педагога проводят лабораторные занятия для студентов направления подготовки 54.03.01 - Дизайн, знакомят их с CAD/CAM технологиями (Computer Aided Design -технологии компьютерного проектирования изделии; Computer Aided Machinery - технологии изготовления изделии на станках с числовым программным управлениям) и показывают их применимость.
На кафедре дизайна и народнои художественной культуры студенты выполняют работы с применением числового программного управления (ЧПУ). С помощью 3D-технологиИ будущие дизайнеры могут разрабатывать дизайн предметов, деталей и макетов прямо в аудитории, изготавливать прототипы с помощью 3D-принтера, оценивать и тестировать их, реализовывать самые смелые проекты, экспериментировать с материалами и формами. Возможность быстрои визуализации и физического воплощения собственных проектов позволит студентам гораздо быстрее освоить
многие аспекты будущей профессии.
В настоящее время использование 3D-печати в образовательном процессе вузов находится еще на этапе становления, но при этом просматриваются достаточно широкие перспективы дальнейшего применения с учетом совершенствования аддитивных технологии. Членами методического совета ЕГУ им. И.А. Бунина и преподавателями кафедры математического моделирования и компьютерных технологии было принято совместное решение о необходимости внедрения в учебные дисциплины (пока профильной направленности) модулей, раскрывающих сущность и применение аддитивных технологии, в том числе процесс использования FDM-технологии при прототипировании 3D-объектов. Список приоритетных дисциплин и элементов учебного процесса 1Т-направлении, в рамках которых планируется изучение технологии 3D-печати и по которым ведется разработка рабочих программ на ближаишие учебные периоды, представлен следующим образом.
Уровень образования: бакалавриат
Направление подготовки: 09.03.01 -Информатика и вычислительная техника
1. Инженерная и компьютерная графика (Зкурс, 5-6 семестры).
2. Практика по получению первичных профессиональных умении и навыков (в том числе научно-исследовательской деятельности) (4 курс).
Направление подготовки: 09.03.02 -Информационные системы и технологии
1. Информационные технологии (1 курс, 2 семестр).
2. Практика по получению первичных профессиональных умении и навыков (в том числе научно-исследовательской деятельности) (4 курс).
Уровень образования: магистратура
Направление подготовки: 09.04.01 -Информатика и вычислительная техника
1. Высокопроизводительные системы и технологии (1 курс, 2 семестр).
2. Проектирование в графическом дизайне (2 курс, 3 семестр)
3. Научно-исследовательская работа (2 курс, 4 семестр)
Уровень образования: аспирантура
Направление подготовки: 09.06.01 -Информатика и вычислительная техника (математическое моделирование, численные методы и комплексы программ)
1. Методология научных исследовании по направлению подготовки «Информатика и вычислительная техника».
Актуальным на сегодняшний день является вопрос о разработке дополнительных факультативных курсов по применению FDM-технологии в различных областях деятельности (с
учетом промышленной! или отраслевой Описаны перспективы применения FDM-
направленности и востребованности региона) и об технологии при моделировании технических
их внедрении в учебные планы для перечисленных систем в учебных курсах для студентов и
выше IT-направлении. Технологии 3D-печати аспирантов IT-специальностей. Разработанные
также открывают дополнительные перспективы предложения по использованию указанной
для научно-исследовательской деятельности технологии в учебном процессе могут наити
студентов и аспирантов IT-специальностей и применение в научно-педагогической практике
инженерно-технических специальностей. высших учебных заведении и в работе
молодежных научных коллективов.
Заключение
Таким образом, с учетом сравнительного Благодарности анализа аддитивных технологии, используемых в Авторы выражают благодарность
процессе прототипирования 3D-объектов, и И.Н. Синицыну за внимание к работе, ценные
особенностей FDM-технологии описаны замечания и поддержку исследователей. параметры и варианты модификации 3D-принтера.
Литература
1. Лысыч М.Н., Шабанов М.Л., Романов В.В. Области применения технологии! 3D печати // Современные наукоемкие технологии. - 2014. - № 12-2. - С. 165-169.
2. Шайхутдинов Т.Ф., Гильманова А.М. 3D-принтеры в современном мире и образовании / / Материалы 42-и Международной научно-технической конференции молодых ученых, аспирантов и студентов: сборник научных трудов в 2 т. Т. 1. - Уфа: УГНТУ 2015. - С. 323-334.
3. Астахова Т.Н., Капанов А.А., Косолапов В.В., Мещеряков Е.Е. Применение систем 3D-печати для прототипирования технических идеи // Электронные библиотеки. - 2017. - Т.20. - №2. - С.110-120.
4. Канесса Э., Фонда К., Зеннаро М. Доступная 3D-печать для науки, образования и устойчивого развития. - Изд-во: МЦТФ,
2013. - 192 с.
5. Окладникова Т.В., Литвинцева Е.А., Окладников А.П., Неведимова Л.В. 3D-печать в образовании // Сборник научных трудов по материалам Международной научно-практической конференции «Наука и образование в XXI веке». - Тамбов,
2014. - С. 108-109.
6. Леибов А.М., Каменев Р.В., Осокина О.М. Применение технологии 3D-прототипирования в образовательном процессе // Современные проблемы науки и образования. - 2014. - № 5. - С. 93.
7. Eisenberg М. 3D printing for children: What to build next? // International Journal of Child-Computer Interaction. 2013. №1. С. 713.
8. Сябренко А. П., Тынченко В.С. Использование технологии 3D-печати в образовательном процессе вуза // Развитие современного образования: теория, методика и практика: материалы VII Междунар. науч.-практ. конф. - Чебоксары: ЦНС «Интерактив плюс», 2016. - № 1 (7). - С. 244-247.
9. Заседатель В.С. Образовательный потенциал технологии быстрого прототипирования // Интернет-журнал «Науковедение». - Том 7. - №5 (2015). - http://naukovedenie.ru/PDF/220PVN515.pdf
10. Филиппова О.А. Применение технологии трехмерной печати в учебном процессе по дисциплине «Инженерная графика» // Наука, техника и образования. - 2015. - № 10. С. 126-130.
11. Абросимов С.Н., Тихонов-Бугров Д.Е. 3D-печать как составляющая часть учебного процесса по геометро-графическим дисциплинам // Качество графической подготовки: материалы VII Международной интернет-конференции . - 2017. -http://dgng.pstu.ru/conf2017/papers/
12. Зеленцов В.В., Щеглов Г.А. Опыт интеграции CAD-технологии и 3D-печати в учебном плане подготовки инженеров // Открытое образование. - 2016. - № 5. - С. 27-34.
13. Кушнир А.П., Лившиц В.Б. Классификация технологии 3D печати // Рецензируемое периодическое сетевое научное издание «Дизаин. Теория и практика». - 2014. - №18. http://enidtp.ru/download/185/
14. Трубицын А.А. Разработка 3-D принтера на основе метода пословного изготовления объекта // Системы управления, технические системы: устойчивость, стабилизация, пути и методы исследования: материалы научно-практической конференции. - Елец: Елецкии государственный университет
им. И .А. Бунина, - 2017. - С.135-140.
15. Бушуева В. В., Емельянова А.М. Использование инновационного оборудования при подготовке будущих учителеи технологии // Новое слово в науке: перспективы развития: материалы VIII Международной научно-практической конференции. - Чебоксары: ЦНС «Интерактив плюс», 2016. - № 2 (8). - С. 67-68.
16. Головко И.С. Инженерное 3D-моделирование и прототипирование в школе // Наука и образование: векторы развития: материалы Международной научно-практической конференции и Всероссийских педагогических чтении. - Чебоксары: Экспертно-методическии центр, 2016. - С. 266-271.
References
1. Lysych M.N., SHabanov M.L., Romanov V.V. Oblasti primeneniya tekhnologij 3D pechati / / Sovremennye naukoemkie tekhnologii. -2014. - № 12-2. - S. 165-169.
2. SHajhutdinov T.F., Gil'manova A.M. 3D-printery v sovremennom mire i obrazovanii // Materialy 42-j Mezhdunarodnoj nauchno-tekhnicheskoj konferencii molodyh uchenyh, aspirantov i studentov: sbornik nauchnyh trudov v 2 t. T. 1. - Ufa: UGNTU, 2015. - S. 323-334.
3. Astahova T.N., Kapanov A.A., Kosolapov V.V., Meshcheryakov E.E. Primenenie sistem 3D-pechati dlya prototipirovaniya tekhnicheskih idej // EHlektronnye biblioteki. - 2017. - T.20. - №2. - S.110-120.
4. Kanessa EH., Fonda K., Zennaro M. Dostupnaya 3D-pechat' dlya nauki, obrazovaniya i ustojchivogo razvitiya. - Izd-vo: MCTF, 2013. -192 s.
5. Okladnikova T.V., Litvinceva E.A., Okladnikov A.P., Nevedimova L.V. 3D-pechat' v obrazovanii // Sbornik nauchnyh trudov po
materialam Mezhdunarodnoj nauchno-prakticheskoj konferencii «Nauka i obrazovanie v XXI veke». - Tambov, 2014. - S. 108-109.
6. Lejbov A.M., Kamenev R.V., Osokina O.M. Primenenie tekhnologij 3D-prototipirovaniya v obrazovatel'nom processe // Sovremennye problemy nauki i obrazovaniya. - 2014. - № 5. - S. 93.
7. Eisenberg M. 3D printing for children: What to build next? // International Journal of Child-Computer Interaction. 2013. №1. S. 713.
8. Syabrenko A. P., Tynchenko V.S. Ispol'zovanie tekhnologii 3D-pechati v obrazovatel'nom processe vuza // Razvitie sovremennogo obrazovaniya: teoriya, metodika i praktika: materialy VII Mezhdunar. nauch.-prakt. konf. - CHeboksary: CNS «Interaktiv plyus», 2016. - № 1 (7). - S. 244-247.
9. Zasedatel' V.S. Obrazovatel'nyj potencial tekhnologij bystrogo prototipirovaniya / / Internet-zhurnal «Naukovedenie». - Tom 7. -№5 (2015). - http://naukovedenie.ru/PDF/220PVN515.pdf
10. Filippova O.A. Primenenie tekhnologii trekhmernoj pechati v uchebnom processe po discipline «Inzhenernaya grafika» // Nauka, tekhnika i obrazovaniya. - 2015. - № 10. S. 126-130.
11. Abrosimov S.N., Tihonov-Bugrov D.E. 3D-pechat' kak sostavlyayushchaya chast' uchebnogo processa po geometro-graficheskim disciplinam // Kachestvo graficheskoj podgotovki: materialy VII Mezhdunarodnoj internet-konferencii . - 2017. -http://dgng.pstu.ru/conf2017/papers/
12. Zelencov V.V., SHCHeglov G.A. Opyt integracii CAD-tekhnologij i 3D-pechati v uchebnom plane podgotovki inzhenerov / / Otkrytoe obrazovanie. - 2016. - № 5. - S. 27-34.
13. Kushnir A.P., Livshic V.B. Klassifikaciya tekhnologij 3D pechati / / Recenziruemoe periodicheskoe setevoe nauchnoe izdanie «Dizajn. Teoriya i praktika». - 2014. - №18. http://enidtp.ru/download/185/
14. Trubicyn A.A. Razrabotka 3-D printera na osnove metoda poslojnogo izgotovleniya ob"ekta / / Sistemy upravleniya, tekhnicheskie sistemy: ustojchivost', stabilizaciya, puti i metody issledovaniya: materialy nauchno-prakticheskoj konferencii. - Elec: Eleckij gosudarstvennyj universitet im. I.A. Bunina, - 2017. - S.135-140.
15. Bushueva V. V., Emel'yanova A.M. Ispol'zovanie innovacionnogo oborudovaniya pri podgotovke budushchih uchitelej tekhnologii / / Novoe slovo v nauke: perspektivy razvitiya: materialy VIII Mezhdunarodnoj nauchno-prakticheskoj konferencii. - CHeboksary: CNS «Interaktiv plyus», 2016. - № 2 (8). - S. 67-68.
16. Golovko I.S. Inzhenernoe 3D-modelirovanie i prototipirovanie v shkole // Nauka i obrazovanie: vektory razvitiya: materialy Mezhdunarodnoj nauchno-prakticheskoj konferencii i Vserossijskih pedagogicheskih chtenij. - CHeboksary: EHkspertno-metodicheskij centr, 2016. - S. 266-271.
Поступила: 10.05.2017
Об авторах:
Игонина Елена Викторовна, кандидат физико-математических наук, старший преподаватель кафедры математического моделирования и компьютерных технологии, Елецкии государственный университет им. И.А. Бунина, [email protected]:
Дружинина Ольга Валентиновна, доктор физико-математических наук, главньш научньш сотрудник, Федеральный исследовательский центр «Информатика и управление» Россиискои академии наук, [email protected].
Note on the authors:
Igonina Elena V., Candidate of Physical and Mathematical Sciences, Senior Lecturer of the Mathematical Modeling and Computer Technologies, Bunin Yelets State University, [email protected]
Druzhinina Olga V., Doctor of Physical and Mathematical Sciences, Chief Researcher, Federal Research Center Computer Science and Control of the Russian Academy of Sciences, [email protected].
