Проект направлен на разработку технологического процесса изготовления игрового развивающего пособия, которое послужит аналогом более дорогому набору «Pertra». Набор разрабатывается совместно с ООО «Центр психолого-медико-педагогического сопровождения», этот центр является заказчиком на данный набор.
Ключевые слова : аддитивные технологии, 3д печать, набор «Petra», 3д моделирование, лазерные технологии.
На сегодняшний день в России проживает около 2 миллионов детей с ОВЗ (ограниченными возможностями здоровья). Эти дети нуждаются в особых программах обучения и социальной адаптации. Для того чтобы ребенку с ОВЗ получить базовые знания и навыки, был создан набор «Pertra».
Игровой комплект «Pertra» разработан известным педагогом Марианной Фростиг. Концепция обращена к возможностям творческого формирования как ребенка, так и самого педагога или психолога. Данное пособие предназначено для развития и коррекции детей дошкольного и школьников младших классов.
Имеются и минус данного пособия. Стоимость полной комплектации пособия доходит до 500 тысяч рублей. Не каждое учреждение может позволить такую покупку. Но появилось альтернативное решение, а именно создать набор с помощью трехмерного моделирования, аддитивных и лазерных технологий.
Цель проекта — изготовить набор, удовлетворяющий требованиям набора «Pertra» удешевив его, определить заинтересованность коррекционных учреждений в покупке такого набора.
Рис. 1. Набор «Pertra»
В качестве программного обеспечения были выбраны Autodesk Inventor, CorelDRAW, Cura.
В Autodesk Inventor Professional 2020 были смоделированы трехмерные модели всех деталей набора: разные геометрические фигуры повторяющие модели из набора «Pertra». Данная программа была выбрана в виду широты ее возможностей, в число которых входят: 2D-/3D-моделирование; обмен данными со многими приложениями; возможность создания различных файлов (STL, IPT, IAM, DWG и т. д.); динамическое моделирование; параметрический расчет напряженно-деформированного состояния деталей и сборок; визуализация изделий; автоматическое получение и обновление конструкторской документации (оформление по ЕСКД).
В программу CorelDRAW были экспортированы чертежи раскроя нужной по размерам коробки, таким образом была подготовлена управляющая программа для лазерного станка, на котором была произведена резка картона.
Все модели подготавливались к печати в слайсере Cura. Слайсер — это программа которая преобразовывает файлы формата STL в gcode, то есть нарезает модель на слои тем самым создавая управляющую программу для 3д принтера.
Слайсер Cura — это бесплатный проект компании Ultimaker. Программа совместима с огромным количеством 3D принтеров, слайсер может работать с файлами STL, 3MF и OBJ и в случае необходимости исправлять ошибки в 3d моделях.
Все программы, описанные выше, находятся в свободном доступе в интернете, так что любой желающий может загрузить и пользоваться ими без проблем.
Для печати всех деталей была выбрана FDM технология. Данная технология позволяет создавать трехмерные объекты за счет нанесения последовательных слоев материала, повторяющих контуры цифровой модели. Как правило, в качестве материалов для печати выступают термопластики, поставляемые в виде катушек нитей или прутков.
Рис. 2. Схема аддитивного производства
В качестве материалов аддитивной технологии, было принято решение печатать PLA, потому что: во-первых, PLA пластик биологически безопасен для человека, что очень важно в изготовлении этого проекта, потому как детали будут трогать дети; во-вторых, пластик производится из возобновляемых ресурсов, что очень важно с точки зрения рационального отношения к природным ресурсам. Так же PLA пластик является одним из самых дешёвых что нам и требуется.
Так как печать всех деталей происходила PLA пластиком, который не требует постоянного поддержания температуры как например в принтере закрытого типа, было принято решение печатать на 3д принтере открытого типа.
3Д принтер Anycubic Kossel plus — принтер китайского производства одноименной компании Anycubic. Anycubic Kossel plus — это представитель принтеров Delta-bot,такиепринтеры являются самыми быстрыми среди принтеров технологии FDM.
В проекте нашли свое применение и лазерные технологии. Лазерная резка — технология резки и раскроя материалов, использующая лазер высокой мощности и обычно применяемая на промышленных производственных линиях. Сфокусированный лазерный луч, обычно управляемый компьютером, обеспечивает высокую концентрацию энергии и позволяет разрезать практически любые материалы независимо от их теплофизических свойств.
В качестве материала лазерной технологии был выбран гофрированный картон. Замечательной особенностью гофрокартона является то, что он обладает различными жесткостью и амортизирующей способностью в зависимости от направления давления на него. Если давить на него перпендикулярно плоскости, то он выступает как амортизатор. Если же усилие прикладывать параллельно его плоскости, то его прочность возрастает многократно.
Для раскроя гофра картона был использован лазерный станок модели WATTSAN 6040. Данный станок имеет числовое программное управление и подключается к компьютеру или ноутбуку, работая через программу CNC Laser. На лазерном станке были нарезаны все короба для комплектации наборов.
После изготовления игрового развивающего пособия, был проведен сравнительный анализ основных его характеристик:
- Набор Пертра — это игровой комплект, изготовленный полностью из дерева. Состоит из семи наборов игровых средств, двух досок основ и мобильного стеллажа, в котором размещаются чемоданы. Стоимостью 500 тысяч рублей.
- Изготовленный аналог набора Пертра — это игровой комплект, изготовленный полостью из пластика, включает те же составляющие элементы. Стоимостью 15 тысяч рублей.
По итогу работы все поставленные задачи выполнены: разработан технологический процесс изготовления игровых комплектов, стеллажа и ящиков, посредством аддитивных и лазерных технологий. Главная цель, а именно сделать набор дешевле, достигнута. И заказчик остался доволен такими результатами долгой и плодотворной работы.
Литература:
- Ермаков В. П. Основы тифлопедагогики. — М.: Владос, 2000. — 260 с.
- Зиновьев Д. В. Проектирование в Autodesk Inventor / Д. В. Зиновьев. — М.: ДМК-Пресс, 2017. — 256 с.
- Игровой комплект «ПЕРТРА». Набор психолога: Методические рекомендации. М.: ИНТ, 2014. — 180 с.
