3 - 2016

Инженерные решения для инженерных задач

Сергей Панин
Ведущий инженер, Русская Промышленная Компания.

В последние годы инновационные технологии очень сильно продвинулись вперед и затронули все сферы нашей жизни. Почти каждый из нас знаком с современными смартфонами, «умными» телевизорами или программами, воспринимающими речь. Тем более технологический прогресс очевиден в области инженерии, которая всегда славилась своими интересными находками, и современная техника позволила привнести в работу инженера много полезных устройств. В данной статье мы рассмотрим такие устройства, как манипуляторы и 3D­принтеры.

Манипуляторы

Создание моделей имеет свою специфику, и для выполнения задач моделирования использование клавиатуры и мыши уже не является оптимальным. С развитием 3D­индустрии стали появляться специальные устройства, которые позволяют гораздо плодотворней работать с моделями.

3D­манипулятор (иногда называемый 3D­мышью) представляет собой специальное устройство, которое подключается к компьютеру и берет на себя часть функциональных задач мыши и клавиатуры. Манипуляторы могут быть простыми и давать возможность только контролировать модель, ее позиционирование в пространстве и работу с ней, а могут быть сложными, являясь практически миниатюрным компьютером.

Рассмотрим модель SpacePilot Pro от производителя 3D­connexion. Этот манипулятор обладает как клавишами, дублирующими клавиатуру (Ctrl, Alt, Shift), так и специальными кнопками. Под специальными клавишами понимаются клавиши управления моделью — они используются, чтобы зафиксировать модель в пространстве, повернуть ее в определенной плоскости или ограничить степени ее свободы. Кроме того, манипулятор оснащен специальными программируемыми кнопками, которым вы можете задать необходимые функции из программы. Вторая важная часть 3D­мыши — это рабочий дисплей. На этот дисплей выводится рабочая информация: RSS­лента, рабочая почта, календарь и задачи. При необходимости этот список может быть легко расширен. Таким образом, имея полноценный манипулятор, вы практически сводите на нет использование клавиатуры и повышаете эффективность моделирования.

Однако сейчас стали появляться еще более интересные технологии в области работы с 3D­графикой и моделированием. Например, не так давно компания Leap Motion выпустила одноименное устройство, которое подключается к вашему компьютеру и позволяет вам управлять моделью непосредственно руками. Leap Motion представляет собой камеру в специальном корпусе, которая фиксирует движения ваших рук и преобразует их в команды для компьютера. Если в случае с манипулятором вам приходилось использовать специальное устройство для того, чтобы управлять моделью, то здесь вы можете крутить моделью прямо «в воздухе». На данный момент технология еще несовершенна и поддерживается далеко не всеми компьютерными программами. Однако Leap Motion уже интегрируется в некоторые ноутбуки, что показывает перспективность этой технологии как для обычного пользователя, так и для проектировщика.

3D­принтеры

Сегодня 3D­принтеры — это тренд. О них слышали даже те, кто далек от техники, не говоря уже об инженерах, для которых это устройство особенно ценно. Сейчас на рынке 3D­принтеров существует огромное количество различных образцов, работающих по разным технологиям. Здесь мы рассмотрим только домашние 3D­принтеры, поскольку тема промышленной 3D­печати слишком обширна и достойна отдельного обсуждения.

Для начала сформулируем, что такое 3D­принтер. Это устройство, которое создает изделие путем добавления материала, а не его удаления (как в случае со станком). Добавление материала может производиться по любой технологии, но сейчас самым популярным способом является выдавливание горячего пластика из печатающей головки. Популярность данного способа кроется в его удобстве — пластик дешевый, с ним довольно легко работать, а конструкция при этом получается достаточно прочной. Современные 3D­принтеры стоят около 100 тыс. руб. (эта цифра очень условна — существуют модели стоимостью и около 40 тыс., и выше 150 тыс. руб.), и область их печати составляет примерно 20x20x20 см.

Печать производится пластиком АБС и ПЛА, а в некоторых моделях возможна печать нейлоном. В целом, сегодня многие 3D­принтеры похожи друг на друга, поэтому между компаниями идет своеобразная технологическая война — каждый пытается сделать конструкцию более эффективной и улучшить качество печати.

Как же работать с 3D­принтером? Для начала вы должны создать модель практически в любой программе по 3D­моделированию, главное, чтобы она соблюдала правила 3D­печати — подходила по габаритам, была заполняемой и не содержала элементов, которые 3D­принтер не сможет напечатать. Если плохо продумать модель, то она может либо поплыть, либо вы вообще получите лишь бесформенный кусок пластика.

После того как модель была создана, вы переводите модель в STL­формат и переносите ее в среду 3D­принтера. Там вы устанавливаете необходимые настройки, такие как точность, скорость, заполняемость и масштаб модели. В некоторых 3D­принтерах существуют подробные настройки управления элементами печати, но изменение этих параметров может привести к тому, что вы сломаете принтер, так что, как правило, они недоступны обычному пользователю. После того, как все сделано, автоматически создается g­code и передается на 3D­принтер. Теперь остается только ждать результата — либо получения готового изделия, либо наглядного воплощения своей ошибки.

3D­принтер позволяет решать множество задач. Вы можете печатать механизмы, корпуса для устройств, фигурки или элементы дизайна — все зависит от вашей фантазии. Сейчас 3D­принтеры еще далеко не универсальны — сказывается недостаточная прочность пластика, шероховатость и невозможность печати цветных изделий данной технологией, но уже на этом этапе они нашли свое применение и свои технологии (например, обработка ацетоном).

Технология FDM, о которой говорилось выше, не является единственной. Постепенное развитие получает технология лазерной стереолитографии. В данной технологии модель «выращивается» с помощью лазера с определенной длиной волны. Под действием этого освещения специальный жидкий материал застывает, формируя модель. Эта технология позволяет создавать более сложные детали с более высокой точностью. Среди рядовых пользователей эти принтеры не слишком популярны из­за своей стоимости (все­таки даже FDM­принтер — устройство недешевое, а такой принтер еще дороже), однако, для некоторых инженерных отраслей эти принтеры могут представлять особый интерес.

Заключение

Если раньше мир с трудом воспринимал технические обновления, то сегодня люди реагируют на них даже слишком легко. В такой ситуации инженеры, находящиеся на пике технического прогресса, не могут отставать от него, а потому должны работать на максимально эффективном и удобном рабочем месте. И такие вещи, как манипуляторы, сканеры, 3D­принтеры могут сделать работу проектировщика гораздо более продуктивной — ведь разница между виртуальным изделием и реальным становится совсем незначительной. 

Получить подробную консультацию можно в Русской Промышленной Компании

САПР и графика 3`2016