Проект «Университет открытий» ТГУ начинается с лекции «Инновационные разработки, аддитивные технологии и основы работы на 3D-принтере». Директор научно-образовательного центра «Интеллект» Алексей Кремлев рассказывает, что такое аддитивные технологии, сложно ли научиться работать на 3D-принтере и где применить такое изделие в повседневной жизни.
Что такое аддитивные технологии?
– Аддитивные технологии (Additive Manufacturing – от слова аддитивность – прибавляемый) – это послойное наращивание изделия с помощью компьютерных 3D-технологий. Изобретение принадлежит Чарльзу Халлу, в 1986 году сконструировавшему первый стереолитографический трехмерный принтер.
Аддитивные технологии в ТГУ
- Не имеющий аналогов в мире 3D-принтер
- Прибор для левитации частиц пенопласта – первый шаг к созданию ультразвукового 3D-принтера.
Интервью ученого ФТФ ТГУ Владимира Промахова:
Где их можно применить?
– Благодаря таким технологиям и 3D-печатанию человек может создавать множество полезных вещей для быта и здоровья, строительства и машиностроения, космонавтики, медицины и сельскохозяйственной промышленности. Аддитивные технологии могут обходится дешевле и безопаснее. Например, в авиастроении благодаря им создают более экономичный и легкий по весу авиатранспорт, при этом его мощность остается такой же.
Кроме того, с помощью аддитивных технологий ты сможешь создать любую вещь самостоятельно, например распечатать себе кроссовки на 3D-принтере или самостоятельно сделать игрушку, которую давно хотел, но не мог приобрести, или например, сделать потерявшуюся деталь от конструктора.
YouTube-канал Алексея Кремлёва с роликами об изготовлении разных предметов
Этому и многому другому ты сможешь научиться в специальном центре молодежного инновационного творчества «Интеллект».
Что такое «ЦМИТ Интеллект»? Как он работает?
– «ЦМИТ Интеллект» – это открытая мастерская на базе ТГУ для студентов и школьников. Мастерская оснащена высокотехнологичным оборудованием, 3D-принтерами, компьютерным классом, робототехническим конструктором и многим другим.
Наша основная задача как сотрудников центра – обучать студентов и школьников проектированию и прототипированию.
Что можно проектировать? Есть какие-то специальные программы для этого?
– Проектирование – это создание виртуальной 3D-модели, которая соответствует параметрам будущего изделия, в специальной компьютерной программе (САПР). Проектирование в САПР позволяет проверить свою идею, не тратя деньги и время на её реализацию в виде настоящего прототипа.
Создав 3D-модель, мы можем посмотреть, как она будет выглядеть, сколько материала нам нужно на её изготовление, сколько она будет весить, поместятся внутри все детали или нужно изменять размеры, будут ли вообще работать механизмы. Проще говоря, избавиться от элементарных ошибок, которые сложно увидеть на чертеже или в своих фантазиях. И после того, как мы убедимся в отсутствии ошибок и недочетов в нашей виртуальной сборке изделия, мы приступаем к этапу прототипирования.
Что такое прототипирование? Можно ли в вашем центре сделать прототип?
– Прототипирование – это изготовление предполагаемого изделия в функциональном жизнеспособном виде – в виде действующего прототипа. Полученные в САПР 3D-модели имеют реальные габаритные характеристики и могут спокойно передаваться на этап прямого цифрового и традиционного производства. То есть мы берем 3D-модель, прогоняем её через специальную программу САМ, которая дешифрует 3D в специальный набор команд G-код. И этот G-код отправляется уже на станки 3D-печати, ЧПУ (числовое программное управление), лазерной резки и фрезеровки. Также можно вывести чертежи для традиционного способа производства, например, токарной обработки.
После изготовления деталей происходит этап их постобработки: очистка, ошкуривание, покраска, нанесение дополнительной маркировки и сборка прототипа.
Если раньше, лет 40 назад, для создания функционального прототипа инженерам требовалось целое конструкторское бюро – здание в несколько этажей и десятки узких специалистов, то с появлением САПР, станков с ЧПУ и 3D-принтеров эта задача под силу любому студенту. И за короткий срок он может свою идею реализовать в виде изделия, которое можно подержать в руках, вывезти на международную выставку и там продать свою идею потенциальным инвесторам.
Какие технологии прямого цифрового производства есть в «Интеллекте» ТГУ?
– В первую очередь, это аддитивные технологии, или проще говоря, 3D-печать. Это самая современная и доступная на сегодняшний день технология цифрового производства. Когда я впервые увидел 3D-FDM принтер, это было лет 8 назад, он был из США и стоил порядка полумиллиона рублей. Но китайские умельцы сделали своё дело, и сейчас хороший 3D-принтер можно купить по цене смартфона, буквально за 16-18 тысяч рублей.
3D-печать сейчас доступна любому человеку. Но, как говорят, «есть нюансы»: не имея задач, которые нужно решать при помощи принтера, и не умея создавать 3D-модели под печать, сам девайс будет работать только в роли арт-объекта. Многие люди покупают, балуются, распечатывая несколько файликов из сети, и ставят его на полку, так как не знают, что с ним делать дальше.
Вот тут-то и появляется необходимость в нашем центре. У нас есть специальный урок, через который прошли уже сотни томских школьников и студентов. На нем за 25 минут вы научитесь делать свою первую функциональную 3D-модель, а за оставшиеся 20 минут – распечатать ее на самом принтере. Так через 1 академический час вы научитесь моделировать, будете знать, как устроен 3D-принтер, и будете уметь на нём печатать.
Следующая технология, которой мы обучаем, – это лазерная гравировка и резка. Это уже серьезное оборудование, на котором придется немного поучиться работать, приблизительно часов 6-8. Это, конечно, не сравнится с полугодовыми курсами на получение специальности токаря. Но в этом и прелесть ЧПУ-станков: на них не так сложно учиться, как кажется на первый взгляд.
Для начала придется разобраться с черчением и векторной графикой (AutoCad, CorelDraw, Adobe Illustrator и т.п.), а потом уже мы покажем, как запустить лазер и какие материалы на каких режимах на нём обрабатываются. У нас есть промышленные партнеры с серьезными лазерными станками по листовому металлу и заказы от клиентов. Так что у студентов есть возможность не только обучиться, но и подзаработать.
Самое сложное, чему можно научиться в нашем центре – ЧПУ-фрезеровка. Это и профессия, и искусство, овладев которым можно заниматься собственным бизнесом, изготавливая оснастки для производства, художественные изделия, инструменты, запчасти. Направлений деятельности очень много, выбирай любую и развивайся, главное – желание!
При обучении студентов главное – показать им открывающийся горизонт возможностей для самостоятельного развития. Применение аддитивных технологий в 3D-печати – это непаханое поле в современной России для ребят, умеющих думать, проектировать и производить.
С Алексеем Кремлёвым беседовала Анна Захарова, студентка факультета журналистики ТГУ
