|
|
Левченко Роман Васильевич | (Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС") |
|
|
Мокрецова Людмила Олеговна | (Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС") |
|
|
Науменко Ольга Михайловна | (Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС") |
Рассматривается опыт применения современных программных средств 3D моделирования и дальнейшего прототипирования сувенирных медалей для создания концепции выполнения курсовой научно-исследовательской работы студентов.
Сегодня применение современных цифровых технологий в системе образования и профессиональной подготовке студентов вывели на передний план курсовую научно-исследовательскую работу студентов (КНИР) на новый уровень: в коммуникациях (совместное взаимодействие студентов через сети Интернета); визуализации объектов (3D-технологии), воссоздание объектов через цифровые модели (путем цифрового прототипирования); материализации (распечатка на 3D-принтере и фрезерных станках для получения из модели реального объекта из различных материалов). При этом КНИР студента представляет собой завершенное и оформленное в виде текста изложение содержания определенных проблем, задач и методов их решения по отдельным учебным дисциплинам, предусмотренными учебными планами: Положением о выполнении курсовой научно-исследовательской работы студентами НИТУ МИСиС регламентирует углубление знаний и владений исследовательскими навыками [1]. КНИР выполняется на завершающем этапе изучения общепрофессиональных и специальных учебных дисциплин, и ее отдельные разделы могут быть использованы при написании выпускной квалификационной работы студентов бакалавриата или магистратуры. Как одна из важных форм учебного процесса, КНИР позволяет повысить качество подготовки образования, тем более, если она начинается с первого-второго курса обучения бакалавриата и завершается магистратурой. В учебном процессе могут использоваться различные формы КНИР: реферативная, практическая или опытно-экспериментальная.
На кафедрах графической подготовки, где уже в последнее время активно развиваются направления обучения дизайна, применение современных программных средств и цифровых технологий способствует развитию творческой инициативы у студентов, закрепление умений и знаний для их успешной профессиональной деятельности [2]. Работа над творческим проектом методами 3D моделирования с последующим получением реального прототипа, безусловно, становится для студентов увлекательным процессом, это также может способствовать их привлечению в различные научные кружки и центры. Одним из примеров такой работы может служить творческий проект «3D моделирование комплекта сувенирных медалей» (рис.1, 2), выполненный студентами на кафедре автоматизированного проектирования и дизайна (АПД) НИТУ «МИСиС». Целью такого проекта стало создание дизайн-концепции разработки комплекта сувенирных медалей.
В современном «медальерном» искусстве медали разделяются на юбилейные, сувенирные и наградные [3]; по форме и способу: медали на ленте, на колодке и без крепления. Сегодня актуальность изготовления медальерной продукции не только не ослабевает, но и охватывает все больше материалов, в том числе, и драгоценные металлы [4]. Существует традиция выражать признательность коллектива деятелям науки, искусства и культуры, а также награждения сувенирными медалями на корпоративных мероприятиях, юбилеях, олимпиадах и конференциях. Традиция награждать отличившихся в спорте и соревнованиях, премиях, по-прежнему, имеет неиссякаемую популярность. Одной из самых часто используемых наград является присвоение орденов и медалей. Для их изготовления используются разнообразные способы: штамповка, литье и др. Представляет большой интерес способы нанесения на поверхность медали текстов и рисунков: гравировка, эмалирование, фототравление, шелкография, печать по металлу; нанесение рельефного шрифта и объемного изображения возможно сразу при штамповке и литья [5].
Работа по изготовлению медали начинается с творчества. Концептуальное решение и эскизирование — начальный этап процесса создания будущей медали. Следующий этап – 3D моделирование с использованием современных программных средств. Третий этап визуализация прототипа, прототипирование, реализация тиража. С развитием технологии 3D печати и цифрового прототипирования увеличиваются возможности создания медалей с помощью 3D моделирования. Все это позволяет современному дизайнеру спроектировать и с легкостью воссоздать данную награду.
Разработка модели и печать модели происходит при тесном взаимодействии инженерного и дизайн образования. Мы видим слияние направлений обучения, таких как «Промышленный дизайн» и «Прикладная информатика» в единую программу «Прикладная информатика в дизайне». В процессе обучения студентов прикладной информатике в дизайне на кафедре АПД ставится задача в КНИР разработать модели медалей к торжественным мероприятиям НИТУ «МИСиС» и награды в конкурсах и Олимпиадах, а также адаптация их с учетом особенности производства. В рамках такого направления была выбрана тема разработки 3D модели с выразительными скульптурными формами для дальнейшей ее гравировки, литья и эмалирования.
В работе учитывались особенности технологии гравировки, так как в ней используется лазерное оборудование, при помощи которого с большой точностью наносится текст или изображение. Данный вид имеет некоторые преимущества: нанесенный узор не стирается и не тускнеет; большая скорость выполнения; точность выполнения. Учитываем материалы, на которые может быть применена гравировка: металлические изделия, дерево, стекло или пластик. При создании медали способом технологии литья предварительно изготавливают для него форму. Сложность формы зависит от технического задания заказчика и дизайна будущей модели. Раньше формы для литья создавался вручную, что значительно замедляло процесс производства. Но в настоящее время распространено и литье по выплавляемым моделям, с помощью 3D моделирования выполняется форма любого уровня сложности и в разы быстрее. Технология эмалирования применяется для металлических медалей штампованного или литого производства. Эмаль имеет различный цветовой оттенок и применяется для окрашивания металла или других материалов. Технология состоит в заливке эмали в углубления изделия, равномерно заполняя поверхность. Для одной медали имеется возможность использования нескольких оттенков эмали.
Данный проект разбивается на несколько этапов. На первом этапе предполагалось двумерное эскизирование от руки в графике , создание цифровых 2D моделей вариантов медалей на плоскости: для гравировки, медалей для эмалирования, медалей для литья, медалей для штамповки; разработка эскиза для медали с выразительными скульптурными формами. В работе использована программа Adobe Photoshop CC – программное обеспечение для обработки цифровых изображений, приложение включает полный набор функций для обработки и комбинирования, редактирования и анализа 2D-изображений. В результате этого этапа были получены изображения будущего аверса и реверса медали для дальнейшего использования в 3D моделировании. Следующие этапы - 3D моделирование и визуализация с использованием различных фактур.
Для каждой полученной модели проводится визуализация с использованием освещения, что может использоваться в КНИР для обучения магистров по программе «Дизайн света пространственной среды» направления 09.04.03 «Прикладная информатика». На рис. 3 можно увидеть аверс, реверс и гурт разработанных медалей. Были разработаны декоративные упаковки (коробка) под медали, на которых находится логотип фирмы (на главной грани). На рис. 4 изображены модели в виде полигональной сетки.3D моделирование выполнялось в системе Autodesk 3ds Max – полнофункциональной профессиональной программной системой для создания и редактирования трёхмерной графики. Наглядность 3D-объектов значительно повышается за счет использования эффективного инструментария 3ds Max, что является актуальным при обучении бакалавров и магистров в дисциплинах: «композиция», «цветоведение и колористика», «3D моделирование и анимация», «компьютерные технологии в дизайне» и т.д. направления обучения «Прикладная информатика в дизайне».
Для дальнейшего прототипирования использовалась технология Computer-aided manufacturing (CAM), предназначенная для подготовки 3D моделей к прототипированию. Программный пакет ArtCAM, для пространственного моделирования механообработки, позволяет автоматически генерировать пространственные модели из плоского рисунка в изделия на 3D принтере или на станках с ЧПУ. В программу АrtCAM экспортируется из 3ds Max полученная модель и на выходе получается новый формат модели в расширении STL, который импортируется в программу Mach3 – система для управления 3D принтером при прототипировании. Модели и прототипы, распечатанные на 3D принтере, передаются заказчику для производства.
Основными результатами работы над дизайн-концепцией разработки сувенирных медалей являются создание целостной картины создания проекта от эскизов и 3D моделей в 3ds Max до адаптации, выбранного заказчиком варианта, к реальным особенностям производства в ArtCAM, Math3. В тоже время при выполнении подобных КНИР происходит обобщение особенностей различных технологий производства медалей и углубленное использование современных графических и инженерных программных средств.
Таким образом, созданная дизайн-концепция, позволяет студентам во время выполнения КНИР получить ценный опыт работы с реальными проектами разработки сувенирных медалей и продемонстрировать требуемые компетенции, приобретенные в процессе обучения. Активная работа над КНИР раскрывает творческий потенциал студентов, учит мыслить нестандартно и креативно, повышая уровень их компетенции в области дизайна с применения современных программных средств.
Результат работы студента над КНИР
Результат работы студента над КНИР
Модель в виде полигональной сетки
Лепаров Михаил Николаевич (21 марта 2017 г. 14:40) |
Здравствуйте, Роман Васильевич, Людмила Олеговна (приветствую Вас) и Ольга Михайловна!Как и надо- применение современных технологии в проектирование дизайнерских объектов в условиях обучения. Хороший доклад, спасибо большое. Один любопытный для меня вопрос- что Вы думаете о возможности персонализации медаля, т.е. проектирование медала для конкретного человека.Пожалуйста, извините мой русский.С уважением млепаров |
|
Мокрецова Людмила Олеговна (21 марта 2017 г. 20:14) |
Добрый день, Михаил Николаевич! Рада снова встретиться на данной ответственной конференции! Мы, как видите, пытаемся расширить просторы компьютерной графики на дизайн различных объектов, в данном случае на дизайн медалей. Отвечая на Ваш вопрос:- Это, конечно, можно сделать, но персонализация медалей связана с ценой на производство . Что касается моделирования, то оно позволяет в короткие сроки адаптировать проект к новому заказу. Наша задача состоит в создании этапов моделирования, включающей технологии и материалы . Это не первая наша работа, мы делали проект именных медалей для подарка. И теперь видим, что эта работа имеет перспективы и исследования, и практическую направленность. С уважением, авторы. |
Горнов Александр Олегович (21 марта 2017 г. 21:13) |
Здравствуйте, уважаемые авторы ! Интересная и широкая ниша для творческой работы, в частности студенческой. В качестве объектов в ней могут и объемные исполннения товарных знаков, знаков обслуживания , эмблем, значков .. и т.д. В её рамках можно было бы попутно ставить задачи "облагороживания" ( или переработки) большого количества подобной, ранее полиграфического исполнения, продукции . В любом ТУ много всяких эмблем и т.п., исторически утвердившихся за подразделениями ( факультетами ) , общественными мероприятиями, фестивалями , конкурсами .. Спасибо. А.О. . |
|
Лепаров Михаил Николаевич (22 марта 2017 г. 2:52) |
Спасибо, Людмила Олеговна!Я тоже рад. Если Васильев Вячеслав Владимирович еще у вас на кафедре, передайте ему пожалуйста мои приветы и сочувствия.Пожалуйста, извините мой русский. С уважением млепаров |
|
Мокрецова Людмила Олеговна (23 марта 2017 г. 18:38) |
Михаил Николаевич! Вячеслав Владимирович, как многие наши талантливые ученики, уже задействован в больших конструкторских проектах России.Наша радость и наша беда! Вузы и государство не ценит преподавательский труд, а кто же будет растить бизнесменов??? Но, Слава работает все же у нас( за что я ему благодарна), учит и 1 курс НГ и ИГ, выпускает магистров и бакалавров.В частности, автор нашей статьи , Роман Левченко очень перспективный молодой ученый и будущий преподаватель. Стараемся учить побольше таких ребят, чтобы успеть подрастить смену( пока беда в том, что они уходят ). С уважением , Л.О.Мокрецова |
|
Мокрецова Людмила Олеговна (23 марта 2017 г. 18:47) |
Добрый день, Александр Олегович! Благодарим за отзыв и понимание. Сегодня очень важно найти применение знаний по графическим дисциплинам в какой-то предмтной области. Понятно, что основная цель- конструкторская. Но важно и развивать , так называемые, дизайнерские способности. Выводить их на проекты, которые возможно делать уже в процессе обучения, Да, фирменный стиль- это область применения наших бакалавров и магистров по Прикладной информатике в дизайне.Для промышленного дизайна нам не хватает знаний технологий, производственных практик, реальных проектов руководителей. Ищем там, где нашли.Спасибо, нашему автору О.М.Науменко, она профессионал художник, окончила кибернетику, педагогический( очень разносторонне образованный педагог) у нее появилась эта идея и она будет развиваться.Спасибо за подсказку. С уважением, Л.О.Мокрецова |