3D принтер болашақ технологиясы

Қазақстан Республикасы Білім және ғылым министрлігі

Тақырыбы: " 3D принтер болашақ технологиясы"

Дайындаған: Теллурқызы Жансая

Сынып: 8 «Ә»

Жетекшісі: Төлебаева Айткүл Бақытжанқызы

Информатика пәні мұғалімі

Секция: Информатика

Бағыты:Информатика

Ұзақбай Қараманов атындағы №262 мектеп-гимназия

Арал- 2021 жыл

" 3D принтер болашақ технологиясы " тақырыбындағы ғылыми жоба жұмысына

Пікір:

Теллурқызы Жансаяның алып отырған тақырыбы қазіргі кезде өзекті әрі қызықты, құпияға толы құбылыс болып табылады. Информатика бойынша ұсынылған "3D принтер - болашақ технологиясы" ғылыми-зерттеу жобасында принтерде басып шығару және 3D басып шығарудың инновациялық әдісінің пайда болуы туралы теориялық ақпарат қарастырылады, бұл адам өмірінің барлық салаларында серпіліс жасайды.

"3D принтер - болашақ технологиясы" информатика бойынша зерттеу жұмысы барысында 8-сынып оқушысы 3D принтердің не екенін және оны адамдар қалай қолданатынын білуді мақсат етті.

"3D принтер - болашақ технологиясы" информатика бойынша зерттеу жұмысында автор 3D принтердің құрылу тарихын сипаттайды, осы құрылғының жұмыс принципін зерттейді, онымен не жасауға болатындығын анықтайды.

Информатика бойынша ұсынылған "3D принтер - болашақтың технологиясы" жобасында автор 3D принтердің мүмкіндіктері қазіргі уақытта өте үлкен деген болжам жасайды, сондықтан болашақта ол адам өмірінің барлық салаларында үлкен сұранысқа ие болуы мүмкін.

Бұл зерттеудің нәтижелері білім беру материалы ретінде, сондай-ақ информатика сабақтары үшін пайдалы болуы мүмкін.

Теллурқызы Жансаяның зерттеу жұмысын жазу барысында көптеген көркем әдебиеттерді, газет-журналдарды, ғаламтордан ізденген. Жұмыс жоспар бойынша жазылып, толық орындалған. Сонымен қатар көп ізденіп, жұмысын өз жас ерекшелігіне сай орындай білген және де нақты деректер негізінде зерттей білген. Жалпы алғанда ғылыми жоба өз дәрежесінде жасалынған деуге болады. Зерттеу жұмысының мазмұндылығы мен мәнділігін ескере отырып, жоғары дәрежеде бағалауға ұсынамын.

Пікір білдіруші: С.Бәйішев атындағы Ақтөбе өңірлік университетінің магистрі Имангазина Н.А

Аннотация

Қазіргі заманғы цифрлық технологиялар соншалықты алға ұмтылды, біздің ата-бабаларымыз мұндай мүмкіндіктер туралы фантастикалық әңгімелер жаза алды. Біз мұндай нәрселерді күнделікті және күнделікті деп санасақ та, бұл ұзақ, тұрақты зерттеулер мен эксперименттердің нәтижесі. Ғылымның сөзсіз жетістігі 3D принтерін жасаған күні жүзеге асырылды.3D басып шығару технологиясы өзінің ізбасарларының санасын оятуды тоқтатпайды. Олар дүкендерде киім сатып алмайтын, бірақ Интернеттен жүктеп, басып шығаратын әлемді сипаттайды. Әркім өз қалауы бойынша заттарды жасай алатын әлем.Үш өлшемді басып шығару әлеуетін кеңінен пайдалану қаражат пен уақытты үнемдейді, сонымен қатар өнімділікті арттырады. 3D басып шығару-бұл мүмкіндіктерді кеңейту құралы. Қазірдің өзінде ол қиын жағдайдағы елдер мен дағдарыстан зардап шеккен аудандардың өмірін өзгертетін бөлшектер мен бұйымдар жасауға мүмкіндік береді. Осылайша, зерттеулер белсенді түрде жүргізілуде және жақын арада - он жылдан кейін – 3D принтерлерді қолдану 100 мкм дәлдігі бар ғимараттардың күрделі үш өлшемді проекциялық модельдерін жасауға мүмкіндік береді деп болжауға болады, бұл әсіресе ғылыми институттар үшін өте маңызды, өйткені енді сіз прототип жасап қана қоймай, оны қолдана аласыз.жүргізілген зерттеулерде оған қол тигізу.

Осы мәселе бойынша ғылыми әдебиеттерді талдай отырып, біз оның жүйелі түрде жариялануын таппадық, дегенмен көптеген авторлар 3D принтерлерді құру, дамыту және қолданудың кейбір аспектілерін қарастырды.

Аннотация

Современные цифровые технологии настолько продвинулись вперед, что наши предки могли писать фантастические истории о таких возможностях. Хотя мы считаем такие вещи повседневными и повседневными, это результат длительных, постоянных исследований и экспериментов. Несомненный успех науки был осуществлен в день создания 3D-принтера.Технология 3D-печати не перестает будить умы своих последователей. Они описывают мир, в котором не покупают одежду в магазинах, а скачивают и печатают из интернета. Мир, в котором каждый может создавать вещи по своему усмотрению.Широкое использование потенциала трехмерной печати экономит средства и время, а также повышает производительность. 3D-печать-это инструмент расширения возможностей. Уже сейчас он позволяет создавать детали и изделия, которые изменят жизнь стран, находящихся в трудной ситуации, и районов, пострадавших от кризиса.Таким образом, исследования активно ведутся, и можно предположить, что в ближайшее время - через десять лет – использование 3D-принтеров позволит создавать сложные трехмерные проекционные модели зданий с точностью до 100 мкм, что особенно важно для научных институтов, так как теперь можно не только создать прототип, но и использовать его.прикоснуться к нему в проведенных исследованиях.

Анализируя научную литературу по данному вопросу, мы не нашли ее систематического опубликования, хотя многие авторы рассматривали некоторые аспекты создания, разработки и использования 3D-принтеров.

Annotation

Modern digital technologies have gone so far that our ancestors were able to write fantastic stories about such opportunities. Although we think of such things as routine and routine, they are the result of long, constant research and experiments. The undoubted success of science was realized on the day of the creation of a 3D printer.3D printing technology does not cease to awaken the consciousness of its followers. They describe a world where you don't buy clothes in stores, but download and print them online. A world where everyone can create things at their own discretion.The widespread use of the potential of three-dimensional printing saves money and time, as well as increases productivity. 3D printing is a tool for expanding opportunities. Even now, it makes it possible to create parts and products that will change the lives of countries in difficult situations and areas affected by the crisis.Thus, research is actively being conducted, and it can be assumed that in the near future - in ten years – the use of 3D printers will allow you to create complex three-dimensional projection models of buildings with an accuracy of 100 microns, which is especially important for scientific institutions, since now you can not only create a prototype, but also use it.to touch it in the conducted research.

Analyzing the scientific literature on this issue, we did not find its systematic publication, although many authors have already considered some aspects of the creation, development and use of 3D printers.

Мазмұны

Кіріспе

1. Пайда болу тарихы

2. 3D басып шығару принципі

3. 3D басып шығарудың негізгі технологиялары

4. Бұл технологияны өмірдің әртүрлі салаларында қолданудың мәселелері мен перспективалары

5. Қолдану салалары

Қорытынды

Пайдаланылған әдебиеттер тізімі

Кіріспе

Бұл жұмыста біз объектілер мен заттарды құрудың жаңа технологиясы — 3D принтер туралы сөйлесетін боламыз. Пайда болу тарихы сипатталған, құрылғының негізгі принциптері мен технологиялары көрсетілген.

3D басып шығару барған сайын қол жетімді және көптеген мүмкіндіктерді ашады — оң да, теріс те. Сіз 3D басып шығарудың әртүрлі мүмкіндіктерін білесіз.

Күнделікті өмірде 3D бізге жаңа мыңжылдықтың басында келді. Біз бұл анықтаманы кино өнерімен немесе анимациямен байланыстырамыз. Бірақ бұл технология біздің өміріміздің көптеген спектрлерін қамтиды. Сонымен, 3D принтер дегеніміз не және мұндай құрылғыда басып шығару дегеніміз не?

Зерттеу жұмысының мақсаты: 3D принтерінің не екенін және оны адамдар қалай қолданатынын білу.

Міндеттері:

1. 3D принтерінің тарихы туралы ақпаратты табыңыз.

2. Осы құрылғының жұмыс принципін зерттеу.

3. Алынған ақпаратты қорытындылау және талдау.

Гипотеза: қазіргі уақытта 3D принтерінің мүмкіндіктері өте үлкен делік, сондықтан болашақта ол үлкен сұранысқа ие болуы мүмкін.

Зерттеу әдістері: Интернеттен алынған ақпаратты зерттеу, бақылау, салыстыру.

Зерттеу нысаны: 3D принтер.

Зерттеу тақырыбы: 3D принтердің мүмкіндіктері.

Зерттеудің өзектілігі: жаңа ақпараттық технологиялар әрдайым өте тез дамып келеді және онсыз қазіргі қоғам мүмкін емес.

Бұл зерттеудің практикалық маңыздылығы: оның білім беру материалы ретінде, сондай-ақ информатика сабақтары үшін пайдалы болуы мүмкін.

Қазіргі заманғы цифрлық технологиялар соншалықты алға ұмтылды, біздің ата-бабаларымыз мұндай мүмкіндіктер туралы фантастикалық әңгімелер жаза алды. Біз мұндай нәрселерді күнделікті және күнделікті деп санасақ та, бұл ұзақ, тұрақты зерттеулер мен эксперименттердің нәтижесі. Ғылымның сөзсіз жетістігі 3D принтерін жасаған күні жүзеге асырылды.

3D басып шығару технологиясы өзінің ізбасарларының санасын оятуды тоқтатпайды. Олар дүкендерде киім сатып алмайтын, бірақ Интернеттен жүктеп, басып шығаратын әлемді сипаттайды. Әркім өз қалауы бойынша заттарды жасай алатын әлем.Үш өлшемді басып шығару әлеуетін кеңінен пайдалану қаражат пен уақытты үнемдейді, сонымен қатар өнімділікті арттырады.

3D басып шығару-бұл мүмкіндіктерді кеңейту құралы. Қазірдің өзінде ол қиын жағдайдағы елдер мен дағдарыстан зардап шеккен аудандардың өмірін өзгертетін бөлшектер мен бұйымдар жасауға мүмкіндік береді.Осылайша, зерттеулер белсенді түрде жүргізілуде және жақын арада - он жылдан кейін – 3D принтерлерді қолдану 100 мкм дәлдігі бар ғимараттардың күрделі үш өлшемді проекциялық модельдерін жасауға мүмкіндік береді деп болжауға болады, бұл әсіресе ғылыми институттар үшін өте маңызды, өйткені енді сіз прототип жасап қана қоймай, оны қолдана аласыз.жүргізілген зерттеулерде оған қол тигізу.Осы мәселе бойынша ғылыми әдебиеттерді талдай отырып, біз оның жүйелі түрде жариялануын таппадық, дегенмен көптеген авторлар 3D принтерлерді құру, дамыту және қолданудың кейбір аспектілерін қарастырды.

Біздің жұмысымыз ғылымда, өнерде, білім беруде, зергерлік өнеркәсіпте және басқа да көптеген салаларда пайдалы міндеттерді орындауға мүмкіндік беретін технологияның заңдылығын дәлелдеуге арналған.Бұл ұстаным біз таңдаған тақырыптың өзектілігін растайды.Сонымен, зерттеу мәселесі 3D принтерлерді құру және практикалық қолдану мәселесін теориялық тұрғыдан түсіну болып табылады.

Өзектілігі: практикалық маңыздылығы зерттеу тақырыбын таңдауды анықтады - "Қазіргі әлемдегі 3D принтерлер".

Зерттеудің мақсаты-3 D басып шығару технологиясын құру, практикалық қолдану және тиімділігі теориясын теориялық негіздеу.

Зерттеу нысаны-технология әлемінде 3D принтерлерді құру және пайдалану тиімділігі.

Зерттеу тақырыбы-3 D принтерлерді жасау, практикалық қолдану ерекшеліктері.

Зерттеудің қойылған мақсатын іске асыру үшін мынадай міндеттер белгіленген:

• Осы мәселе бойынша ғылыми әдебиеттерді талдау.

• 3D принтерлердің құрылу тарихы мен түрлерін қадағалаңыз;

• Басып шығару технологиясының ерекшеліктерін және 3 D принтерлердің жұмыс принципін зерттеу;

• Осы технологияның жетістіктері мен даму перспективаларын анықтау;

• 3D принтерлердің пайдалану аймағы мен артықшылықтарын қарастырыңыз;

• 3D принтерінің денсаулыққа қауіпті екенін анықтаңыз?

• 3D принтерімен жұмыс істеу кезінде қауіпсіздік техникасын сипаттаңыз.

Қойылған міндеттерді шешу барысында ғылыми зерттеудің келесі әдістері қолданылды: зерттеу мәселесі бойынша ғылыми әдебиеттерді талдау; материалды жүйелі талдау және статистикалық өңдеу.

3D принтердің пайда болу тарихы

Өткен ғасырдың 90-жылдарының ортасына қарай әлемдік экономикада қызықты жағдай қалыптасты: бәсекелес фирмалар өнімді тұтынушылар үшін күресіп қана қоймай, олардың кез-келген тілектерін орындай бастады. Ең бастысы, нәтижесінде монотонды өнімдер – мысалы, сағаттар мен автомобильдер-миллион партиямен сатып алуды тоқтатты.

Өндіруші зауыттардан сату көлемі бір партияда бірнеше мың данаға дейін қысқарды. Бұл кішігірім өндіріс дәуірінің басталуын белгіледі. Сайып келгенде, компаниялар жаңа және жаңа модельдер үшін пішіндер, үлгілер мен прототиптерді жасау өте қымбат екенін анықтады.

Сонымен қатар, тез және ең аз шығындармен модельдер жасай алатын құрылғылар танымал бола бастайды — CNC машиналары, сандық басқару. Олардың көпшілігі өндіріс саласында қалды, бірақ "эволюцияның" жеке тармағының қарқынды дамуы кеңсе көлемді басып шығару принтерлерінің пайда болуына әкелді – осылайша 3D басып шығарудың даму тарихы басталды.

3D прототипін жасауға арналған алғашқы құрылғы 1986 жылы Чарльз Халл әзірлеген және патенттеген және стереолитографияны қолданатын американдық SLA қондырғысы болды. Әрине, бұл қазіргі заманғы алғашқы 3D принтер емес еді, бірақ ол 3D принтердің қалай жұмыс істейтінін анықтады: Нысандар қабаттарға салынған.

Халл бірден 3D Systems компаниясын құрды, ол Stereolithography Apparatus деп аталатын алғашқы көлемді басып шығару құрылғысын жасады. Кең таралған бұл машинаның алғашқы моделі 1988 жылы жасалған SLA-250 болды. Әрине, мұндай 3 d принтер түрлі-түсті емес, тек бір түсті шикізатпен жұмыс істеді, бірақ сол кезде бұл ғажайыпқа ұқсас болды.

1990 жылы көлемді "баспа бедерлерін" алудың жаңа әдісі — балқыту әдісі қолданылды. Оны Stratasys компаниясының негізін қалаушы Скотт Крамп және 3D басып шығаруды жалғастырған әйелі жасаған.

3D басып шығаруды дамытудың қазіргі тарихи кезеңі 1993 жылы Solidscape компаниясын құрумен басталды. Ол үш өлшемді принтерлерден бұрын сиялы принтерлер шығарды. 1995 жылы Массачусетс технологиялық институтының екі студенті сиялы принтерді өзгертті. Ол суреттерді қағазда емес, арнайы контейнерде жасаған және олар көлемді болған. Содан кейін "3D басып шығару" ұғымы және алғашқы 3D принтер пайда болды. Бұл әдіс патенттелген және қазір сол студенттер құрған Z Corporation компаниясында, сондай-ақ ExOne-да қолданылады. Z Corp. осы технологияны қолдана отырып, 3D принтерлер шығарады.

3D принтерінің тарихы фотополимерлі сұйық пластикті қолдануға негізделген PolyJet деп аталатын технологияның пайда болуымен жалғасты. Бұл басып шығару әдісімен басы шаммен бірден жарықтандырылған фотополимер қабатын "тартады". Бұл әдіс көптеген жағынан тиімді болды: оның бағасы әлдеқайда төмен, ал жоғары дәлдік тек модельдерді ғана емес, қолдануға дайын бөлшектерді де жасауға мүмкіндік береді.

Уақыт өте келе 3D басып шығару индустриясының дамуы жеделдеді, оның дамуына үлес қосатын жаңа 3D принтер өндірушілері пайда болды, жаңа материалдар мен принциптер қолданылды, құрылғылардың өлшемдері мен бағасы төмендеді-алғашқы 3D принтерлер үлкен болды, бірақ олар үстелге сәйкес келеді (өнеркәсіптік 3D принтерін қоспағанда).

Қазіргі заманғы үш өлшемді принтер сыртқы түрі мен "бояғыш" затты қолдану технологиясы бойынша қағазға басып шығаратын қарапайым принтерге көбірек ұқсайды. Печатаемые атындағы модельдері ерекшеленеді және жоғары беріктігі, сондықтан қолданылуы мүмкін ретінде дайын бұйымдар.

Енді 3D принтері өте аз орын алуы мүмкін-әрине, бұл оның мақсатына байланысты. Дамудың басында мұндай принтердің бағасы өте ірі компанияларға ғана қол жетімді болды, енді кез-келген адам 3D принтерін сатып ала алады, оның бағасы орташа есеппен 1000 долларды құрайды. 3D принтерінің тарихы әлі аяқталған жоқ, ал ең қызықтысы-алда.

3D басып шығару принципі

Үш өлшемді басып шығарумен фигураны қалыптастыру принципі аддитивті деп аталады (Add сөзінен (ағылш.)- қосу). Бастау үшін болашақ объектінің компьютерлік моделі жасалады. Мұны CAD жүйесінің үш өлшемді графикалық редакторының көмегімен (3D StudioMax, SolidWorks, AutoCAD) немесе 3D-де нысанды толығымен сканерлеу арқылы жасауға болады. содан кейін арнайы бағдарламалық өнімнің көмегімен сканерленген нысанды қабаттарға бөледі және басып шығару кезінде материалдың қабаттары қолданылатын тізбекті анықтайтын командалар жиынтығы жасалады.

Бұдан әрі, 3D принтер қабат қалыптастырады объект келтірместен, бірте-бірте порция материал. Басып шығару басын X және Y координаттарының екі жүйесінде орналастыра отырып, принтер модельденген электронды схемаға сәйкес материалды қабатпен қабаттайды. Платформаны Z осі бойымен бір қадамға жылжытқан кезде объектінің жаңа деңгейінің құрылысы басталады.

Қосымша өндірісте материал ретінде басып шығару үшін металл қорытпалары, пластик, қағаз, фотополимерлер, минералды қоспалар қолданылуы мүмкін. 3D принтерлердің кейбір түрлері қасиеттері мен түсі бойынша әртүрлі материалдармен бір уақытта жұмыс істей алады.

Үш өлшемді басып шығару технологиялары өте көп. Олар қабаттар мен олардың қосылыстарын қалыптастыру принципінде ерекшеленеді.

Негізгі технологиялар (SLA, SLS, DLP, EBM, HPM)

3D принтерлерде басып шығару қолданылатын материалға байланысты әртүрлі тәсілдермен жүзеге асырылуы мүмкін.

SLA технологиясы. Бұл технология объектілерді жылдам құруға мүмкіндік береді. Технология лазер сәулесі бағытталған фотополимерді қолданады, содан кейін материал қатаяды. Қатайғаннан кейін өнімді оңай өңдеуге болады (желімдеу, бояу және т.б.).

SLS технологиясы. Бұл лазер сәулесінің әсерінен ұнтақ реагенттерін синтездеу. Бұл металл және пластикалық құюға арналған қалыптарды жасауға мүмкіндік беретін технологиялардың бірі.

DLP технологиясы. Бұл салыстырмалы түрде жаңа технология, оны жүзеге асыру үшін стереолитографиялық баспа құралдары қолданылады. Осы типтегі принтерлер жарықпен сандық өңдеуді қолданады. Бұл технологияда үш өлшемді фигураларды жасау үшін фотополимер шайырлары мен DLP проекторы қолданылады.

EBM технологиясы .Бұл технология үш өлшемді нысандарды жасау үшін катодты сәулелік балқытуды қолданады. Жоғары дәлдіктегі бөлшектерді қабаттарға төсеу үшін арнайы материал — металлоглина жасалды. Бұл материал органикалық желім, металл қырыну және су қоспасынан жасалған.

FDM технологиясы. Бұл құрылымдық және жоғары тиімді термопластикадан соңғы модельдерді алуға мүмкіндік береді. Бұл бөлшектердің механикалық, жылу және химиялық беріктігін қамтамасыз ететін жалғыз технология.

Бұл күндері қолмен басып шығаруға арналған тағы бір қызықты құрылғы пайда болды-3D нысандарын салуға арналған қаламдар. Тұтқалар принтерлермен бірдей схема бойынша жасалады. Пластикалық жіп тұтқаға беріледі, онда ол қажетті температураға дейін ериді және кішкене саптама арқылы сығылады.

3D принтер-құрылу тарихы

Үш өлшемді принтер-бұл компьютерлік сандық модельге негізделген көлемді заттың көшірмесін қабатты түрде жасай алатын құрылғы. Принтер физикалық нысандарды құру арқылы үш өлшемді ақпаратты шығарады. Оның көмегімен болашақ өнімнің моделін жасауға бірнеше сағат кетеді. Ұқсас модельді қолмен жасау үшін өткен аптада немесе тіпті бірнеше ай қажет болды. Технология бүгінде 3D принтерінің қалай жұмыс істейтініне сәйкес келмейді. Сонымен қатар, адамның жұмыста қателесуге бейімділігі толығымен алынып тасталады. Іс жүзінде әрбір сандық көлемді болса, басып шығарған арналған трехмерном шығарылады.

3D принтерлерді медициналық қолдану олардың пайда болуының негізі болған жоқ. Инновациялық технологияның бастапқы идеялық негізі Өндірістің арзандауы болды. 90-шы жылдары үлкен қарқын алған шағын көлемді өндіріс әр өнімнің сыртқы түрін және толтырылуын дамытуға лайықты шығындарды талап етті. Эскиздерге, үлгілерге, прототиптерге, макеттерге шығындар лайықты мөлшерде құйыла бастады. Содан кейін кәсіпорындарда қажетті модельдерді тез және дәл жасайтын құрылғылар пайда бола бастады. Бұл машиналардың құрылымдық негізі сандық бағдарламалық жасақтама болды. Ол