Ссылка на видеоролик «Собери конструктор «Ракета» https://youtu.be/zubCALiM5O8
Актуальность работы. Ежегодно в нашем Центре детского (юношеского) технического творчества «Юный автомобилист» широко отмечается День космонавтики. Это не просто дань памяти о первом полёте Ю.А. Гагарина в космос, но и огромный неподдельный интерес ребят нашего Центра к космосу.
24 января 2023 года в Центре «Юный автомобилист»состоялось историческое событие — космонавты Роскосмоса Дмитрий Петелин и Анна Кикина с российского сегмента Международной космической станции (МКС) провели сеанс радиосвязи с ребятами. Дети задали более двадцати вопросов: «Видели ли космонавты НЛО?», «Как выглядит Нижний Новгород из космоса?», «Какие сны снятся космонавтам?», «Как на МКС стирают космонавты одежду?», самый необычный вопрос, который отметили космонавты: «Есть ли на космическом корабле паяльник и можно ли в условиях невесомости им работать?» Узнать ответы на вопросы можно из видеоролика по ссылке https://youtu.be/ebpxNJiBhYw
Это мероприятие дало огромный импульс познавательной активности обучающимся нашего Центра. Ребята стали изучать разные темы о космосе: о физических явлениях на Земле и в космосе в условиях невесомости, как выжить в космосе, компьютеры в космосе, космическая еда, космические катастрофы и другие. Конечно, это темы для изучения ребятами среднего и старшего школьного возраста. Мне захотелось заинтересовать темой «Космос» самых младших ребят нашего Центра. Вовлечь их в любознательный процесс изучения космической темы. Я долго думал, и придумал смоделировать конструктор «Ракета» для первоклассников.
Цель моей работы –создать конструктор «Ракета» для первоклассников.
Для достижения поставленной цели были сформулированы следующие задачи:
1. Найти и адаптировать под свою цель чертежи деталей будущей ракеты
2. Выбрать оптимальную систему автоматизированного проектирования для моделирования деталей ракеты
3. Вывести детали ракеты на 3D-печать
4. Выполнить чистовую обработку и сборку ракеты
5. Разработать инструкцию и иллюстративный материал конструктора «Ракета»
6. Провести занятие с первоклассником «Собери конструктор «Ракета»
Поиск и работа с чертежами.Для решения первой задачи я занимался поиском моделей, чертежей различных ракет. Работа оказалось не простой. Часть собранного материала пришлось отсеять из-за уровня сложности: либо слишком тривиальные могли бы получиться модели ракет, либо наоборот, слишком сложные для первоклассников. Остановил свой выбор на чертежах модели ракеты, которая была разработана специалистами Концерна ВКО «Алмаз-Антей». В чертежах решил изменить геометрию посадочных мест под стабилизаторы и самих стабилизаторов ракеты. Это было сделано для того, чтобы модель легче и проще собиралась. В результате я определился, что ракета будет состоять из восьми деталей: обтекатель, бобышка (соединитель), верхний отсек, нижний отсек, стабилизатор (4 детали).
Выбороптимальной системы автоматизированного проектирования.Теперь необходимо было определиться с системой автоматизированного проектирования. В творческом объединении «3D-моделирование» я освоил работу в двух CAD-системах: FreeCAD и КОМПАС 3D. Проанализировал сначала преимущества и недостатки процесса моделирования в программеFreeCAD. Из преимуществ выделил следующие важные аспекты: 1)бесплатное приложение CAD моделирования с открытым исходным кодом, 2)подходит для 3D-дизайнеров с небольшим опытом моделирования, 3)бесплатное использование на любой операционной системе: Windows, Mac или Linux, 4)параметрическое моделирование. К сожалению, выявил и серьёзные недостатки FreeCAD: 1)отсутствие обширной и подробной документации на русском языке, 2)невысокая скорость работы и стабильности, ошибки. Решил отказаться от идеи моделировать ракету в системе FreeCAD.
Стал анализировать рациональность использования КОМПАС 3D при моделировании ракеты. КОМПАС 3D — российская система параметрического моделирования деталей и сборок, используемая в областях машиностроения, приборостроения и строительства.Преимуществами этой системы являются: 1)простой, понятный, русскоязычный интерфейс, 2)использование трехмерного ядра собственной разработки (C3D), 3)Полная поддержка ГОСТ и ЕСКД при проектировании и оформлении документации. Из недостатков отмечу не очень хорошую возможность визуализации объектов, но для моей ракеты не критично. Для себя я принял решение моделировать детали ракеты с КОМПАС 3Dv.21.
Для создания обтекателя, бобышки, верхнего и нижнего отсеков я создавал поочерёдно в документе «Деталь» создавал 2D-эскизы, использовал привязки: «Ближайшая точка», «Середина», «Пересечение», «Центр», «точка на кривой». При вычерчивании 2D-эскиза применял команды: «Отрезок», «Вспомогательная прямая», «Автолиния», «Дуга», «Окружность». Когда эскиз конкретной части ракеты был готов, применил команду «Элемент вращения».
Самой сложной частью детали ракеты для моделирования оказался стабилизатор. Для его создания мне пришлось несколько раз перечерчивать 2D-эскиз и применить несколько команд вкладки «Элементы тела»: «Элемент выдавливания» и «Элемент по сечениям».
В документе «Сборка» я выполнил электронную сборку ракеты. Стабилизатор размножил при помощи команды «Массив по концентрической сетке». Продумал цветовое решение ракеты. Решил, чтобы легче первокласснику было собрать конструктор, нужно нижний отсек и обтекатель вывести на печать пластиком розового цвета, а верхний отсек, бобышку и стабилизаторы – белым.
Вывод деталей ракеты на 3D-печать. Каждую деталь, смоделированную в программе КОМПАС 3D, я импортировал в формат с расширением STL и сохранил. Затем подготовленные файлы загрузил в программу — слайсер Ultimaker Cura. Программа Ultimaker Cura работает, разрезая файл модели детали ракеты на слои и генерируя специфический для принтера g-code. После завершения файл с G-code я отправил на 3D-принтер «Dobot» для изготовления восьми деталей ракеты. Расчетное время печати всех деталей составило 23 часа 17 минут.
Для 3D-печати я использовал безопасный для окружающей среды пластик марки PLA (полилактид) розового и белого цветов. К сожалению, не хватило розового пластика для вывода на 3D-печать обтекателя. Поэтому обтекатель, бобышку, верхний отсек и стабилизаторы пришлось выводить пластиком белого цвета.
Чистовая обработка и сборка ракеты. Части ракеты распечатались точно. Я выполнил проверку размеров при помощи штангенциркуля. Отделил подложки от деталей при помощи канцелярского ножа. Выполнил чистовую шлифовку торцевых поверхностей наждачной бумагой маркировкой «0». Дальнейшей обработки не потребовалось.
Затруднений в сборке ракеты я не встретил.
Разработка инструкции и иллюстративного материала конструктора «Ракета». В программе Microsoft Office PowerPoint я создал красочную инструкцию по сборке ракеты с названием каждой детали. В открытых источниках подобрал загадки и стихи про ракету. Вывел иллюстрацию к конструктору и инструкцию на цветную печать. Оформил детали ракеты в отдельный деревянный кейс и вложил инструкцию по сборке. Получился отличный конструктор!
Проведение занятия с первоклассником «Собери конструктор «Ракета». Я разработал план-конспект занятия с первоклассником. Когда проводил занятие, волновался, так как это мой первый педагогический опыт. Посмотреть можно по ссылке https://youtu.be/zubCALiM5O8
Выводы. От идеи до опрощения идеи в жизнь прошло два месяца. Выполняя эту работу, я получил бесценный опыт работы с чертежами, системой автоматизированного проектирования КОМПАС 3D, программой-слайсер, измерительным инструментом – штангенциркулем, графическим дизайном (при оформлении иллюстративного материала), получил первый практический педагогический опыт.
Цель работы достигнута. Я доволен своей работой!