От трехмерного моделирования школьников до компетенции «Прототипирование» в JuniorSkills

Результат трехмерного проектирования хочется не только показывать на экране в среде графического редактора. Рендеринг, приводит к качественной двухмерной картинке. Экспорт в анимационный вид прохода по площадке получает видеофайл. Трехмерное моделирование способно быть базой к построению трехмерных игр, встраиваться в геоинформационные системы.  Однако это далеко не все применения трехмерной графики. Одним из перспективнийших направлений – является трехмерная печать. Главным критерием правильно построенной 3D-модели в среде трехмерного моделирования должно быть  возможность ее трехмерной печати на 3Dпринтере. При этом на трехмерную модель накладываются дополнительные характеристики: минимальный и максимальный размер детали, а также толщина детали. Деталь должна быть полнотельной, т.е. не имея дырок. Грани деталей должны быть одинаково ориентированы.

Из SketchUp, необходим промежуточный экспорт в формат STL с последующим просмотром. Большие детали  рекомендуется разбивать на функциональные части и печатать поотдельности. Идеальными для печати являются цилиндрические детали, а также такие детали, которые можно расположить так, чтобы каждый следующий слой был «уже» предыдущего. Примером таких деталей являются прямые призмы и цилиндры, а также конус и пирамида. Следующим этапом является экспорт и размещение детали в программе-слайсере (Cura), которая показывает все слои печати и ошибки трехмерной модели. В программе-слайсере можно настроить параметры печати и трехмерного принтера, после чего будет произведет экспорт в g-файл, удобный для печати. Напечатанные детали отсоединяются от стола принтера, обрабатываются и готовятся к соединению.

Связка трехмерного моделирования, трехмерной печати, работа с деталями по отсоединению и обработке, покраска и сборка, а также грамотное чтение чертежей приводит к пониманию, что это – одна из новейших профессий нашего времени - прототипирование. Компетенция «Прототипирование» входит в WorldSkill International. В Тамбовской области уже второй год проводится региональный этап  JuniorSkills для школьников 7-8 классов. Подготовка школьников этой компетенции ведется в частности на базе Тамбовского Центра Технологического Образования. В Центр Технологического образования на уроки «Технологии» приходят школьники среднего и старшего звена большинства школ города. В настоящее время связке, приводящей к компетенции «Прототипирование», занимаются школьники 5-8 классов. Трехмерное моделирование изучается по одной четверти в год. Школьники пятого класса осваивают SketchUpна базовом уровне: рисование двумерных эскизов, а также выдавливание  в трехмерных объектов инструментом «тяни-толкай», копирование и перемещение объектов. В 6 классе изучается построение тел по размерам, и инструменты, строящие тела вращения. В 7 классе изучаются инструменты для трехмерного моделирования: ландшафтный инструмент «песочница» для построения объектов по сечениям, текстурирование и объекты сложной геометрии (спирали, сопряжения). В шестом и седьмом классе школьники строят детали по размерам, учатся понимать чертеж. В 8 классе школьники выходят на трехмерную печать: учатся работать в программах-слайсерах, печатают и отделяют детали, применяют покраску и итоговую сборку.

Эти умения и навыки являются базовыми для компетенции «Прототипирование» - JuniorSkills. В качестве методического пособия готовится к печати учебник из двух частей «Основы 3D моделирования средствами SketchUp» для 5-6 классов и «Основы 3D моделирования средствами SketchU пpи 3D-печати» для  7-8 класса основной школы. 

В качестве дополнительного пособия разработано электронное издание: «3D  моделирование средствами GoogleSketchUp MySketchUpEducation», содержащий курс видеолекций, рассказывающий о применении каждого инструмента, а также включающий ряд заданий и лабораторных работ. 

Эти пособия помогают школьникам осваивать трехмерное моделирование, понимать методы компьютерного черчения, и принципы трехмерной печати, осваивая компетенцию «Прототипирование».