Международный школьный научный вестник
Научный журнал для старшеклассников и учителей ISSN 2542-0372

О журнале Выпуски Правила Олимпиады Учительская Поиск Личный портфель

РАЗРАБОТКА ПРЕДПРИЯТИЯ ПО ИЗГОТОВЛЕНИЮ НАГЛЯДНЫХ ПОСОБИЙ НА 3D ПРИНТЕРЕ ДЛЯ СРЕДНЕЙ ШКОЛЫ

Нудьга П.И. 1
1 г. Москва, Многопрофильный технический лицей №1501, 10 класс
1. Адамс Б. Бизнес-планирование: Эффективные методики разработки / пер. с англ. С.А. Долгова. – М. : АСТ ; Астрель, 2007. – 480 с.
2. Кроудер Дэвид. Создание веб-сайта для чайников. 3 -е изд. / Пер. с англ. – М.: Вильямс, 2009. – 352 с.
3. Морошкин В.А. Бизнес-планирование: учебное пособие / В.А. Морошкин, В.П. Буров. – М.: ФОРУМ: ИНФРА-М, 2009. – 256 с.
4. Большаков В.П., Бочков А.Л. Основы 3D-моделирования: учебный курс. – СПб.: Питер, 2012. – 304 с.
5. Орлова, Е.Р. Бизнес-план: основные проблемы и ошибки, возникающие при его написании / Е.Р. Орлова. – 2-е изд., испр. и доп. – Омега-Л, 2012. – 152 с.
6. Петухова, С.В. Бизнес-планирование / С.В. Петухова. – М.: Омега – Л, 2009. – 236 с.
7. Сборник бизнес-планов: практическое пособие / ред. Ю.Н. Лапыгин. – М.: Омега-Л, 2012. – 310 с.
8. Соколова Т.Ю. AutoCAD 2009 для студента / Т.Ю. Соколова. – СПб.: Питер, 2009.
9. Интернет-ресурсы: https://www.blender.org/.

Данная статья является реферативным изложением основной работы. Полный текст научной работы, приложения, иллюстрации и иные дополнительные материалы доступны на сайте III Международного конкурса научно-исследовательских и творческих работ учащихся «Старт в науке» по ссылке: https://www.school-science.ru/0317/14/28975.

Наглядность – это один из компонентов целостной системы обучения, которая может помочь школьнику качественнее усвоить изучаемый материал на более высоком уровне. В связи с этим выдвигается гипотеза, что только комбинированное использование средств наглядности позволит повысить на уроке качество усвоения новых знаний, уровень умений и навыков. Наглядно представленный материал способствует развитию мыслительных операций и всей мыслительной деятельности учащихся, тем самым обеспечивается переход от конкретного к абстрактному в процессе овладения знаниями. Известно, что использование наглядных пособий на уроках помогает в освоении предмета. При решении задач с объемными фигурами у учащихся возникают трудности в пространственном представлении этих фигур. Наглядные пособия, изготовленные на 3D принтере, помогут преодолеть такого рода проблемы. Пособия, созданные с помощью современных технологий прототипирования, принесут практическую пользу на уроках геометрии, физики, химии, биологии. Таким образом тема работы является актуальной и соответствует современной концепции образования.

Новизна работы состоит в том, что в отличие от пособий, созданных по 2D технологии, предлагаемые наглядные пособия, созданные с помощью 3D технологий позволяют формировать пространственное мышление обучающихся.

Цель работы заключается в разработке бизнес-плана по открытию предприятия, создании прототипов базовых наглядных пособий для преподавания в школе на примере геометрии, стереометрии, химии и создании веб-сайта для данного предприятия.

Как показал анализ открытых источников, в настоящее время на рынке России отсутствуют производители, специализирующиеся на производстве наглядных пособий на 3D принтерах. Удалось найти через поисковые системы 4-х производителей пособий, но они предлагают пособия, сделанные с помощью других технологий. Ни одно из указанных предприятий, таким образом, не может рассматриваться в качестве прямого конкурента данного проекта. Именно поэтому автор считает целесообразным создание данного проекта. Также изготовление пособий на 3D принтерах значительно снижает себестоимость данного продукта, а также позволяет расширить разнообразие изготавливаемых фигур. Именно поэтому принято решение разработать бизнес- проект для производства данного продукта, а для реализации продукции предприятия создать веб-сайт, ведь сейчас интернет является одним из главных каналов сбыта продукции.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи: 1. Ознакомиться с системой САПР , 3D моделированием и работой 3D принтера;

2. Изучить основные требования для написания бизнес-плана;

3. Освоить основы создания сайта;

4. Смоделировать фигуры в CAD системе и изготовить опытные образцы;

5. Составить бизнес-план производства наглядных пособий;

6. Создать веб-сайт с помощью конструктора.

Теоретическая часть

Сущность 3D моделирования и 3D печати

3D-моделирование – это процесс создания трехмерной модели объекта. Задача 3D-моделирования – разработать визуальный объемный образ желаемого объекта. T-FLEX CAD- это профессиональная САПР, объединяющая в себе мощные параметрические возможности 3D-моделирования со средствами создания и оформления чертежей и конструкторской документации. Технические новшества и хорошая производительность в сочетании с удобным и понятным интерфейсом делают T-FLEX CAD универсальным и эффективным средством 3D-проектирования изделий. T-FLEX CAD позволяет легко работать со сборочными 3D-моделями.

САПР – это система автоматизированного проектирования или CAD (Computer-Aided Design) – программный пакет, предназначенный для создания чертежей, конструкторской и/или технологической документации и/или 3D моделей. Говоря простыми словами, Система Автоматизированного Проектирования предназначена для выполнения или создания проектных работ с помощью компьютерной техники, которая позволяет создавать технологическую и конструкторскую документацию на отдельные здания, сооружения, изделия. Область применения системы САПР очень велика. Возможности САПР во многом определяются программным обеспечением. Основная цель создания САПР – повышение эффективности труда инженеров, включая:

• сокращения трудоёмкости проектирования и планирования;

• сокращения сроков проектирования;

• сокращения себестоимости проектирования и изготовления, уменьшение затрат на эксплуатацию;

• сокращения затрат на моделирование и испытания.

С помощью CAD-средств создается геометрическая модель изделия.

Быстрое прототипирование – технология быстрого создания опытных образцов или работающей модели системы для демонстрации заказчику или проверки возможности реализации. Прототип позже уточняется для получения конечного продукта.

Преимущества технологий БП:

• Сокращение длительности технической подготовки производства новой продукции в 2–4 раза.

• Снижение себестоимости продукции, особенно в мелкосерийном или единичном производстве в 2–3 раза.

• Значительное повышение гибкости производства.

• Повышение конкурентоспособности производства.

• Сквозное использование компьютерных технологий, интеграция с системами САПР.

Недостаток технологиий БП – время изготовления изделий.

Отладка технологического процесса – это процесс локализации и устранения ошибок.

Тестирование – процесс выполнения программ с целью обнаружения факта наличия ошибок.

Для правильного выбора принтера необходимо их проанализировать. В таблице представлены различные марки 3D-принтера.

Технология

Фотографии моделей

Уровень цен на принтеры

Самые популярные марки

SLS – селективное лазерное спекание.

nd1.tif

по запросу – от нескольких млн. руб.

sPro 60 HD

SLM – селективное лазерное плавление.

nd2.tif

по запросу – от нескольких млн. руб.

sPro DM

LOM – послойное склеивание пленочных материалов.

nd3.tif

по запросу

Solido, MCor

EBM – электронно-лучевое плавление.

nd4.tif

зависит от комплектации, подбирается индивидуально, от нескольких млн. руб.

Arcam

SLA – стереолитография.

nd5.tif

по запросу – от нескольких млн. руб.

FormLabs Form 1

FDM – моделирование методом наплавления.

nd6.tif

от 20000 руб. до 1 млн. руб.

Wanhao duplicator 6 , MakerBot, CubeX

С учетом того, что самые популярные и доступные 3D принтеры на сегодня работают по технологии FDM (Fused Deposition Modeling ), обращаем внимание на модели этой категории устройств.

Изучив и проанализировав параметры и свойства 3D принтеров, приходим к выводу, наиболее оптимальным из них будет Wanhao Duplicator 6.

Теоретические основы бизнес-планирования

Бизнес-план – документ, содержащий описание будущего бизнеса. Бизнес-план – подробный, четко структурированный тщательно подготовленный документ, описывающий цели предприятия, пути достижения целей. Проработанный бизнес-план представляет собой рабочий инструмент с помощью которого осуществляются управление предприятия и контроль за его деятельностью. Бизнес-план описывает процесс функционирования предприятия, показывает каким образом ее руководителю достичь свои цели и задачи.

nd7.tiff

Содержание типового бизнес-плана:

• Резюме проекта

• Цели и задачи проекта

• Описание компании

• Описании отрасли

• Анализ отрасли и тенденции её развития

• Обзор рынка

• Целевой рынок

• Конкуренция

• Оценка рисков

• План маркетинга и стратегия продаж

• Производственный план

• Организационный план

• Финансовый план

Перспективы развития

Изучение основ создания сайта с использованием конструктора

Изучив различные способы создания сайта, автор решил, что удобнее всего создать сайт с помощью конструктора сайтов Wix. Данная платформа для создания сайтов не требует определенных навыков программирования.

Практическая часть

Создание алгоритма проектирования модели в Т-Flex-CAD

Для создания модели мы используем поэтапное моделирование.

1 этап (создаем отдельные части молекулы)

nd8.tiff

2 этап (соединяем все детали)

nd9.tiff

3 этап. Переносим данные модели в программу Cura для печати на 3D принтере

nd10.tiff

4 этап. Настраиваем нужные нам показатели

nd11.tiff

5 этап. Процесс печати и получение продукта.

Бизнес-план производства наглядных пособий

1. Резюме проекта.

Название предприятия: 3DWorkers.

Цель проекта – создание производственно-торгового предприятия; создание интернет-магазина.

Продукция – наглядные пособия из пластика для средней школы.

Каналы сбыта: интернет – магазин, магазины канцелярских товаров, интернет – магазины канцелярских товаров.

Ценовой сегмент – средний.

Место расположения – г. Москва.

Бизнес-план составлен на основе детального анализа рыночной ситуации, технологии производства, конкурентной среды и прочих данных.

2. Описание компании и отрасли.

В настоящее время в обществе сложилось новое понимание основной цели образования. Современное общество требует повышение качества образования. Одним из предметов, где наглядные пособия действительно повысят качество образования, является геометрия. Трудности в изучении геометрии и стереометрии вызваны тем, что зрительное восприятие геометрических объектов не всегда соответствует тем закономерностям, которыми эти объекты обладают. Наглядные пособия помогут облегчить понимание и усвоение учебного материала также на уроках физики, химии, биологии. Необходимость в этих пособиях есть, а предложений на рынке очень мало. Так же отмечается тенденция к росту спроса на развивающие товары.

Проект рассчитан на производство наглядных пособий для школы. Имеющиеся в распоряжении инновационные технологии и квалифицированный персонал позволят организовать деятельность по изготовлению и реализации наглядных пособий при минимальных затратах. С увеличением объемов производства и реализации продукции, а соответственно и увеличением прибыли, у компании появится возможность приобрести более мощное оборудование и расширить перечень продуктов производства, а также поставлять продукцию компании за пределы регионального рынка.

По оценкам специалистов, во всем мире объемы спроса и предложения образовательных услуг растут весьма существенно, а в наиболее динамично развивающихся странах темп их ежегодного роста достигает 10–15%. Своим потенциалом и логикой развития сфера образования притягивает к себе все более пристальное внимание инвесторов.

В настоящее время наблюдается значительное увеличение доли онлайн-торговли, на которую приходится порядка 20% совокупного объема продаж, именно поэтому мы будем реализовывать товар онлайн.

Предприятие ориентировано, в первую очередь на школы.

Рынок сбыта – Москва, основной канал сбыта – интернет-сайт. 3) Описание товаров и услуг

Проект предполагает создание малого предприятия в Москве. Продукция – наглядные пособия по геометрии, физики, химии, биологии. Отличительные особенности данного вида товаров приведены в табл. 1

Таблица 1

Особенности наглядных пособий из пластика

Плюсы

Минусы

Область применения

Низкая стоимость

Прочность

Небольшой вес

Безопасность использования

Наглядность

Время печати

на уроках в начальной и средней школе

на занятиях в детских садах и школах раннего развития

для самостоятельных занятий дома

Таблица 2

Описание продукции

Наименование набора

Описание

Комплект

1

Набор №1 по геометрии

Набор геометрических фигур из пластика

Куб, шар, цилиндр,

пирамида

2

Набор №2 по стереометрии

Набор геометрических фигур с сечениями из пластика

Параллелепипед, тетраэдр,

цилиндр, пирамида

3

Набор №3 по стереометрии

Набор со встроенными геометрическими фигурами из пластика

цилиндр встроенный в куб, пирамида со встроенным шаром, пирамида со встроеннымсечением(параллельным основанию),

пирамида со встроенным сечением

4

Набор №4 по химии

Набор моделей молекул

воды(Н2О), метана(СН4),

этилена(С2Н4),

углекислого газа(CO2).

Продукция проекта – набор геометрических фигур, набор моделей молекул для химии, и набор моделей по биологии, физике, упакованных в полиэтиленовую пленку. В комплект входит инструкция по использованию данного набора, а также примеры задач, для решения которых можно использовать фигуры. Таким образом, наборы могут использовать не только учителя на уроках, но и родители при обучении детей на дому. Проектом разработаны четыре набора, состоящих из разного количества фигур.

Характеристика и описание набора приведены в табл. 2.

Товары предназначены для использования детьми в возрасте 5–17 лет.


Библиографическая ссылка

Нудьга П.И. РАЗРАБОТКА ПРЕДПРИЯТИЯ ПО ИЗГОТОВЛЕНИЮ НАГЛЯДНЫХ ПОСОБИЙ НА 3D ПРИНТЕРЕ ДЛЯ СРЕДНЕЙ ШКОЛЫ // Международный школьный научный вестник. – 2017. – № 3-3. ;
URL: https://school-herald.ru/ru/article/view?id=376 (дата обращения: 21.02.2024).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1,674