Магистрлік диссертация (магистрлік жоба)

«Сәрсен Аманжолов атындағы

Әбдіқадырова Ұ.И.

3D-принтерде №7 оқу корпусының макетін іске асыру

МАГИСТРЛІК ДИССЕРТАЦИЯ (МАГИСТРЛІК ЖОБА)

7М01513 – STEM білім беру
Өскемен қ.
2023 ж.
Қазақстан Республикасы Білім және ғылым министрлігі

«Сәрсен Аманжолов атындағы

педагогика ғылымдарының магистрі дәрежесін алу үшін магистрлік диссертация

Ғылыми жетекші:

Компьютерлік үлгілеу және ақпараттық технологиялар кафедрасының меңгерушісі:

1. 
   3D-принтер – болашақ технологиясы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
   

1. 
   3D-принтердің шығу тарихы, түрлері . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
   
2. 
   3D басып шығаруға арналған материалдар . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
   
3. 
   3D-притердің қолданылу салалары . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
   
4. 
   3D-принтер STEM-білім беруде . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
   
1. 
   3D-принтер Қазақстандық және әлемдік жаңалықтарда. . . . . . . . . . . . . . . . . . .
   
   1. 
      3D-притердің Қазақстанға келуі және Қазақстанда алатын орны . . . . . . . . . . .
      
   2. 
      3D-принтер арқылы жасалған әлемдегі жаңалықтар. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
      
2. 
   3D-принтерде №7 оқу корпусының макетін іске асыру . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
   

КІРІСПЕ

• 
  зерттеу жұмысының мазмұнына байланысты әдебиеттер тізіміне шолу жасау, мәліметтер жинақтау;
  
• 
  3D принтердің шығу тарихына және әлемдік деңгейдегі қолданылу салалары бойынша маңыздылығын айқындау;
  
• 
  3D принтердің түрлерін және басып шығару материалдарын талдау;
  
• 
  3D принтердің Қазақстандағы орны мен 3D принтерде іске асырылған жаһандану дәуіріндегі жаңалықтарына шолу жасау;
  
• 
  №7 оқу корпусының моделін әзірлеу;
  
• 
  3D принтерде №7 оқу корпусының макетінің бөлшектерін басып шығару және макетті құрастыру;
  

1. 
   3D принтер – болашақ технологиясы
   

1.1 3D принтердің шығу тарихы, түрлері

Чарльз Халл үш өлшемді басып шығару технологиясымен тәжірибе жасаған жалғыз адам емес еді, сондықтан 1986 жылы Карл Декарт (Carl Deckard) селективті лазерлік агломерация (SLS) әдісін ойлап тапты. Әдіс туралы толығырақ басқа мақаладан біле аласыз, қысқаша: лазер сәулесі ұнтақты (пластик, металл және т.б.) агломерациялайды, ұнтақтың массасы жұмыс камерасында балқу температурасына жақын температураға дейін төмендейді. Негіз сонымен қатар компьютерде алдын-ала модельденген сандық макет (3D моделі) болып табылады. Лазермен көлденең қабаттан өткеннен кейін камера қабаттың биіктігіне түседі (әдетте 0.1-0.2 мм), ұнтақтың массасы арнайы құрылғымен тегістеледі және жаңа қабат қолданылады.

Идеалогиялық компонентті былай қойғанда, қауымдастық (осы күнге дейін бар және дамып келе жатқан) қол жетімді "қарапайым" 3D принтерін жасай алды. Сонымен, басылмаған бөлшектер жиынтығы бірнеше жүз АҚШ долларын құрауы мүмкін және дайын құрылғы 500 доллардан басталады. Бұл құрылғылар қарапайым емес болып көрінсін және сапасы жағынан өнеркәсіптік аналогтардан едәуір төмен болсын, мұның бәрі 3D басып шығару технологиясын дамытуға керемет серпін береді.

Алайда, 3D басып шығару технологиясы тек ені бойынша ғана емес, сонымен бірге тереңде де дамиды. Үш өлшемді басып шығарудың басқа өндіріс әдістерімен салыстырғанда басты кемшіліктерінің бірі-модельдерді құрудың төмен жылдамдығы. 3D басып шығаруды жеделдету тұрғысынан айтарлықтай алға жылжу CARBON компаниясының CLIP технологиясын ойлап табуы болды, осы технологиямен жұмыс істейтін компанияның принтерлері классикалық SLA технологиясымен салыстырғанда модельдерді 100 есе жылдам шығара алады.

1. 
   FDM(Fused Deposition Modeling) немесе FFF пластикпен (полимермен) қабатты балқыту технологиясы.
   

• 
  ABS-пластик;
  
• 
  PLA-пластик;
  
• 
  ABS-пластик;
  
• 
  Нейлон (нейлон);
  
• 
  Поликарбонат (поликарбонат);
  
• 
  Hips қолдау материалы;
  
• 
  PVA қолдау материалы;
  
• 
  PETG-пластик;
  
• 
  FLEX резеңке тәрізді пластик;
  
• 
  Резеңке қасиеттері бар резеңке пластик.
  

2. 
   SLA лазерлік стереолитография технологиясы (StereoLithography Apparatus)
   

• 
  Модельдің егжей-тегжейлі сапасы;
  
• 
  1 см модельдерді басып шығару мүмкіндігі (мысалы, зергерлік бұйымдар);
  
• 
  Жұмыстағы сәтсіздіктердің ең аз пайызы.
  

• 
  сурет. SLA лазерлік стереолитография технологиясы (StereoLithography Apparatus).
  

SLA 3D басып шығару технологиясы немесе лазерлік стереолитография лазер сәулесінің әсерінен сұйық фотополимердің қабатты қатаюына негізделген. Технологияны 1986 жылы Чарльз В.Халл ойлап тапты, ол 3D Systems компаниясын құрды, ол осы әдіс бойынша басып шығаратын 3D принтерлер шығарады.

3. 
   DLP технологиясы (Digital Light Processing)
   

4. 
   SLS (selective Laser Sintering) таңдамалы лазерлік агломерация технологиясы
   

• 
  Қолданылатын материалдардың үлкен таңдауы;
  
• 
  Қалдықсыз өндіріс;
  
• 
  Өте күрделі модельдерді де, кішкентай зергерлік бұйымдарды да жасау;
  
• 
  Құру жылдамдығы SLA-ға қарағанда жоғары.
  

5. 
   MJM балқыту әдісі (Multi Jet Modeling)
   

6. 
   PolyJet-бұл 3D басып шығарудың революциялық технологиясы, ол жоғары өнімді аддитивті өндіріс үшін ең қуатты құрал болып табылады. Техниканы Stratasys ойлап тапты және патенттеді. POLYJET 3D принтерінің жұмысы қарапайым, жақсы таныс сиялы принтерге өте ұқсас, бірақ тек басып шығару қағазда немесе қарапайым сиямен емес, камерадағы арнайы субстратта жүзеге асырылады, ал материал ретінде акрил негізіндегі сұйық фотополимер әрекет етеді.
   

7. 
   Түсті сиялы 3D басып шығару-cjp технологиясы (ColorJet Printing) – 3D Systems компаниясы ойлап тапқан патенттелген әдіс. Ол ұнтақты гипс Композит қабатын жабыстырудан және бояудан тұрады. Бұл түрдің 3D басып шығаруы 3DP деп аталатын Әдістемеге негізделген, оны жетілдіру болып табылады.
   

8. 
   Селективті (таңдамалы) лазерлік балқыту – SLM – металл ұнтақтарын балқыту арқылы 3D нысандарын жасау үшін қолданылатын математикалық CAD үлгісіндегі 3D басып шығару әдісі. Ол үшін жоғары қуатты лазерлер қолданылады.
   

9. 
   Металды 3D басып шығарудың ең сенімді әдістерінің бірі-EBM басып шығару немесе катодты сәулелік балқыту. Бұл аддитивті өндіріс технологиясы, ол жоғары беріктігі бар, құйылатын, металл бұйымдарын жасау үшін қолданылады. Таза (қоспасыз) металл ұнтағы шығын материалы ретінде әрекет етеді. Басып шығару вакуумдық камерада жүзеге асырылады, бұл материалдың тотығуын азайтуға мүмкіндік береді, мысалы, таза титан.
   

2. 
   3D басып шығаруға арналған материалдар
   

1. 
   FDM технологиясы бойынша ең танымал 3D басып шығару термопластиктерінің бірі-ABS пластик. Бұл синтетикалық полимер акрилонитрил бутадиен стирол, ол өнеркәсіптік өндірісте әртүрлі заттарды жасау үшін кеңінен қолданылады.
   

• 
  автокөлік бөлшектері;
  
• 
  кәдесыйлар;
  
• 
  ойыншықтар;
  
• 
  максималды үзілуге төзімділікпен сипатталатын функционалды модельдер;
  
• 
  әр түрлі аспаптар мен механизмдердің корпустары;
  
• 
  зергерлік бұйымдар;
  
• 
  демонстрациялық материалдар;
  
• 
  спорттық жабдықтар;
  
• 
  сантехникалық бөлшектер;
  
• 
  тұрмыстық заттар;
  
• 
  медициналық жабдыққа арналған бөлшектер және т.б.
  

• 
  Пайдалану температурасы -40°С-тан +80°С-қа дейін;
  
• 
  Қабаттар бойымен созылу беріктігі 19,7 МПа;
  
• 
  Шарпи соққысының тұтқырлығы 180,14 кДж/м2;
  
• 
  2,34 ГПа қабаттар бойымен созылу кезіндегі серпімділік модулі;
  
• 
  Тығыздығы 1,05 г / см3;
  
• 
  2,14 ГПа иілу серпімділік модулі;
  
• 
  Созылу күші 29,6 МПа;
  
• 
  Иілу күші 65,4 МПа;
  
• 
  Иілудің максималды жүктемесі 103 Н;
  
• 
  1,27 ГПа созылу серпімділік модулі;
  
• 
  Максималды созылу жүктемесі 785 Н;
  
• 
  Қысу күші 49,3 МПа;
  
• 
  Максималды қысу жүктемесі 5994 Н;
  
• 
  1,71 ГПа қысу серпімділік модулі;
  
• 
  23°С 52 МПа температурада созылу кезіндегі аққыштық шегі;
  
• 
  Жұмсарту температурасы ~ 103°;
  
• 
  Иілу беріктігі 2,8 мм/мин. 23°C 70 МПа;
  
• 
  Рокуэллдің қаттылығы(R шкаласы) барабан 112;
  
• 
  Изод бойынша тұтқырлық 25 кДж/м2;
  
• 
  Май / бензинге төзімділік (24 сағат ішінде Max пішінін өзгерту) 0.2%;
  
• 
  Оттегі индексі, ГОСТ 21793-76 бойынша %O2 18.2-18.5;
  
• 
  ГОСТ 15973 бойынша күлдің массалық үлесі 0,01-ден кем%.
  

2. 
   FDM технологиясы бойынша биологиялық ыдырайтын, биоүйлесімді 3D басып шығаруға арналған экологиялық таза пластик-бұл PLA пластик. Бұл сүт қышқылы түріндегі құрылымдық бірлігі бар термопластикалық алифатты полиэфир. Ол жүгеріден, қант қамысынан және басқа крахмалды табиғи материалдардан алынады. Сондықтан басып шығару кезінде бұл материал попкорнның жеңіл хош иісін шығарады, бұл оны тұрмыстық және үйдегі 3D басып шығару үшін ең жақсы таңдау етеді.
   

• 
  Балқу температурасы 170-180°C;
  
• 
  Жылу деформациясының температурасы +50°C;
  
• 
  Иілу күші 55,3 МПа;
  
• 
  Созылу беріктігі 57,8 МПа;
  
• 
  Қабырғалардың минималды қалыңдығы 1 мм;
  
• 
  Ұсақ бөлшектердің мөлшері 0,3 мм;
  
• 
  1-Ге Дейінгі Дәлдік%;
  
• 
  Тығыздығы 1,25 г / см3;
  
• 
  Ылғалды сіңіру 0,5-50%;
  
• 
  Үзіліс кезінде ұзарту 4,43%.
  

3. 
   SBS термопластикасы-бұл ASB-мен салыстырғанда 3D басып шығаруға арналған икемді және аз қатаң материал, стирол-бутадиен-стирол резеңкелеріне жатады. Бұл пластикалық жіп икемді құрылыммен сипатталады. Ол жататын емес жануына және сынуға ретінде PLA. Оның ылғалға төзімділігі жоғары, бұл одан жасалған өнімдерді ылғалды ортада пайдалануға мүмкіндік береді.
   

• 
  Шыны температурасы 80-95°C;
  
• 
  Жұмсарту температурасы 76°C;
  
• 
  Тығыздығы 1,01 г / см3;
  
• 
  Ылғалды сіңіру 0,07%;
  
• 
  Созылу кезіндегі серпімділік модулі 1350 МПа;
  
• 
  1450 МПа үзілу кезіндегі серпімділік модулі;
  
• 
  Созылу күші 24 МПа;
  
• 
  Жыртылу кезіндегі салыстырмалы ұзарту 250%;
  
• 
  Иілу күші 36 МПа;
  
• 
  Жағаның қаттылығы 68;
  
• 
  Рокуэллдің қаттылығы 118;
  
• 
  23°C 3,5 кДж/м2 температурада Изодқа әсер ету тұтқырлығы;
  
• 
  Ашықтық 90%;
  
• 
  Қабырғалардың минималды қалыңдығы 0,3 мм.
  

4. 
   HIPS-бұл соққыға төзімді полистирол, ал дәлірек айтсақ, бұл бутадиен резеңкесі бар стирол сополимері. Бұл 3D басып шығару үшін қолданылатын қауіпсіз материал. Ол полиэфирдің қаттылығы мен резеңке серпімділігін біріктіреді. Ол негізінен тірек құрылымдарын қалыптастыру үшін қолданылады, өйткені FDM басып шығару кезінде негізгі материал ауада жата алмайды және астындағы барлық ілулі элементтердің негізі болуы керек. Материал ABS-пен жұптастырылған және лимоненмен оңай жойылады.
   

• 
  Экструзия температурасы 230-240°C;
  
• 
  Шөгу 0,8%;
  
• 
  2280 МПа иілуге арналған серпімділік модулі;
  
• 
  Созылу беріктігі 62 МПа;
  
• 
  Созылу кезінде ұзарту 4,8%;
  
• 
  Иілу күші 33 МПа;
  
• 
  Жыртылу кезіндегі ұзарту 65%;
  
• 
  Тығыздығы 1,05 г / см3.
  

5. 
   PLA пластик деп аталатын 3D басып шығаруда қолданылатын поливинил спирті әртүрлі шикізаттан алынады. Мысалы, алма піскен кезде бөлінетін этилен газы, этил спирті және әртүрлі мұнай өнімдері. PVA пластмассасы қауіпсіз және мүлдем улы емес. Бірақ өте гигроскопиялық, өйткені ол суда ериді, сондықтан бұл материалдың негізгі қолданылуы тірек құрылымдарын нейлонмен немесе PVA пластикпен жұптастырады. Оны ABS пластикімен бірге де қолдануға болады.
   

• 
  Балқу температурасы 190-200°C;
  
• 
  Тығыздығы 1,25-1,36 г / см3;
  
• 
  Меншікті жылу сыйымдылығы 0,4 Дж / К;
  
• 
  Тұтқырлық 22-30 мПа;
  
• 
  Полимерлеу 1680-1880;
  
• 
  Орнату температурасы 45-55°C.
  

6. 
   Гликоль-модификацияланған полиэтилентерефталат-бұл әлемдегі ең танымал Пластмассалардың бірі болып табылатын PETG пластикасы. Бұл бөтелкелер, контейнерлер және басқа ыдыстар өндірісінде қолданылатын полимер. Сондай-ақ, PET пластмассасы бар, ол үлкен сынғыштықпен және төзімділіктің төмендеуімен сипатталады. Сонымен қатар, PETG-пластик таза және қауіпсіз. 3D басып шығаруда ол ABS пластик пен PLA арасындағы крест ретінде орналастырылған. Оларға ABS пластиктен гөрі басып шығару оңайырақ, ал ПЛА-мен салыстырғанда ол икемді.
   

• 
  Шыны температурасы 80°C;
  
• 
  Тығыздығы 1,27 г / см3;
  
• 
  24 сағат ішінде суды сіңіру 0,1-ден аз%;
  
• 
  Созылу күші 50 МПа;
  
• 
  Иілу күші 36 МПа;
  
• 
  Рокуэллдің қаттылығы 106;
  
• 
  Жарық өткізу қабілеті 88%;
  
• 
  Максималды Жұмыс температурасы 70.
  

7. 
   FLEX немесе Flexible polyester 3D басып шығару шығыны-FDM 3D басып шығару технологиясы арқылы икемді элементтері бар күрделі конфигурация өнімдерін жасауға мүмкіндік беретін икемді пластик. 3D басып шығаруға арналған материалдың бұл түрі өзінің қасиеттері бойынша қарапайым резеңкеге өте ұқсас. Бұл аддитивті өндіріс үшін жаңа мүмкіндіктер мен қолдану аясын ашатын ең серпімді және икемді жіптердің бірі. Бұл серпімді материал, оны өңдеу мүмкін емес, бірақ тактильді жағымды.
   

• 
  Тығыздығы 1,1 г / см3;
  
• 
  63,7 МПа созылу кезіндегі серпімділік модулі;
  
• 
  Максималды иілу жүктемесі 8Н;
  
• 
  Қысу күші 7,6 МПа;
  
• 
  600 үзілістегі салыстырмалы ұзарту%;
  
• 
  Иілу күші 5,3 МПа;
  
• 
  Жағаның қаттылығы 40.
  

8. 
   RUBBER
   

• 
  Тығыздығы 0,95 г / см3;
  
• 
  Иілу күші 3,4 МПа;
  
• 
  Максималды иілу жүктемесі 5Н;
  
• 
  Максималды созылу жүктемесі 365Н;
  
• 
  Пайдалану температурасы -40 +85;
  
• 
  Қысу күші 2,3 МПа;
  
• 
  Жыртылу кезіндегі салыстырмалы ұзарту 500%;
  
• 
  25 кДж/м2 Изод бойынша соққы тұтқырлығы;
  
• 
  Шор қаттылығы 60.
  

1.3 3д притердің қолданылу салалары

3D басып шығару біздің өмірімізге көбірек еніп, әртүрлі қызмет салаларының мамандары үшін таптырмас көмекшіге айналады. 3D басып шығарудың қол жетімділігі сәулет, медицина, білім беру, стоматология, зергерлік бұйымдар, шағын өндіріс, жарнамалық және кәдесый өнімдерін өндіруде батыл эксперименттер жүргізуге мүмкіндік береді.

• 
  өндірісті теңшеу икемділігі-өнімнің түсін, геометриясын, өлшемін және басқа сипаттамаларын оңай өзгертуге болады;
  
• 
  ең аз уақыт шығындары-идеядан бастап өндіріске дейін бірнеше сағат кетуі мүмкін;
  
• 
  өнімнің жоғары дәлдігі-әдеттегі өндіріс стандарттарына сәйкес келетін минималды сәйкессіздіктер;
  
• 
  қалыптау, фрезерлеу немесе құю арқылы өндіруге болмайтын әртүрлі, тіпті өте күрделі пішіндегі өнімдерді басып шығару мүмкіндігі;
  
• 
  ұзақ дайындық процесінің болмауы – қалыптарды дайындау, баптау және т. б.;
  
• 
  материалдардың кең ассортименті.
  

• 
  зергерлік бұйымдар өндірісі;
  
• 
  кәдесыйлар шығару;
  
• 
  пластикалық тұтыну бұйымдарын басып шығару (ажыратқыштар, розеткалар, аспаптар мен техника корпустары және т. б.);
  
• 
  дизайн элементтері;
  
• 
  модельдер өндірісі және т. б.
  

Сурет. Басып шығару мысалдары

3D басып шығару макеттері

• 
  архитектуралық-әр түрлі мақсаттағы Болашақ ғимараттар мен құрылыстардың макеттері, барлық пропорциялар сақталады, ал дайын макет сәулетші мен инвесторларға сәулет ансамблінің түрін бағалауға мүмкіндік береді;
  
• 
  тұжырымдамалық-негізгі идеяны бейнелейтін макеттер;
  
• 
  оқу-әр түрлі мәселелерді шешу үшін студенттер мен оқушылар жасаған макеттер, сонымен қатар оқу процесінде қолданылатын макеттер;
  
• 
  көрме үлгілері ретінде пайдаланылатын көрме макеттері;
  
• 
  презентация және жарнамалық-маркетингтік-жарнамалық мақсатта қолданылатын максималды имидждік компоненті бар макеттер;
  
• 
  өнеркәсіптік-өндірістік желіні, фабриканы, зауытты немесе басқа өндірістік алаңдарды, процесті немесе өнеркәсіптік жолмен шығарылатын дайын өнімді бейнелейтін макеттер;
  
• 
  интерьер-интерьерді безендіру кезінде дизайн идеясын, сондай-ақ объектінің ішкі орналасуын, инженерлік коммуникациялардың орналасуын және т. б. бейнелейтін макеттер, ал егжей-тегжейлі дәрежесі әр түрлі болуы мүмкін;
  
• 
  қала құрылысы-ғимараттардың, құрылыстардың және инфрақұрылымның кешендерін бейнелейтін масштабты макеттер, олар қаланың жекелеген аудандары мен бөліктері немесе тіпті бүкіл қала болуы мүмкін.
  

• 
  кең ассортиментте ұсынылған заманауи материалдарды пайдалану;
  
• 
  жоғары дәлдік және егжей-тегжейлі;
  
• 
  өндіріс жылдамдығы;
  
• 
  өзгерістерді жедел енгізу мүмкіндігі;
  
• 
  polyjet немесе 3D ламинаттау технологиясы бойынша толық түсті басып шығару мүмкіндігі;
  
• 
  толық функционалды, оның ішінде қозғалмалы бөлшектерді басып шығару мүмкіндігі.
  

Сурет. Басып шығару мысалдары.

Интерьер заттарын 3D басып шығару

• 
  ең күрделі және ерекше дизайн идеяларын жүзеге асыру мүмкіндігі;
  
• 
  әр түрлі материалдардың кең ассортименті;
  
• 
  жобаны іске асырудың жоғары жылдамдығы;
  
• 
  дәстүрлі әдістермен салыстырғанда төмен шығындар.
  

Сурет. Басып шығару мысалдары.

Мүсіндерді сканерлеу

• 
  3D мұрағаты мен кітапханасын құру.
  
• 
  Кейіннен жөндеу, көбейту, қалпына келтіру үшін объектіні 3D басып шығару мүмкіндігі.
  
• 
  Масштабта жоғары дәлдіктегі көшірмелерді жасау мүмкіндігі (макет).
  
• 
  Мәдени мұраны сақтау.
  
• 
  Миниатюрадан габаритке дейін әртүрлі масштабтағы объектілерді сканерлеуге болады.
  
• 
  Маманның жабдықпен сол жерге шығу мүмкіндігі.
  
• 
  Нысанның нақты параметрлерін алуға мүмкіндік беретін жету қиын жерлерде 3D сканерлеу.
  
• 
  Нысан үшін абсолютті қауіпсіздік.
  
• 
  Нысанды оған зиян келтірместен егжей-тегжейлі зерттеу мүмкіндігі.
  
• 
  Тарихи нысандарды, қондырғыларды және т. б. қайта құру мүмкіндігі.
  

• 
  Мүсіндер мен ескерткіштер.
  
• 
  Мүсіндер мен мүсіншелер.
  
• 
  Мұражай экспонаттары.
  
• 
  Фрескалар, барельефтер, қалыптау және басқа да сәулет компоненттері.
  
• 
  Дизайн нысандары және т. б.
  

Сурет. 3D сканерлеу процесінің мысалы.

Студенттік жылдар – ең жарқын, белсенді. Дәл осы уақытта ең таңғажайып идеялар мен жобалар пайда болады. Дипломдық жоба оқу процесін аяқтайды. Дипломдық жұмысты жазу және қорғау – бұл өте жауапты іс, одан жаңа өмір басталуы мүмкін, болашақ мансаптық өсу және үлкен болашақ.

• 
  құрылғы;
  
• 
  механизмі;
  
• 
  аспап;
  
• 
  орналасу;
  
• 
  өнім және т. б.
  

Білім берудегі 3D басып шығару.

• 
  Медицина-органдардың басылған макеттері медвуз студенттеріне бағдарламаны игеруге көмектеседі.
  
• 
  Стоматология-студенттер білім беруде басылған жақ үлгілерін белсенді қолданады.
  
• 
  Құрылыс және сәулет-3D баспа макеттері бағдарламаны игеруге ғана емес, сонымен қатар дипломдық және біліктілік жұмыстары ретінде де қызмет ете алады.
  
• 
  Жер қыртысының геологиясы мен кесінділерінің 3D макеттері студенттер мен оқушыларға география, геология және т. б. курстарды тиімді меңгеруге көмектеседі.
  
• 
  Ветеринария-жануарлардың мүшелерін зерттеуге 3D басып шығарылған макеттер де көмектеседі.
  
• 
  Өнер-бюсттер және сурет салуға арналған басқа атрибуттар, үлгілер мұның бәрін басып шығаруға және оқу процесінде қолдануға болады.
  

• 
  Кез келген нысанды, соның ішінде күрделі геометрияны басып шығару мүмкіндігі.
  
• 
  Технологиялар мен материалдардың кең таңдауы.
  
• 
  Толық түсті басып шығару мүмкіндігі.
  
• 
  Тиімділік және егжей-тегжейлі.
  
• 
  Керемет визуализация.
  

Сурет. Басып шығару мысалдары.

КТ және МРТ негізіндегі физикалық модельдерді 3D басып шығару

• 
  3D модельдеу;
  
• 
  3D басып шығару;
  
• 
  КТ немесе МРТ деректері негізінде макет жасау.
  

• 
  пациенттің деректерін сандық түрде сақтаңыз;
  
• 
  қателерді жою және тәуекелдерді азайту;
  
• 
  қызметкерлерді көбейтпестен көлемді көбейтіңіз;
  
• 
  ең жоғары дәлдікті қамтамасыз етіңіз.
  

• 
  Краниопластика-бұл бас сүйегінің тұтастығын қалпына келтіру, әр түрлі себептерден туындаған ақауларды (депрессия, перфорация және т.б.) жою (туа біткен ақаулар, оқ жарақаттары, декомпрессиялық жарақаттар, сынықтар және т. б.). Краниопластиканың негізгі көрсеткіші-бас сүйегінің тіндерін тығыздау. Осы мақсатта әртүрлі трансплантанттар (ксено -, алло -, автотрансплантанттар) қолданылады. КТ және МРТ деректері негізінде бас сүйек сүйегінің жетіспейтін бөлігіне сәйкес қажетті пішін мен өлшемдегі эндопротезді немесе имплантты модельдеуге мүмкіндік беретін нақты модельдерді алуға болады.
  
• 
  Оқыту-КТ немесе МРТ суреттеріне сүйене отырып, оқу және көрнекі құралдар ретінде пайдаланылатын жоғары сапалы және дәл макеттерді алуға болады. Осылайша, білім беру процесі тиімдірек болады және студенттер алған білімді іс жүзінде қолдануға болады.
  

Сурет. Басып шығару мысалдары.

• 
  Еңбек, биология, география және химия сабақтарында көрнекі мысал үшін макеттерді басып шығару;
  
• 
  Кеңістіктік ойлауды дамыту үшін күрделі геометриялық объектілерді визуализациялау.
  
• 
  Шығармашылық үйірмелерде оқушылардың өз үлгілерінің прототиптерін жасау және басып шығару.
  
• 
  Оқу процесіне 3D басып шығаруды енгізу сыни ойлауды дамытуға, мәселелерді шешуге және болашақта табысты жұмыс істеу үшін қажетті коммуникативтік дағдыларды қалыптастыруға ықпал етеді.
  

3D басып шығару студенттерге өз идеяларын жүзеге асыруға мүмкіндік береді. Мұғалімдер 3D басып шығаруды оқушыларға арналған әртүрлі тақырыптарды өмірге келтіру үшін пайдалана алады, мысалы, молекулалардың 3D үлгілерін жобалау және басып шығару, құрылымдардың физикалық үлгілерін құру немесе өнімнің прототипін жобалау және басып шығару. 3D басып шығарудың бұл практикалық қосымшалары студенттерге зерттелген материалды жақсы түсінуге және оны игеруге көмектеседі.

2. Арзан өндіріс: 3D басып шығару оқытушылар мен зерттеушілерге білім беру және зерттеу мақсатында арзан пәндер жасауға мүмкіндік берді. Қымбат жеткізушілер мен сатушыларға сенудің орнына, 3D басып шығару өзіндік құнның бір бөлігіне компоненттер мен модельдер жасай алады. Бұл технология сонымен қатар идеялар мен гипотезаларды тексеру үшін пайдалануға болатын арнайы бөлшектер мен құралдарды жасау үшін өте қолайлы.

3D басып шығару STEM білімі мен зерттеулерін қалай жақсартады

Зерттеу саласында 3D басып шығару технологиясы күрделі құрылымдар мен күрделі дизайн компоненттерін жасау үшін пайдаланылды, әйтпесе қолмен жасау мүмкін емес еді. Бұл зерттеушілерге ғылым мен техниканың жаңа бағыттарын зерттеуге мүмкіндік берді, нәтижесінде жаңа жаңалықтар мен өнертабыстар пайда болды.

Жалпы, 3D басып шығару технологиясы STEM білімінде де, зерттеуде де баға жетпес актив болып табылады. Оқытушылар мен зерттеушілерге бұрын-соңды болмаған дәлдік пен жылдамдықпен арнайы оқу және зерттеу материалдарын жасауға мүмкіндік бере отырып, 3D басып шығару технологиясы STEM саласын ілгерілетуге және әлемге қызықты жаңа жаңалықтар әкелуге көмектеседі.

Студенттер үшін 3D басып шығару олардың шығармашылық қабілеттері мен қиялын өмірге әкелудің тамаша тәсілі болуы мүмкін. Физикалық нысандарды жасау үшін 3D басып шығаруды пайдалана отырып, студенттер өз идеяларын басқа жолмен мүмкін болмайтындай зерттеп, тәжірибе жасай алады. Бұл практикалық оқытуға есік ашып қана қоймайды, сонымен қатар белсенді қатысуға, проблемаларды шешу дағдыларын жақсартуға және мотивацияны арттыруға әкелуі мүмкін.

Сонымен, 3D басып шығару уақыт пен ақшаны үнемдеудің тамаша тәсілі бола алады. Нысандарды өз күштерімен басып шығару арқылы мектептер шығындарды азайтудан және өндіріс уақытын қысқартудан пайда көре алады. Сонымен қатар, 3D басып шығару қалдықтарды азайтуға көмектеседі, өйткені нысандарды сұраныс бойынша және қажет болған жағдайда басып шығаруға болады, бұл қымбат сақтау мен түгендеу қажеттілігін жояды.

3D басып шығарудың зерттеулер мен әзірлемелерге әсері

Зерттеулер мен әзірлемелерде 3D басып шығаруды пайдалану оның көптеген артықшылықтарының арқасында танымал бола бастады. 3D басып шығару дәстүрлі өндіріс әдістерімен байланысты уақыт пен шығындарды азайту арқылы өнімді әзірлеу процесін жеделдетті. Бұл сонымен қатар дизайнерлерге шығармашылыққа көбірек еркіндік бере отырып, күрделі және күрделі дизайнды жасауды жеңілдетті.

Сонымен қатар, 3D басып шығаруды пайдалану зерттеушілер мен әзірлеушілерге жаңа материалдар мен инновациялық дизайнды зерттеуге мүмкіндік берді. Бұл әсіресе медициналық имплантанттар мен басқа да медициналық құрылғылардың прототиптерін жылдам және дәл жасау үшін 3D басып шығаруды пайдалана алатын медициналық жабдық өндірушілері үшін пайдалы.

Жалпы, 3D басып шығару ғылыми-зерттеу және тәжірибелік-конструкторлық салаларға айтарлықтай әсер етті. Бұл зерттеушілер мен әзірлеушілерге күрделі және күрделі конструкцияларды жасауға, өнімді әзірлеу процесін жылдамдатуға және жаңа материалдар мен инновациялық конструкцияларды зерттеуге мүмкіндік берді. 3D басып шығару технологиясы дамып келе жатқандықтан, ол болашақта ғылыми-зерттеу және тәжірибелік-конструкторлық салаға одан да көп әсер етуі мүмкін.

2. 
   3D принтер – болашақ технологисы
   

2.1 3D притердің Қазақстанға келуі және Қазақстанда алатын орны

3D принтер біздің заманымыздың өте қызықты жаңашыл жаңалықтарының бірі. Ол алдымен компьютерде модельденетін үш өлшемді нысандарды басып шығаруға мүмкіндік береді. Бұл құрылғының жұмыс принципі мәтінді немесе суреттерді басып шығаруға қабілетті дәстүрлі әріптесімен бірдей. Үш өлшемді басып шығару технологиясы қабаттарды дәйекті қолдануға негізделген. Басып шығару үшін басып шығару механизмінде (экструдер) еритін пластик қолданылады. Қабаттарды қолданғаннан кейін пластик қатаяды.

Шығарылатын тауардың негізгі тапсырыс берушілері еліміздің және шет мемлекеттердің технопарктері, білім беру, ғылыми мекемелері, индустриялық кәсіпорындары болмақ. Өнімді экспорттау мүмкіндігі бар.

UNIQ протездері көптеген артықшылықтарға ие. Біріншіден, олар стильді және эстетикалық. Екіншіден, олар мүмкіндігінше дараланған, сондықтан жайлылықты қамтамасыз етеді. Үшіншіден, олар салыстырмалы түрде арзан.

Қазіргі уақытта шиналар Мичигандағы полигондарда Chevrolet Volt электромобильінде сыналуда. 2019 жылдың 4 шілдесінде Монреальда өткен Michelin movin ' сам саммитінде ауасыз шиналар жарияланды. Дәл сол кезде 3D басып шығарылған up this прототипі көрсетілді. Жаңалық - бұл арнайы құрылғының бірегей тесуге төзімді шинасы. Бұл прототип жеңіл класты машиналарға бағытталған, бірақ болашақта технологияны басқа көлік құралдары үшін де пайдалану жоспарлануда, олардың арасында тек ауыр жүктер ғана емес, сонымен қатар арнайы техника, ұшақтар да бар.

Корей дәрігерлері протездік көзді басып шығарды

Нәтижелері:

Егер сіз дәстүрлі протездеу технологиясын қолдансаңыз, онда бір көзге шамамен 10 сағат кетеді. Аддитивті технологияның арқасында уақыт екі сағатқа қысқарды. Бұл шамалы болып көрінуі мүмкін. Алайда, дәстүр бойынша барлық жұмыстар қолмен жасалатынын ескеру қажет. Яғни, адам өз қолымен протезде 10 сағатқа дейін жұмыс істейді. Ал аддитивті әдістер жағдайында қол еңбегі 3 сағаттан аспайды. Және бұл қазірдің өзінде байқалады. Сонымен қатар, 3D басып шығарудың тағы бір артықшылығы бар. Мысалы, пациент протезін жоғалтты немесе қатты зақымдады, бұл жағдайда оны оңай басып шығаруға болады, өйткені барлық бастапқы параметрлер пациенттің картасында сақталады және бүкіл модельдеу процесін қайталаудың қажеті жоқ.

Сонымен, 3D басып шығару жылдамдығы қазіргі уақытта бірнеше факторларды шектейді:

• 
  басып шығару механизмі қолдана алатын күш;
  
• 
  материалды біркелкі ағынға айналдыру үшін қыздыру жылдамдығы;
  
• 
  басып шығару механизмінің қозғалу жылдамдығы.
  

3D баспа Кварталы: қол жетімді тұрғын үй

Әлем халқы көбейіп келеді, азық-түлік жетіспейді, мен бәріне жегім келеді және дәмді. Сіз антропогендік шыққан барлық парниктік газдардың 14-18% - ы мал шаруашылығымен байланысты екенін білдіңіз бе? 3D басып шығару жақын арада халықтың етке деген қажеттілігін қанағаттандыра алады. Бұл жағдайда өсімдік ақуызы қолданылады, ал өнім эстетикалық келбетке және керемет дәмдік сипаттамаларға ие болады. Бірақ сонымен бірге қоршаған ортаға зиянды әсер болмайды. Келесі бес жыл ішінде мұндай өндірістің өзіндік құны айтарлықтай төмендеп, құрылымы мен тұтынушылық қасиеттері жақсаруы керек. Бұл мәселе бойынша Chef-IT және novameat жұмыс істейді.

Металл 3D басып шығару үшін танымал материалға айналады

Қорытынды