Ключевой вопрос: «Что я создам за этот год?»
В 11 классе вы будете работать над одним крупным проектом в течение всего учебного года. Это может быть:
Действующая техническая система:
• Лазерный гравер с ЧПУ
• Робот-манипулятор
• 3D-принтер
• Сортировщик деталей
• Умная теплица
Высокодетализированная копия:
• Макет цеха завода
• Космический аппарат
• Нефтяная вышка
• Архитектурное сооружение
• Транспортный узел
Примеры успешных проектов прошлых лет:
Шаг 1. Определитесь с треком (А — прототип, Б — макет).
Шаг 2. Выберите объект для проектирования.
Шаг 3. Заполните карточку проекта:
Карточка проекта
• ФИО: ______________________________
• Трек: ⚙️ Прототип / 🏗️ Макет
• Название проекта: ________________________________
• Краткое описание: ________________________________
• Почему я выбрал это направление? ________________________________
Цель задания: Найти аналоги выбранного объекта и обосновать свой выбор.
Файл .docx или .pdf с фотографиями и пояснениями. Название файла: Проект_Фамилия_референсы.docx
Да, но не позднее 3-го занятия. После начала 3D-моделирования смена трека потребует полной переработки проекта, что может повлиять на сроки сдачи.
Обратитесь к преподавателю — он предложит список типовых проектов. Также можно выбрать объект из ваших увлечений (спорт, музыка, программирование) и применить к нему инженерный подход.
Реверс-инжиниринг (обратный инжиниринг) — это процесс анализа существующего продукта или системы для понимания его устройства, принципов работы и технологии изготовления.
Методы анализа:
Задание: Проведите анализ 2-3 существующих аналогов вашего прототипа.
Таблица сравнения:
| Характеристика | Аналог 1 | Аналог 2 | Наш проект |
|---|---|---|---|
| Стоимость | ________ | ________ | ________ |
| Скорость/Производительность | ________ | ________ | ________ |
| Сложность изготовления | ________ | ________ | ________ |
| Доступность деталей | ________ | ________ | ________ |
Задание: Проведите анализ 2-3 существующих макетов вашего объекта.
Таблица сравнения:
| Характеристика | Макет 1 | Макет 2 | Наш макет |
|---|---|---|---|
| Масштаб | ________ | ________ | ________ |
| Детализация | ________ | ________ | ________ |
| Качество окраски | ________ | ________ | ________ |
| Соответствие ГОСТ | ________ | ________ | ________ |
После заполнения таблицы ответьте на вопросы:
Цель: Завершить таблицу сравнения и сформулировать выводы.
Электронный документ (DOCX/PDF) с таблицей и выводами. Название: Анализ_аналогов_Фамилия
Используйте YouTube (обзоры), AliExpress (характеристики товаров), профессиональные форумы (отзывы), статьи на Habr и Geektimes.
Минимум 2-3. Этого достаточно, чтобы выявить основные тенденции и найти удачные решения.
Системный анализ — это метод исследования, при котором объект рассматривается как целостная система со своими элементами и связями между ними.
Уровни декомпозиции (разбиения):
Задание: Разбейте ваш прототип на подсистемы и заполните таблицу.
| Подсистема | Элементы | Связи с другими |
|---|---|---|
| Механика | ________ | ________ |
| Электроника | ________ | ________ |
| Программное обеспечение | ________ | ________ |
| Корпус/Рама | ________ | ________ |
Задание: Разбейте ваш макет на структурные элементы и заполните таблицу.
| Элемент макета | Составные части | Материал/Технология |
|---|---|---|
| Подмакетник | ________ | ________ |
| Основные здания/конструкции | ________ | ________ |
| Трубопроводы/коммуникации | ________ | ________ |
| Мелкие детали/оборудование | ________ | ________ |
Структурная схема — это графическое отображение состава системы и связей между её элементами.
Цель: Завершить работу над структурной схемой проекта.
Файл с таблицей и схемой (PDF/JPG) или фото рукописного варианта. Название: Структура_Фамилия
Группируйте их в подсистемы. На верхнем уровне должно быть 3-7 элементов для наглядности.
Те элементы, без которых система не может работать (контроллер, питание, несущая рама).
1. Мозговой штурм (Brainstorming)
2. ТРИЗ (Теория Решения Изобретательских Задач)
3. Метод фокальных объектов
Вопрос для штурма: «Как сделать наш прототип лучше, дешевле, удобнее аналогов?»
Запишите 10-15 идей:
Вопрос для штурма: «Как сделать макет более реалистичным, наглядным и качественным?»
Запишите 10-15 идей:
Запишите свой ИКР:
____________________________________________________________
Выберите 3 лучшие идеи из мозгового штурма:
Цель: Отобрать лучшие идеи и интегрировать их в проект.
Электронный документ с идеями и обоснованием. Название: Идеи_Фамилия
Попробуйте метод «Шесть шляп» или поищите вдохновение на YouTube и Pinterest.
Те, которые: 1) реализуемы, 2) улучшают проект, 3) отличают его от аналогов.
Техническое задание (ТЗ) — это документ, который определяет цели, требования и ограничения проекта. Он является основой для всей дальнейшей работы.
Задание: Заполните разделы ТЗ для вашего прототипа.
ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ
на разработку прототипа
1. Общие данные
Название: ________________________
Исполнитель: ________________________
Сроки: сентябрь 2026 — май 2027
2. Назначение
____________________________________________________________
3. Технические требования
— Габариты: ______×______×______ мм
— Масса: не более ______ кг
— Питание: ______ В, ______ А
— Скорость/производительность: ______
— Точность: ______
4. Состав проекта
— Механика: ________________________
— Электроника: ________________________
— ПО: ________________________
5. Требования к оформлению
— ГОСТ 2.802-74
— Чертежи в формате PDF
6. План работ
— 1 семестр: проектирование, 3D-модели
— 2 семестр: изготовление, сборка, защита
Задание: Заполните разделы ТЗ для вашего макета.
ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ
на разработку макета
1. Общие данные
Название: ________________________
Исполнитель: ________________________
Сроки: сентябрь 2026 — май 2027
2. Назначение
____________________________________________________________
3. Технические требования
— Масштаб: 1:__
— Габариты макета: ______×______×______ мм
— Материалы: PLA, фотополимер
— Окраска: согласно ГОСТ 2.802/2.803
— Количество элементов: не менее 7
4. Состав макета
— Подмакетник: ______×______×______ мм
— Основные конструкции: ________________________
— Коммуникации: ________________________
— Мелкие детали: ________________________
5. Требования к оформлению
— ГОСТ 2.804-84 (схема макета)
— Карта цветов
6. План работ
— 1 семестр: проектирование, 3D-модели
— 2 семестр: печать, сборка, защита
После заполнения ТЗ необходимо:
Цель: Подготовить итоговый документ ТЗ для согласования с преподавателем.
Электронный документ (DOCX/PDF) с полным ТЗ. Название: ТЗ_Фамилия_Проект
Сокращайте только второстепенные разделы. Основные параметры должны быть чёткими.
Да, но только по согласованию с преподавателем и с обоснованием причин.
ЕСКД (Единая система конструкторской документации) — это комплекс стандартов, устанавливающих правила разработки, оформления и обращения конструкторской документации.
Правила выполнения макетов технологического оборудования
Регламентирует создание макетов станков, аппаратов, установок. Определяет требования к масштабам, цветам и условным обозначениям для промышленных объектов.
Правила выполнения макетов зданий и сооружений
Устанавливает требования к архитектурным и строительным макетам. Определяет масштабы, цветовую гамму и правила нанесения элементов.
Схемы на макетах
Определяет правила оформления схем макетов: вид сверху, экспликация, основная надпись, условные обозначения.
Требования к макетам и моделям
Самый современный стандарт. Устанавливает общие требования ко всем типам макетов и моделей в РФ.
Задание: Определите, какие ГОСТы применяются к вашему прототипу.
Задание: Определите, какие ГОСТы применяются к вашему макету.
Основные элементы чертежа по ГОСТ:
Цель: Подготовить чертежи основных деталей в соответствии с ГОСТ.
Чертежи в формате PDF (можно фото рукописных). Название: Чертежи_Фамилия
В учебном проекте — да. Это часть обучения. На реальном производстве соблюдение ГОСТов обязательно.
На сайтах docs.cntd.ru, gost.ru или в библиотеке ОмГТУ.
CAD (Computer-Aided Design) — системы автоматизированного проектирования.
Задание: Создайте 3D-модели основных деталей вашего прототипа.
Базовые детали:
Задание: Создайте 3D-модели основных элементов макета.
Базовые элементы:
Правильные настройки экспорта:
Цель: Создать полные 3D-модели всех основных деталей проекта.
Исходные файлы (STEP, f3d, m3d) + STL. Название папки: Модели_Фамилия
Компас — для промышленных проектов. Fusion 360 — для мехатроники. Tinkercad — для простых макетов.
Проверьте, что модель не содержит ошибок (дырки, пересечения). Используйте функцию «Проверка» в CAD.
В CAD-системах кинематика реализуется через:
Задание: Создайте подвижные соединения в вашем прототипе.
Элементы для моделирования:
Задание: Добавьте деталировку и подвижные элементы в макет.
Элементы для моделирования:
Правила деталировки:
Цель: Создать полную 3D-сборку с подвижными соединениями.
Исходный файл сборки + скриншоты. Название папки: Сборка_Фамилия
В большинстве CAD есть функция «Анимация» или «Кинематический анализ». Используйте её для проверки.
Измените геометрию или ограничения движения. Иногда нужно увеличить зазоры между деталями.
Почему важно проверять коллизии:
Задание: Выполните виртуальную сборку прототипа и проверьте коллизии.
Порядок работы:
Задание: Выполните виртуальную сборку макета и проверьте коллизии.
Порядок работы:
Способы устранения коллизий:
Цель: Полностью собрать проект в CAD и устранить все коллизии.
Файл сборки + скриншоты + спецификация. Название папки: Сборка_финал_Фамилия
Используйте инструмент «Анализ» → «Проверка на пересечения».
Да, все жёсткие коллизии. Контакты допустимы только если это предусмотрено конструкцией.
Для FDM-печати чаще всего используется STL.
Для SLA-печати также используется STL, но требуются более высокие настройки точности.
Задание: Экспортируйте все детали прототипа в STL с правильными настройками.
Настройки экспорта:
Задание: Экспортируйте все элементы макета в STL с правильными настройками.
Настройки экспорта:
Способы оптимизации:
Структура папки для печати:
Проект_Фамилия/
├── STL_FDM/
│ ├── Деталь1.stl
│ ├── Деталь2.stl
│ └── ...
├── STL_SLA/
│ ├── ДетальSLA1.stl
│ └── ...
├── Gcode_FDM/
│ ├── Деталь1.gcode
│ └── ...
├── Чертежи/
│ ├── Сборка.pdf
│ └── ...
└── Спецификация.xlsx
Цель: Подготовить все STL-файлы проекта для печати.
Архив с STL-файлами и спецификацией. Название: STL_Фамилия.zip
STL — самый распространённый. Для сложных проектов можно использовать 3MF.
Используйте функцию «Проверка» в слайсере (Cura, PrusaSlicer) или онлайн-сервисы (Netfabb, 3D Builder).
Что печатать на FDM: рамы, корпуса, подмакетники, силовые элементы.
Что печатать на SLA: мелкие шестерни, таблички, фигурки, прозрачные детали.
Задание: Выполните слайсинг деталей прототипа и рассчитайте стоимость.
Для FDM-деталей (Cura/PrusaSlicer):
Для SLA-деталей (Chitubox):
Задание: Выполните слайсинг элементов макета и рассчитайте стоимость.
Для FDM-деталей (Cura/PrusaSlicer):
Для SLA-деталей (Chitubox):
Смета материалов для первого семестра:
| Деталь | Технология | Вес/Объём | Цена |
|---|---|---|---|
| ________ | FDM/SLA | ________ | ________ |
| ________ | FDM/SLA | ________ | ________ |
| ИТОГО: | ________ | ||
Цель: Подготовить полную смету материалов для изготовления проекта.
Файл со сметой (Excel или таблица в документе). Название: Смета_Фамилия
FDM — для крупных, силовых. SLA — для мелких, точных, прозрачных.
Примерно 2-3 рубля за грамм (катушка 1 кг стоит 2000-3000 рублей).
Уменьшите заполнение, используйте более высокий слой (0.2-0.28 мм), группируйте детали на столе.
| Опасность | Меры защиты |
|---|---|
| Токсичные испарения | Респиратор, работа при включённой вентиляции |
| Контакт с кожей | Нитриловые перчатки (обязательно!) |
| УФ-излучение | Закрытый принтер, не открывать при работе |
| Пролитая смола | Немедленно убрать, протереть изопропиловым спиртом |
Сегодня печатаем детали из БЕЛОЙ смолы (под покраску).
| Ученик | Детали для печати | Количество | Время на деталь | Всего минут |
|---|---|---|---|---|
| __________ | __________ | ____ | ____ | ____ |
| __________ | __________ | ____ | ____ | ____ |
| __________ | __________ | ____ | ____ | ____ |
| ИТОГО | ____ мин | |||
Через крышку видно, как поднимается платформа — можно контролировать.
После постобработки заполните таблицу:
| Деталь | Дефекты | Возможная причина | Требуется перепечатка? |
|---|---|---|---|
Недостаточно промыты в спирте или спирт грязный. Нужно промыть в чистом спирте и просушить перед досветкой.
Увеличить время экспозиции первых слоёв, проверить уровень платформы, добавить больше поддержек.
Свойства прозрачной смолы:
Применение в наших макетах:
| Параметр | Значение |
|---|---|
| Высота слоя | 0.05 мм |
| Время экспозиции | 2.8-3.0 с |
| Время первых слоёв | 45-50 с |
| Количество первых слоёв | 6 |
| Скорость подъёма | 2.5 мм/с |
Каждый добавляет свои прозрачные детали:
| Ученик | Деталь | Размеры (мм) | Количество | Время |
|---|---|---|---|---|
Заполните таблицу для прозрачных деталей:
| Деталь | Дефекты | Причина | Исправление |
|---|---|---|---|
Возможно, они были недостаточно промыты. На поверхности остался слой жидкой смолы, который мутнеет при засветке. Нужно лучше промывать.
После шлифовки (до P2000) можно покрыть прозрачным лаком или эпоксидной смолой.
Ниже приведена таблица соответствия требований ГОСТ 2.802 (техника) и ГОСТ 2.803 (сооружения) доступным художественным краскам.
| Назначение по ГОСТ | Рекомендуемый цвет | Доступная краска (арт. №) | Применение на макете |
|---|---|---|---|
| ГОСТ 2.802 Несущие конструкции, корпуса оборудования | Серый стальной / Серый металлик | 798 (серая тёплая) / 795 (серая холодная) | Подмакетник, корпуса насосов, станков |
| ГОСТ 2.802 Металлические поверхности | Серый / Тёмно-серый | 795 (серая холодная) / 793 (чёрная + белила) | Крепёж, валы, шестерни |
| ГОСТ 2.802 Гидравлика, холодная вода | Синий / Голубой | 447 (небесно-голубая) / 450 (голубая ФЦ) | Трубопроводы, насосы, ёмкости |
| ГОСТ 2.802 Пневматика, сжатый воздух | Голубой / Светло-синий | 447 (небесно-голубая) / 074 (лазурная) | Воздуховоды, пневмоцилиндры |
| ГОСТ 2.802 Электрика, предупреждение | Жёлтый / Оранжевый | 215 (лимонная) / 120 (жёлтая средняя) / 301 (оранжевая) | Электрощиты, кабели, знаки опасности |
| ГОСТ 2.802 Опасные зоны, стоп-кнопки | Красный | 302 (красная холодная) / 324 (красная тёплая) | Аварийные кнопки, ограждения опасных зон |
| ГОСТ 2.802 Безопасность, пусковые кнопки | Зелёный | Laws:562 (жёлто-зелёная) / 023 (зелёное яблоко) / 420 (зелёная)Кнопки "Пуск", индикаторы безопасности | |
| ГОСТ 2.803 Фасады, стены зданий | Бежевый / Оливковый / Тёплый серый | 068 (бежевая) / 066 (оливковая) / 798 (серая тёплая) | Стены, фасады, декоративные элементы |
| ГОСТ 2.803 Кровля, металлоконструкции | Коричневый / Тёмно-серый | 687 (умбра жжёная) / 676 (охра жёлтая) / 793 (чёрная) | Крыши, башни, опоры |
| ГОСТ 2.804 Остекление, прозрачные детали | Прозрачный / Голубоватый | Лак или 074 (лазурная) разбавленная | Окна, смотровые стёкла, витрины |
| ГОСТ 2.803 Деревянные конструкции | Коричневый / Охра / Сиена | 601 (сиена натуральная) / 684 (сиена жжёная) / 676 (охра жёлтая) | Двери, оконные рамы, панели |
| ГОСТ 2.804 Маркировка, надписи | Белый / Чёрный | 104 (белила титановые) / 793 (чёрная) | Информационные таблички, шкалы, надписи |
Порядок работы:
| Деталь | Цвет по ГОСТ | Краска (№) | Качество | Примечание |
|---|---|---|---|---|
| _________ | _________ | _________ | □ отлично □ брак | _________ |
| _________ | _________ | _________ | □ отлично □ брак | _________ |
| _________ | _________ | _________ | □ отлично □ брак | _________ |
Смешайте 795 (серая холодная) с небольшим количеством 104 (белила) и каплей 793 (чёрная) для глубины. Добавьте 2 капли лака для блеска.
Поверхность недостаточно обезжирена. Снимите краску спиртом, заново отшлифуйте и обработайте спиртом перед окраской.
Требования к схеме макета:
| Что проверяем | Норма | Ваш результат |
|---|---|---|
| Все ли детали на месте | Согласно ТЗ и карте деталировки | □ да / □ нет |
| Качество окраски | Нет подтёков, пропусков, сколов | □ отлично / □ требуется доработка |
| Геометрия деталей | Размеры соответствуют чертежам (±0.5 мм) | □ да / □ нет |
| Подгонка соединений | Детали входят в посадочные места без зазоров | □ да / □ требуется подгонка |
| Критерий | Макс. баллов |
|---|---|
| Соответствие ГОСТ (масштаб, цвет, оформление) | 25 |
| Качество изготовления и сборки | 25 |
| Качество окраски и финишной обработки | 20 |
| Презентация и схема макета | 20 |
| Соблюдение сроков и полнота документации | 10 |