Как мы делали макеты космической техники для Московского авиационного института

top3dshop
Идет загрузка
Загрузка
03.03.2020
2890
13
печатает на PICASO Designer X PRO
3D-печать

Подпишитесь на автора

Подпишитесь на автора, если вам нравятся его публикации. Тогда вы будете получать уведомления о его новых постах.

Отписаться от уведомлений вы всегда сможете в профиле автора.

14
Статья относится к принтерам:
Hercules Strong 2019 PICASO Designer X PRO

Рассказываем о том, как создавали макеты космической техники для Московского авиационного института (МАИ), какие материалы и оборудование применялись, какие сложности возникли и как они были преодолены. Чтобы узнать больше — читайте статью.

 

О заказчике

Фото: Управа района Аэропорт, Москва.

 

МАИ — Московский авиационный институт открытый в 1930 году, — крупнейшее в РФ учебное и исследовательское учреждение в сфере авиации и космонавтики. Основная деятельность — подготовка научных и инженерных кадров для работы в авиакосмической отрасли и проведение исследовательских и инженерно-конструкторских работ в этой области.

В 2018 вошел в рейтинг лучших вузов мира World University Ranking по версии Times Higher Education. В институте проходят обучение более 22000 студентов, в том числе около 1500 иностранных. 20 марта этого года (2020) МАИ исполняется 90 лет.

 

Что и зачем мы сделали

 

Игорь Владимирович Гуменюк — старший преподаватель МАИ и контактное лицо в этом заказе, объяснил нам, что вузу требуются макеты авиакосмической техники в качестве наглядных пособий — стендовые копии предназначены для использования на занятиях по военной подготовке, для демонстрации устройств и оборудования в рамках дисциплины «Основы устройства ракетно-космического комплекса».

От нас требовалось детально разработать и реализовать масштабные модели. Первая из них — стендовая модель ракеты-носителя «Союз-ФГ».

 

РН «Союз-ФГ»

 

Масштаб 1:35, высота 1400 мм, с “вырезанной” для наглядности четвертью и обзором находящихся внутри ключевых узлов. Схема объекта была предоставлена заказчиком.

Вторая часть проекта – стендовая копия Пилотируемого космического корабля «Союз ТМА-М».

 

ПКК «Союз ТМА-М»

 

Масштаб по заданию был 1:5 от размеров реального аппарата, но изделие в таком масштабе было бы очень габаритным и состояло бы из большего количества частей, что увеличило бы сроки выполнения.

Выдержка из техзадания:

«Назначение: для демонстрации устройства ППК. Стендовая копия предназначена для использования на занятиях по военной подготовке в рамках дисциплины «Основы устройства ракетно-космического комплекса». Стендовая копия изготавливается в соотношении 1:5 к реальным размерам пилотируемого космического корабля (ПКК) «Союз ТМА-М». Высота:1 500 мм. Размещение: на креплениях типа трос подвешивается под потолком над партами учебной аудитории, количество точек подвеса не менее пяти. Положение антенн и солнечных батарей должно соответствовать этапу “орбитальный полет”».

 

Мы согласовали изменение размера с заказчиком и реализовали макет в масштабе 1:5,5. При данном размере основные элементы корпуса печатаются 3D-принтером целиком, что не только ускоряет процесс, но и делает детали более прочными (по сравнению с напечатанными по частям и склеенными), а их поверхность более качественной. Самая широкая часть – 490 мм.

Третья часть задачи — масштабная стендовая копия технического и стартового комплекса для запуска РН «Союз-2».

 

ТСК РН «Союз 2»

 

Технический и стартовый комплекс предназначен для техобслуживания, подготовки и запуска ракет-носителей. Макет объекта необходимо было выполнить по нескольким десяткам фотографий и двум схемам построек. Это схематичный макет, предназначенный для демонстрации студентам элементов инфраструктуры пускового объекта и их взаимодействия между собой. Проектирование основывалось на фотографиях космодрома «Восточный».

 

Выдержка из ТЗ:

«Габариты: 1800 х 1200 мм. Комплектация: здания и сооружения технического и стартового комплекса, стартовый стол, и территория площадки подготовки и запуска РН «Союз-2», купол из акрилового стекла, крепления для вертикального размещения на стене с механизмом опускания в горизонтальное положение и поднимание с фиксированием в вертикальное положение на стене».

 

 

Как это делалось раньше

До появления 3D-печати любые учебные пособия выпускались на заводах огромными партиями, что было очень хорошо для имевших тогда стандартную программу обучения школ, но совершенно неприемлемо в тех случаях, когда требуется изготовление единичного изделия или микропартии в несколько штук.

Альтернативой был заказ необходимых изделий в одной из архитектурных макетных мастерских, но в условиях ручного труда это отнимало много времени, а качество результата могло разочаровать.

Применение компьютерного проектирования и 3D-печати сделали возможным быстрое создание практически любого макета, имеющего высокую степень внешнего сходства с оригиналом и точное соответствие его геометрии.

 

Преимущества 3D-печати

Главное преимущество 3D-печати — не более низкая стоимость и кратчайшие сроки, хотя это все есть и это тоже важно, главное — вы совершенно точно знаете, что получите. 3D-принтер печатает точно по цифровой модели, допуски по размерам в данном применении крайне малы, а искажений по форме объекта не должно быть в принципе, чего никак нельзя гарантировать при изготовлении вручную, где большое значение имеет человеческий фактор.

 

Процесс

Ракета-носитель «Союз-ФГ»

 

Рассказывает Виктор Наумов, старший инженер отдела услуг Top 3D Shop в Москве на момент выполнения заказа:

«Первым делом мы стали проектировать РН “Союз-ФГ”. Моделирование осуществлялось в программе параметрического проектирования (САПР).

 

 

Отличительной чертой при подобном проектировании является то, что макет – это всегда конструктор.

  

 

Наши специалисты выполняли работу учитывая все элементы сборки, допуски в местах соединений и контакта деталей.

 

 

Мы моделировали с учетом того, что элементы будут окрашиваться отдельно, а затем собираться.

 

 

В этом случае всегда желательно разбивать модель на такие части, при которых они будут краситься отдельно друг от друга разными цветами.

 

 

После проектирования – проверка всей сборки, далее — моделирование подставки, а затем мы предложили клиенту сделать колпак из акрила, чтобы защитить ракету от любопытства студентов.

 

 

Спроектировали – печатаем.

 

 

Отпечатали, примерили – сошлось.

 

 

Приступаем к обработке поверхности, грунтовке, покраске, лакировке.»

 

 

Космический корабль «Союз ТМА-М»

 

Вторая часть проекта, а именно пилотируемый космический корабль, стала очень интересной и достаточно сложной задачей, из-за большого количества внутренних деталей, требующих идеальной подгонки.

  

  

Так как конструкция подвешивается к потолку на стальных тросах, она должна быть жесткой, прочной, но в то же время легкой. Этого удалось достичь с помощью 3D-печати и регулировки степени заполнения, расчета нагрузок в специальном ПО (SolidWorks) и применения каркаса.

 

 

Основные шаги такие же, как и в предыдущей части: проектирование, 3D-печать, обработка, покраска, склейка, моделирование.

 

 

Были и отличия. Во-первых, нам было необходимо создать конструкцию, которая будет висеть под потолком неподвижно, имея достаточно большие габариты и немалый вес.

 

 Во-вторых, данный объект должен включать закладные элементы.

 

 В третью очередь нам необходимо было передать фактуру материалов, как на оригинальной модели, совместив это гармонично с пластиковыми элементами.

 

 

Мы проработали детали, вплоть до расцветки приборной панели. Материал панелей солнечных батарей — акриловые листы, вырезанные на станке с ЧПУ и покрытые автомобильной виниловой пленкой.

Серебристый материал на поверхности СОЮЗа имитирован подручными средствами — это подкладочная черная ткань, окрашенная акриловыми красками.

 

 Макет устанавливался в аудитории, крепился к потолку с помощью анкеров с петлями, через которые протягивали стальные тросики, в макете были размещены специальные крючки, за которые эти тросики цеплялись.

 

 Космодром для запуска РН «Союз 2»

 Создание макетов строений — уже хорошо знакомая нам задача, как по собственному опыту выполнения заказов, так и по кейсам наших клиентов.

Так что с этой частью задачи все было проще.

 

 

Перед печатью мы смоделировали все элементы в цифровом виде. Особо изящные и детальные элементы макета распечатали на фотополимерных 3D-принтерах.

 

 

Очень хороший метод, позволяет делать аккуратные мелкие детали с большой точностью.

 

 

После печати и постобработки детали покрасили.

 

 

Пусковой стол с газоотводным лотком был смоделирован из пеноплекса — ручная работа с выборкой материала из блока. Вырезали, выровняли, покрыли грунтом, покрасили и собрали.

Здания и крупные детали печатали по цифровым моделям на FDM-принтерах.

 

 

Для макета сконструировали стенд с креплением к стене, собранный на каркасе из прочного стального профиля и позволяющий поднять макет в вертикальное положение, когда он не востребован, и освободить место в аудитории.

 

 При создании стенда были рассчитаны плавность хода, нагрузки — выдержат ли вес крепления к стене, сама стена и конструкция, мы специально ездили к заказчику для определения места установки и проведения замеров.

 

Сама платформа сделана из фанеры и ДВП, также применены 3D-печатные пластиковые детали из ABS. Сверху макет закрыт защитным колпаком из прозрачного акрила.

 

Еще фотографии макета.

 

Оборудование и материалы

3D-принтер Hercules Strong 2019.

 

Из-за срочности заказа печать производилась параллельно на нескольких разных 3D-принтерах, в том числе FDM. Среди них— Hercules Strong 2019, выбранный за хорошее качество печати и большой объем.

3D-принтер Picaso3D Designer XPRO.\

 

Picaso3D Designer XPRO — еще один примененный FDM-принтер, наиболее характерные и интересные черты которого — моментальное переключение между двумя материалами, при печати с растворимыми поддержками или пластиком двух цветов, и высокое качество получаемых поверхностей.

3D-принтер Zenit.

 Третий участвовавший в проекте FDM, как и первые два — отечественного производства, — это 3D-принтер Zenit, печатающий с толщиной слоя от 50 мкм. Он был выбран для выполнения этой задачи за надежность.

Пластик для 3D-печати PLA SolidFilament.

 

Детали печатались филаментом PLA SolidFilament разных цветов, как наиболее подходящим для последующей грунтовки и покраски.3D-принтеры Anycubic Photon S, Phrozen Shuffle 2019 и Formlabs Form 3.

Для печати мелких и сложных деталей использовались фотополимерные 3D-принтеры Anycubic Photon S, Phrozen Shuffle 2019 и Formlabs Form 3,

HARZ Labs Model LCD/DLP 1 л прозрачный — смола для фотополимерной 3D-печати.

  

Фотополимер HARZ Labs Model LCD/DLP 1 л прозрачный использовался для 3D-печати сложных деталей малого размера.

На ЧПУ-фрезере SolidCraft CNC 6090 мы вырезали крупные детали большой площади.

Возникшие сложности и их решение 

Как это часто бывает, техзадание было неполным. Общие черты понятны, но для производства этого недостаточно. Мы назначили встречу с заказчиком и уточнили все вызывающие вопросы моменты. Спасибо Игорю Владимировичу Гуменюку за теплый прием.

Сначала мы обсуждали методы работы и как все должно выглядеть, а затем осмотрели будущее место установки макетов и разобрались с методами их установки. Каждый этап работы над макетами согласовывался с заказчиком, вместе обсуждались возможные решения, цветовая гамма, материалы.

 

Заключение

 Это был один из самых интересных заказов на создание макетов в нашей практике. В очередной раз мы убедились в том, насколько полезна может быть 3D-печать при создании объектов любых размеров и форм, особенно в сочетании с другими технологиями и нашим опытом.

Мы безусловно рады тому, что созданные нами модели помогут в образовании будущих инженеров космической отрасли.

Благодарим команду нашего отдела услуг за отлично и вовремя выполненную работу, приложенные усилия и творческий подход.

Закажите макет в Top 3D Shop — внимательный индивидуальный подход и точное исполнение в комплекте.

Подпишитесь на автора

Подпишитесь на автора, если вам нравятся его публикации. Тогда вы будете получать уведомления о его новых постах.

Отписаться от уведомлений вы всегда сможете в профиле автора.

14
Комментарии к статье

Комментарии

03.03.2020 в 13:26
0

супер!

03.03.2020 в 13:55
0

Потрясающе!

03.03.2020 в 23:59
2

конечно ацкий труд чтоб все это в кучу собрать...но тем кто шкурил надо атата - то спилены фундаменты зданий то с ногой.

на таких габаритах можно было бы поаккуратней (фотки макета пускового комплекса).

раскрашивателя астронавта сразу отстранить... жуть хорошо что во тьме весит и его не видно...

Но в целом монументально...Союз просто бомба.

Спасибо за пост)

Комментарий удалён

04.03.2020 в 04:02
1

Крутиссимо! После прочтения заголовка возник вопрос: а почему сами маёвцы не распечатали макеты, у них же десятки принтеров - от простейших до сверхсложных? Но, как увидел процесс и результат, понял, что для исполнение такого заказа нужен немалый опыт в печати и постобработке красивых изделий. Возможно, в МАИ принтеры используются в сугубо образовательных и инженерных целях. А заказ дали специалистам. Молодцы, топы, получилось красиво! Надеюсь, доведётся увидеть вживую.

04.03.2020 в 10:18
0

дааа уж, очень круто вышло! Столько работы!

04.03.2020 в 11:44
0

Все бы на компании писали бы такие посты!

Браво! 

04.03.2020 в 16:43
0

Эх... а если нельзя писать? и фоточки тоже нельзя?... я б позапиливал постов про многие работы.. ноо...

04.03.2020 в 16:51
0

Почему нельзя

04.03.2020 в 23:30
0

Пожелание заказчика..

04.03.2020 в 14:27

Комментарий удалён

04.03.2020 в 19:54
1

МАИ уже не тот, что я заканчивал, видимо) 

Раньше бы преподы просто нас заставили) 

Нам ( студентам) - был бы навык моделирования. МАИ - денег бы сэкономило 

04.03.2020 в 22:11

Комментарий удалён

Для написания комментариев, пожалуйста, авторизуйтесь.

Читайте в блогах

3Д печать в сельском хозяйстве ч.2

Еще один принтер. Часть 2. Корректировки конструкции, ось Z.

Подставка под 3д ручку

Normandy sr2 на изоляции.

Haunebu III

бюджетный термобокс tronxy x5sa