Кремень FMZ Реклама
Kremen FMHM Реклама

Как мы делали макеты космической техники для Московского авиационного института

top3dshop
Идет загрузка
Загрузка
03.03.2020
5220
13
3D-печать

Подпишитесь на автора

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

Отписаться от уведомлений вы всегда сможете в профиле автора.

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

Как мы делали макеты космической техники для Московского авиационного института

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

Как мы делали макеты космической техники для Московского авиационного института

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.

Как мы делали макеты космической техники для Московского авиационного институтаВ 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

Как мы делали макеты космической техники для Московского авиационного института

 

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»

Как мы делали макеты космической техники для Московского авиационного института

 

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»

Как мы делали макеты космической техники для Московского авиационного института

 

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»

Как мы делали макеты космической техники для Московского авиационного института

 

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 мы делали макеты космической техники для Московского авиационного института

 

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»

Как мы делали макеты космической техники для Московского авиационного института

 

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).

 

Как мы делали макеты космической техники для Московского авиационного института

 

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

  

Как мы делали макеты космической техники для Московского авиационного института

 

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

 

Как мы делали макеты космической техники для Московского авиационного института

 

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

 

Как мы делали макеты космической техники для Московского авиационного института

 

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

 

Как мы делали макеты космической техники для Московского авиационного института

 

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

 

Как мы делали макеты космической техники для Московского авиационного института

 

Спроектировали – печатаем.

 

Как мы делали макеты космической техники для Московского авиационного института

 

Отпечатали, примерили – сошлось.

 

Как мы делали макеты космической техники для Московского авиационного института

 

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

 

Как мы делали макеты космической техники для Московского авиационного института

 

Космический корабль «Союз ТМА-М»

Как мы делали макеты космической техники для Московского авиационного института

 

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.

 

Как мы делали макеты космической техники для Московского авиационного института

 

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

 

Как мы делали макеты космической техники для Московского авиационного института

 

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

 Как мы делали макеты космической техники для Московского авиационного института

 Во-вторых, данный объект должен включать закладные элементы.

 

Как мы делали макеты космической техники для Московского авиационного института

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

 

Как мы делали макеты космической техники для Московского авиационного института

 

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.

 

Как мы делали макеты космической техники для Московского авиационного института

Как мы делали макеты космической техники для Московского авиационного института

 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.

 

Как мы делали макеты космической техники для Московского авиационного институтаКак мы делали макеты космической техники для Московского авиационного института

Как мы делали макеты космической техники для Московского авиационного института

 Космодром для запуска РН «Союз 2»

Как мы делали макеты космической техники для Московского авиационного института

 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.

 

Как мы делали макеты космической техники для Московского авиационного института

 

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

 Как мы делали макеты космической техники для Московского авиационного института

 

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

 

Как мы делали макеты космической техники для Московского авиационного института

 

После печати и постобработки детали покрасили.

 

Как мы делали макеты космической техники для Московского авиационного институтаКак мы делали макеты космической техники для Московского авиационного института

 

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.

 

Как мы делали макеты космической техники для Московского авиационного института

 

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.

 Как мы делали макеты космической техники для Московского авиационного института

 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.

Как мы делали макеты космической техники для Московского авиационного института

 

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

 

Как мы делали макеты космической техники для Московского авиационного института

Еще фотографии макета.

Как мы делали макеты космической техники для Московского авиационного института

Как мы делали макеты космической техники для Московского авиационного института

Как мы делали макеты космической техники для Московского авиационного института

Как мы делали макеты космической техники для Московского авиационного института

Как мы делали макеты космической техники для Московского авиационного института

Как мы делали макеты космической техники для Московского авиационного института

Как мы делали макеты космической техники для Московского авиационного института

Как мы делали макеты космической техники для Московского авиационного института

 

Оборудование и материалы

Как мы делали макеты космической техники для Московского авиационного института3D-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.

Как мы делали макеты космической техники для Московского авиационного института

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.

Как мы делали макеты космической техники для Московского авиационного института

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.

Как мы делали макеты космической техники для Московского авиационного институтаПластик для 3D-печати PLA SolidFilament.

 

Детали печатались филаментом PLA SolidFilament разных цветов, как наиболее подходящим для последующей грунтовки и покраски.Как мы делали макеты космической техники для Московского авиационного института3D-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,

Как мы делали макеты космической техники для Московского авиационного институтаHARZ 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.

Как мы делали макеты космической техники для Московского авиационного института

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

Как мы делали макеты космической техники для Московского авиационного института

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

Как мы делали макеты космической техники для Московского авиационного института

 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 статьях.

Отписаться от уведомлений вы всегда сможете в профиле автора.

14
Комментарии к статье