3 д моделирование еды доклад

Обновлено: 19.05.2024

Широкое применение 3D-принтинга в приготовлении пищи началось еще в 2015 году, когда американская компания 3D Systems открыла в Лос-Анджелесе центр кулинарной печати, где можно было тестировать, придумывать и реализовывать свои идеи с помощью 3D-принтера.

С того времени многие повара познакомились с новой технологией и ее возможностями, а разработчики со всего мира продолжают совершенствовать устройства, а также искать новые материалы для создания кулинарных шедевров.

3D-печать продуктов из наноцеллюлозы

Ученые из Еврейского университета в Иерусалиме разработали технологию 3D-принтинга блюд из волокон натурального происхождения, которые не содержат калорий.

Диетический материал для изготовления продуктов по новой технологии – наноцеллюлоза, которая легко переваривается организмом человека. Он специально упаковывается в картриджи вместе с питательными элементами, чтобы с помощью 3D-принтера превратиться в разные по форме блюда. Обрабатываются они с помощью инфракрасного лазера, который может придать пище любой вид.

Умная еда для сбалансированной диеты

Еще дальше пошли южнокорейские исследователи из Женского университета Ихва. Они создали 3D-принтер, который может создавать блюда из порошкоподобных материалов.

Как это работает? Необходимые микроэлементы и питательные вещества дробятся до состояния порошка, затем нагреваются и превращаются в однородную массу в виде пленки. Послойно из них печатается объемное блюдо. Новаторство предложения заключается в том, что можно самостоятельно комбинировать содержание полезных веществ в продукте, а также экспериментировать с совмещением вкусов.

3D-печать пиццы для NASA

Возможности 3D-принтера работать с совершенно разными материалами и создавать уникальные формы открывают широкие перспективы в сфере кулинарии. В частности, в молекулярной кухне, где ценятся необычные формы и соотношения ингредиентов. Один из аппаратов для печати молекулярных блюд – Food Creation – разработан командой Philips Design. Он позволяет регулировать пищевую ценность пищи и создавать самые необычные по форме блюда.

Современные пищевые принтеры доступны не только для промышленности и компаний, но и для дома. Применение аддитивных технологий в кулинарии делает приготовление еды простым и быстрым, ее состав при этом можно легко проверить и даже запрограммировать самостоятельно.

Еда из 3D-принтера: перспективы стремительно развивающегося рынка

Высокие технологии стремятся и в промышленную кулинарию. Трёхмерная печать пищевых продуктов в последние годы развивается всё активнее, в индустриальных масштабах. Перспективы этой отрасли крайне велики. Аддитивная печать позволяет дизайнерам (или, всё же, кулинарам?) сочетать пищевое сырьё и трёхмерную печать, чтобы производить такие формы, текстуры и даже вкусы, которые ранее считались либо слишком сложными для ручного изготовления, либо вовсе недостижимыми.

Такой метод производства пищи – ещё и здоровая “зелёная” альтернатива продуктового производства, ведь сырьём могут быть съедобные протеины из водорослей, свекольных листьев и, как ни странно, насекомых. Даже в NASA всерьёз изучают новую технологию для организации трёхмерного производства пищевых продуктов в космосе.

Мировой рынок пищевой 3D-печати.

Драйвер роста трёхмерной печати на давно устоявшемся мировом рынке производства пищевых продуктов – спрос на массовую адаптацию изделий под потребителя. Трёхмерная печать серьёзно снижает и временные издержки, и трудозатраты производителей продуктов. Кастомизация пищевых продуктов включает в себя даже точный состав конкретных питательных веществ: потребителю остаётся лишь заказать продукты, созданные в точном соответствии требованиям его повседневной диеты.

Уже в наши дни практически все полуфабрикаты для готовки в микроволновых печах в Нидерландах распечатываются на пищевых 3D-принтерах. Велика вероятность стремительного роста популярности персональных пищевых 3D-устройств потребительского класса, похожих на современные СВЧ-печи.

Впрочем, у данного метода пищевого производства есть и свои ограничения:

некоторые продуктовые ингредиенты невозможно превратить в “расходный материал” для трёхмерной печати (наподобие пасты или измельчённой субстанции);
процесс 3D-приготовления пищи довольно медленный;
готовое блюдо необходимо охлаждать перед употреблением.

Трёхмерные технологии производства еды потенциально способны превзойти другие современные методы кастомизации пищевых продуктов, но пока сдерживающим фактором выступает стоимость производства.

Потенциальные потребители 3D-пищи. Еда из 3D-принтера

Рынок трёхмерного изготовления пищевых продуктов следует разделять в зависимости от географического положения и соответствующей кулинарной культуры. Другие потенциальные виды сегментации рынка – производство устройств для создания пищи в зависимости от её особых свойств. К примеру, распечатанная в 3D-принтере морковь сохранит все свои полезные свойства и набор витаминов, однако будет при этом очень мягкой, чтобы облегчить её употребление пожилыми людьми. Другие варианты применения трёхмерных принтеров в кулинарии – приготовление национальных блюд с особыми вкусовыми свойствами, продуктов кейтеринга, или выполненного под заказ шоколада. 3D-печать уже используется в таких развитых и популярных отраслях кулинарии, как:

выпечка мучных изделий;
приготовление кофейной продукции;
кондитерское производство.

Именно кондитерское производство рассматривается аналитиками как та отрасль кулинарии, которая может значительно развиться благодаря внедрению трёхмерной печати. Продукты наподобие шоколада или сладостей всегда популярны как среди детей, так и среди взрослых.

Прогнозы географической сегментации рынка 3D-пищи

С географической точки зрения, мировой рынок трёхмерных технологий пищевого производства можно разделить на несколько крупных регионов:

Северная Америка;
Латинская Америка;
Азиатско-Тихоокеанский регион и Япония;
Ближний Восток;
Западная и Восточная Европа;
Африка.

По оценкам аналитиков, нынешний лидер рынка – Европа, хотя пищевая 3D-печать семимильными шагами развивается и во многих других странах. Испанская компания Natural Mahines активно пытается представить трёхмерные технологии, адаптированные к местным кулинарным традициям. Энергично работает в этой сфере и американский food-бизнес.

Ключевые игроки рынка кулинарной 3D-печати

Рынок трёхмерной печати только-только начинает своё формирование. Множество компаний по всему миру активно внедряют новый способ производства съедобных продуктов и полуфабрикатов. Среди ключевых игроков новой пищевой индустрии:

Компания (организация)	Страна	Сфера деятельности
3D Systems	США	Производство 3D-принтеров
Barilla	Италия	Пищевая промышленность
Choc Edge	Индия	Производство кондитерских 3D-принтеров
Electrolux	Швеция	Машиностроение, бытовая техника
Fab@Home	Германия	3D-принтеры для “самодельной” сборки
Hershey’s	США	Кондитерские изделия
Modern Meadow	США	Технологии производства искусственной кожи, в перспективе – искусственных мясных изделий
NASA	США	Исследования космоса
Natural Machines	США	Производство пищевых 3D-принтеров
Nestle	Швейцария	Продукты питания
Philips	Нидерланды	Потребительская и коммерческая бытовая техника
TNO (Голландский институт прикладных научных исследований)	Нидерланды	Государственная научная организация, занимающаяся внедрением в производство наукоёмких технологий
ZMorph	Польша	Производство 3D-принтеров

Таблица: ключевые игроки рынка пищевого производства при помощи технологии 3D-печати.

Велика вероятность, что в ближайшем будущем 3D-шоколад, “выпеченный” по вашему собственному рецепту и составу, будет столь же доступен, как сегодня – обычные сладости. А как насчёт батончика, самостоятельно приготовленного в компактном домашнем кухонном приборе? Интересная пища для размышлений, не правда ли?

Данная проектная работа создана вместе с учащимся 9 - го класса Долматовым Константином.

Цель: Создание модели самолета, с использованием 3D-ручки.

1. Изучить особенности использования 3D - технологий.

2. Сравнить технологию создания моделей с использованием 3D - ручки и 3D-принтера.

3. Научиться создавать модели с использованием 3D - ручки.

4. Создать модель самолёта с использованием 3D – ручки.

Проблема исследовательской работы: Моделирование является современным этапом развития технологий, но при этом мало кто использует эту технологии, из – за её дороговизны и сложности в использовании.

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение

средняя общеобразовательная школа № 9

Проект по информатике

Долматов Константин Александрович

Руководитель проекта:

Стрельникова Людмила Сергеевна

Глава1. Теоретическая часть

Разновидности 3D моделирования……………………………………………..………..4-5

1.2. Моделирование при помощи 3D принтера………………………………………. ……5-7

1.3. Моделирование при помощи 3D ручки…………………………………………….……7-8

Глава 2. Практическая часть

2.1. Сравнительная характеристика использования 3D – технологий……………………….9

2.2. Создание 3D модели при помощи 3D ручки……………………………………..…..10-11

Эти слова принадлежат Британскому психологу и автору 12 книг. Я согласен с его мнением, так как полный взгляд на ситуацию позволяет работать, отталкиваясь сразу от всех частей информации.

Моделирование в информатике – это составление образа какого-либо реально существующего объекта, который отражает все существенные признаки и свойства.

3D-технологии создания объектов можно использовать практически повсеместно. Вы можете создать расческу, ложку, подставку и т.д. Значительно ускорить строительство и сделать его более доступным и безопасным. С развитием трёхмерных технологий, стало возможно создание большинства частей человеческого тела. Но чаще они используются в стоматологии.

Цель: Создание модели самолета, с использованием 3D-ручки.

1. Изучить особенности использования 3D - технологий.

2. Сравнить технологию создания моделей с использованием 3D - ручки и 3D-принтера.

3. Научиться создавать модели с использованием 3D - ручки.

4. Создать модель самолёта с использованием 3D – ручки.

Глава1. Теоретическая часть

Разновидности 3D моделирования

Существует три вида 3D-моделирования:

Первый из них, наиболее простой – это каркасное моделирование. Модели, получаемые при создании этого типа, будут называться каркасными. Состоят они из линий, дуг, сегментов и полигонов. Изображения такого типа не передают полную информацию об объекте, зато с их помощью можно изучить его устройство и функциональность.

Рис.1 пример каркасного моделирования

Главным преимуществом каркасного моделирования является то, что на хранение трехмерных моделей, созданных этим способом, не требуется много оперативной памяти компьютера. Чаще всего каркасная визуализация применяется в специализированных программах для построения предполагаемой траектории движения устройства или инструмента.

Второй вид 3D-моделирования – это поверхностное моделирование.

Рис.2 пример поверхностного моделирования

В отличие от каркасного, здесь имеются не только сегменты, линии, дуги и полигоны, но и поверхности, образующие контур отображаемого объекта.

Рис.3 пример твердотельного моделирования

Модель, созданная благодаря этому способу визуального воспроизведения, содержат текстуру. Хотя такие модели занимают наибольший объем памяти компьютера по сравнению с остальными, но они полностью описывает готовый объект.

Моделирование при помощи 3D-принтера

3D-принтер — станок с числовым программным управлением, использующий метод послойного создания детали. 3D печать является разновидностью аддитивного производства и обычно относится к инструментам быстрого прототипирования.

Также применяются различные технологии позиционирования печатающей головки:

Декартова, когда в конструкции используются три взаимно-перпендикулярные направляющие, вдоль каждой из которых двигается либо печатающая головка, либо основание модели.

При помощи трёх параллелограммов, когда три радиально-симметрично расположенных двигателя согласованно смещают основания трёх параллелограммов, прикреплённых к печатающей головке .

Автономная, когда печатающая головка размещена на собственном шасси, и эта конструкция передвигается целиком за счёт какого-либо движителя, приводящего шасси в движение.

3D-принтер с вращающимся столиком — использование на одной (или нескольких) осях вращения вместо линейного передвижения.

Рис.5 пример модели созданной на 3D-принтере

Слайсер – программа для перевода 3D модели в управляющий код для 3D принтера.

Модель режется (слайстися) по слоям. Каждый слой состоит из периметра и/или заливки.

Рис.6 пример части модели “разрезанной” при помощи слайсинга

Модель может иметь разный процент заполнения заливкой, также заливки может и не быть (пустотелая модель).

На каждом слое происходят перемещения по осям XY с нанесением расплава пластика. После печати одного слоя происходит перемещение по оси Z на слой выше, печатается следующий слой и так далее.

Моделирование при помощи 3D-ручки

Рис.8 пример модели сделанной “горячей” 3D-ручкой

Разработка проекта промышленного, строительного объекта значительно ускоряется, если разработчик владеет современными средствами инженерного моделирования. В отличие от двухмерной графики, оно позволяет реалистично, в масштабе увидеть результат работы до ее практической реализации. Современные программы для 3D моделирования разделены на несколько категорий, каждая из которых удобна в определенной сфере. Например, в арсенале практикующего архитектора, конструктора редко можно обнаружить приложения типа ZBrush, где проектировщик не сможет отобразить характеристику деталей в стандарте ЕСКД.

Что такое 3D моделирование

Для визуализации объема нужна программная среда, которая работает одновременно в трех измерениях. Чертеж статичен, отражает деталь со строго регламентированных ракурсов: сверху, с боку. Получить полное представление о конфигурации изделия сложно. Выполнение аксонометрических изображений трудоемкий процесс, но и такой чертеж не дает объемного, цельного представления. Особенно если это не простая деталь, а проект промышленного объекта.

Используя программы для создания 3D моделей эмулируют многовекторное пространство, в котором можно повернуть проектируемую деталь в любом направлении, редактировать ее по трем координатам. Интерфейс любой программы трехмерного моделирования имеет 4 основных окна:

вид сверху (Top);
вид спереди (Front);
вид слева (Left);
перспектива (Perspective).

Первые три являются отображением стандартной системы координат X, Y, Z. Каждую плоскость можно редактировать встроенными инструментами. Все изменения показываются и на объемной модели в окне Perspective. Профессиональные конструкторы и проектировщики предпочитают использовать программы, формат файлов которых импортируется в другие программы. Например, чертеж удобнее делать в популярном пакете для создания векторной графики CorelDraw. Затем его можно перенести на нужную проекцию с сохранением точных размеров в Autodesk 3Ds Max, где он воплотится в объемный объект.

Профессиональные программы дороги, но дают возможность полного контроля над процессом создания объектов любой сложности с выводом на печать, в нужный формат. Предусмотрен рендеринг изображения с любой ориентацией в пространстве, возможна анимация процесса. Многие бесплатные пакеты ограничены в инструментах моделирования, но больше всего неудобств связано с форматом файлов, которые невозможно импортировать в нужную среду. Полноценный просмотр возможен лишь внутри программы. Делать презентации, рекламные ролики проблемно.

Применение 3D моделирования

Работа в трехмерном пространстве дает проектировщику оптимальный инструмент для реализации проектов и представлении результатов работы в удобной форме. Ошибки в традиционных чертежах могут остаться незамеченными вплоть до их обнаружения при монтаже уже готовых элементов конструкции. Подобное невозможно в программах 3D моделирования. Система покажет при виртуальной сборке взаимное положение деталей. Проверка по точкам привязки выявит неточности. Система автоматизированного проектирования САПР (CAD) при создании 3D объектов и их развертки во много раз точнее и надежнее традиционных методов разработки объектов и передачи информации о них.

Объемное моделирование сегодня широко применяется в машиностроении, строительстве, производстве техники различного назначения.

Для проектирования в авиационной, космической, высокотехнологичных отраслях технология оказывается незаменимой. 3D модель по классу точности превосходит все ранее применявшиеся образцы предварительной разработки. Совместимость с обрабатывающим программируемым оборудованием выводит на новый уровень возможности производства.

Особое внимание заслуживает твердотельное моделирование в системе САПР. После внесения данных о размерах, плотности материалов получают результаты о физических свойствах объекта. Программа просчитывает массу, центр тяжести, прочность и другие характеристики. Специальные приложения могут прогнозировать аэродинамические свойства будущего изделия, прогнозировать поведение, характеристики в различных средах.

Выбираем инструмент для 3D моделирования

Работа в системе САПР требует специфических знаний. Понимание программного обеспечения для 3D моделирования по мнению специалистов приходит не ранее чем через год регулярных занятий. Огромное количество функций, каждая из которых заслуживает детального изучения требует от обучающегося терпения, желания и способностей. Не всегда продукт предлагается на русском языке, что также осложняет процесс усваивания информации.

Создание деталей на принтере не ограничивается хобби для любителей. Технология используется для изготовления высокоточных деталей и элементов в производстве, медицине. Важно, что полную информацию об объекте печати можно легко передать в интернете в любую точку мира, а затем воспроизвести ее в реальном исполнении.

Профессиональные программы проектирования просчитывают огромное количество параметров и характеристик объекта. Поэтому затрачивается большое количество системных ресурсов. Облегчить нагрузку на процессор, разгрузить оперативную память помогают специальные форматы, разработанные производителями программ. Поверхностям назначают качество фактуры, рисунок, шероховатость. Однако они отражаются лишь условно. Получить реалистичную картинку или анимацию можно посредством установки дополнительного программного обеспечения визуализации.

Лидерами на рынке в области вывода специальных расширений в общепринятые форматы являются продукты V-Ray и Corona. Интегрируются они почти во все качественные программы 3D. Процесс реалистичной визуализации проекта получил название рендеринг. После обработки, которая в некоторых случаях может длиться часами, получают детализированное изображение высокого качества. Трудно однозначно сказать, какие продукты лучшие для рендеринга 3D моделей.

По общему объему использования лидирует V-Ray. Однако некоторые функции и скорость обработки некоторых проектов (превью) выше у Corona. Важнее мастерство проектировщика. Используя любой их этих продуктов, специалист получит изображение не уступающего по качеству фотографии в высоком разрешении. Развивается и направление независимого рендеринга, программного обеспечения, которое не надо интегрировать в стандартные 3D пакеты. Например, Octane Render работает самостоятельно.

Краткий обзор лучших программ 3D моделирования

Попытки завоевать пользователя делают многие компании. В той или иной степени, это удается. Предлагаемые опции нравятся одним и не воспринимаются другими. Однако лидеров в производстве профессиональных программ, использующихся для проектирования серьезных объектов не так много. Первым в этой гонке идет компания Autodesk. Сразу две программы разработчика крайне востребованы у профессионалов. Это пакеты Maya и 3Ds max. Сложно определить какая из них лучше.

Движок и интерфейс у программ существенно отличаются, но после рендеринга и вывода результатов работы на печать отличить проекты сможет лишь профессионал высокого класса.

Считается, что Maya более удобна для создания анимации, персонажей, но сложнее в изучении. 3Ds max более прикладной пакет. Облегченная система назначения материалов поверхности и широкие возможности проектирования сложных технических объектов делает ее популярной среди производственников, дизайнеров. Однако споры о преимуществах и недостатках программного обеспечения среди почитателей этих двух приложений не утихают.

SolidWorks — первая программа на платформе Windows, поддерживающая все стандарты САПР и стала пионером в сфере твердотельного моделирования. Многофункциональный пакет для создания образов 3D высокого качества, обработки информации по инженерным сетям с анализом их состояния. Прикладная программа, решающая не только графические задачи, но и способная создавать конструкторские документы по правилам САПР и ЕСКД. Популярна во многих областях реальной производственной деятельности.

Cinema 4D — обладает схожими с Autodesk 3Ds max опциями и функциями. Изначально разрабатывалась для визуализации художественных проектов, что отразилось на названии. Однако в процессе эволюции разрослась в полноценную программу высококачественного проектирования 3D моделей, по возможностям не уступающую продуктам Autodesk. Имеются некоторые преимущества в области анимации, реалистичности в реальном времени без рендеринга. Но до популярности 3Ds max далеко.

Sculptris — оптимальный вариант для новичка. Интуитивно понятный интерфейс не перегруженный специальными функциями. Фактически это виртуальный пластилин, из которого можно лепить модель любой формы. В практике профессиональных проектировщиков используется редко, только для создания свободных, художественных объектов в архитектуре, дизайне интерьеров.

Ashampoo Home Designer Pro 4 — качественный пакет для реализации проектов домов, интерьеров, ландшафтов. Достаточный функционал для решения сложных задач. Встроенные готовые 3D модели облегчают и ускоряют создание объектов. Хорошая поддержка от производителя и содружества. Участники программы со всего мира обмениваются проектами и технологиями работы. Отличный способ влиться в число профессиональных дизайнеров.

IClone — набор инструментов программы позволяет быстро воздавать анимационные сценарии. Для обучения навыков объемного моделирования хороший помощник. Популярна программа среди создателей мультфильмов в домашних условиях. Однако по функционалу существенно уступает более продвинутой Cinema 4D.

AutoCAD — один из старейших продуктов в области трехмерной графики. Более 20 лет успешного использования в практике инженеров, проектировщиков. Функционал позволяет реализовывать идеи как в двухмерном, так и в трехмерном пространстве. Программа от Autodesk используется и сегодня на некоторых предприятиях и в проектных организациях. Однако стремительно сдает позиции более продвинутым продуктам этого же разработчика.

Sketch Up — бесплатный проект, широко использующийся на практике. Значительно проще, чем более авторитетные конкуренты. Но продукт имеет заслуженную репутацию в сфере быстрой визуализации проектов. Любят программу за то, что можно не загружая системные ресурсы создать эскиз средней сложности, что бывает необходимо в компаниях, работающих непосредственно с заказчиками. Любят ее строители, ремонтники специалисты ландшафтного дизайна. Простой, интуитивный интерфейс дает возможность формировать пространство на глазах клиента в течение нескольких минут.

Перечень программ объемного моделирования можно продолжать, но в списке упомянуты лидеры в отдельных категориях и направлениях проектирования. Не затрагивались приложения чисто развлекательного характера, которые не имеют прикладного значения. Каждый год появляются новые разработчики в области 3D моделирования, количество продуктов сотни. Некоторые из них заслуживают внимание, но популярности они сильно уступают лидерам продаж. Отчасти это связано с репутацией. Конкуренция в этой сфере крайне жесткая.

Читайте также: