📄Работа №204388
Тема: Особенности дизайн-проектирования в условиях невесомости
Тип работы
Магистерская диссертация
Предмет
дизайн
Объем:
126 листов
Год:
2023
Просмотров:
34
4835
руб.
🛒 Купить работу
Не подходит эта работа?
Закажите новую по вашим требованиям
Узнать цену на написание
Закажите новую по вашим требованиям
Представленный материал является образцом учебного исследования, примером структуры и содержания учебного исследования по заявленной теме. Размещён исключительно в информационных и ознакомительных целях.
Workspay.ru оказывает информационные услуги по сбору, обработке и структурированию материалов в соответствии с требованиями заказчика.
Размещение материала не означает публикацию произведения впервые и не предполагает передачу исключительных авторских прав третьим лицам.
Материал не предназначен для дословной сдачи в образовательные организации и требует самостоятельной переработки с соблюдением законодательства Российской Федерации об авторском праве и принципов академической добросовестности.
Авторские права на исходные материалы принадлежат их законным правообладателям. В случае возникновения вопросов, связанных с размещённым материалом, просим направить обращение через форму обратной связи.
Настоящий учебно-методический информационный материал размещён в ознакомительных и исследовательских целях и представляет собой пример учебного исследования. Не является готовым научным трудом и требует самостоятельной переработки.
📋 Содержание
Введение 15
1 Научно-исследовательская часть 18
1.1 Основные требования к дизайн-проектированию Зд-принтера 19
1.2 Патентный поиск 22
1.2.1 Прямые аналоги 24
1.2.2 Косвенные аналоги 28
2 Исследование предметной области проектирование 32
2.1 Антропометрия в космическом пространстве 32
2.1.1 Влияние микрогравитации на физиологию человека 32
2.1.2 Антропометрические данные космонавтов 34
2.2 Соматографический анализ 37
2.3 Анализ органов управления 41
2.4 Анализ опыта эксплуатации космического 3В-принтера 44
2.5 Исследование влияния цвета на психологию человека 46
2.6 Использование системного подхода в разработке дизайна 3д-принтера 48
2.6.1 Разработка системы «Космический принтер» 49
2.6.2 Постановка центральной цели системы 49
2.6.3 Выявление подсистем для системы «Космический принтер» 49
2.6.4 Элементы системы «Космический принтер» 54
2.6.5 Систематизирование и выявление взаимосвязей системы 55
3 Проектирование 3д-принтера 58
3.1 Эскизные решения 58
3.2 Определение лучшего эскизного решения методом экспертных оценок 60
3.3 Моделирование 3д-принтера 65
3.4 Исследование модели 3д-принтера методом соматографического
анализа 68
4 Концепция стартап-проекта 71
4.1 Описание услуги 71
4.2 Способы защиты интеллектуальной собственности 73
4.3 Объем и емкость рынка 74
4.4 Современное состояние и перспективы отрасли 76
4.5 Себестоимость услуги 77
4.6 Конкурентные преимущества 79
4.7 Целевые сегменты потребителей услуги 82
4.8 Бизнес-модель проекта 82
4.9 Стратегия продвижения услуги на рынок 84
5 Социальная ответственность 87
5.1 Производственная безопасность 87
5.1.1 Отклонение показателей микроклимата в помещении 87
5.1.2 Превышение уровней шума 89
5.1.3 Повышенный уровень электромагнитных излучений 90
5.1.4 Недостаточная освещенность 92
5.1.5 Факторы электрической природы 96
5.1.6 Факторы пожарной и взрывной природы 96
5.2. Экологическая безопасность 98
5.3. Безопасность в чрезвычайных ситуациях 99
5.4 Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности ... 100
Заключение 102
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 104
ПРИЛОЖЕНИЕ А 110
1 Научно-исследовательская часть 18
1.1 Основные требования к дизайн-проектированию Зд-принтера 19
1.2 Патентный поиск 22
1.2.1 Прямые аналоги 24
1.2.2 Косвенные аналоги 28
2 Исследование предметной области проектирование 32
2.1 Антропометрия в космическом пространстве 32
2.1.1 Влияние микрогравитации на физиологию человека 32
2.1.2 Антропометрические данные космонавтов 34
2.2 Соматографический анализ 37
2.3 Анализ органов управления 41
2.4 Анализ опыта эксплуатации космического 3В-принтера 44
2.5 Исследование влияния цвета на психологию человека 46
2.6 Использование системного подхода в разработке дизайна 3д-принтера 48
2.6.1 Разработка системы «Космический принтер» 49
2.6.2 Постановка центральной цели системы 49
2.6.3 Выявление подсистем для системы «Космический принтер» 49
2.6.4 Элементы системы «Космический принтер» 54
2.6.5 Систематизирование и выявление взаимосвязей системы 55
3 Проектирование 3д-принтера 58
3.1 Эскизные решения 58
3.2 Определение лучшего эскизного решения методом экспертных оценок 60
3.3 Моделирование 3д-принтера 65
3.4 Исследование модели 3д-принтера методом соматографического
анализа 68
4 Концепция стартап-проекта 71
4.1 Описание услуги 71
4.2 Способы защиты интеллектуальной собственности 73
4.3 Объем и емкость рынка 74
4.4 Современное состояние и перспективы отрасли 76
4.5 Себестоимость услуги 77
4.6 Конкурентные преимущества 79
4.7 Целевые сегменты потребителей услуги 82
4.8 Бизнес-модель проекта 82
4.9 Стратегия продвижения услуги на рынок 84
5 Социальная ответственность 87
5.1 Производственная безопасность 87
5.1.1 Отклонение показателей микроклимата в помещении 87
5.1.2 Превышение уровней шума 89
5.1.3 Повышенный уровень электромагнитных излучений 90
5.1.4 Недостаточная освещенность 92
5.1.5 Факторы электрической природы 96
5.1.6 Факторы пожарной и взрывной природы 96
5.2. Экологическая безопасность 98
5.3. Безопасность в чрезвычайных ситуациях 99
5.4 Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности ... 100
Заключение 102
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 104
ПРИЛОЖЕНИЕ А 110
📖 Введение
В современном мире 3В-печать широко используется в различных отраслях, включая здравоохранение, аэрокосмическую промышленность, автомобилестроение и производство потребительских товаров.
Одним из самых интересных применений технологии 3В-печати является печать в космосе. 3В-принтеры могут произвести революцию в космической отрасли, уменьшив необходимость транспортировки всего с Земли, что может сэкономить средства, время и ресурсы. В 2014 году 3D - принтер был впервые отправлен на Международную космическую станцию (МКС), и с тех пор НАСА проводит дальнейшие исследования и разработки в области 3D-печати в космосе.
Для печати в космосе требуются 3D-принтеры, которые могут работать в условиях невесомости и с уникальными требованиями космических путешествий. Принтеры должны быть способны работать с прочными, легкими и удобными для транспортировки материалами. Это привело к созданию специализированных 3D-принтеров, которые могут печатать объекты из различных материалов, включая пластик, металл и керамику.
Обзор литературы: В исследовании 2018 года, опубликованном в журнале «Manufacturing Letters», ученые разработали и построили полиоксиметиленовый (POM) 3D-принтер, который может работать в условиях невесомости. Каркас принтера состоит из модульных компонентов, обеспечивающих устойчивость, и встроенных функций, минимизирующих эффекты ускорения. Исследователи также разработали новый тип нити POM, которая может экструдироваться в условиях невесомости, что в сочетании с низким ускорением принтера и стабильной печатной рамой обеспечивает точную печать [1].
В исследовании 2019 года, опубликованном в журнале «Applied Sciences», изучалась возможность использования процесса лазерного спекания для 3D-печати в условиях невесомости. Исследователи предложили 15
небольшую систему лазерного спекания, в которой использовалась мобильная головка для лазерного спекания, которая перемещалась по платформе сборки с помощью подвесной портальной системы. Компоненты принтера были стабилизированы, а в рабочей камере поддерживалась постоянная температура, чтобы предотвратить прилипание порошка к внутренним компонентам [2].
Актуальность исследования: возможность печатать в космосе имеет большое значение для будущего освоения космоса. SD-печать можно использовать для создания инструментов, запасных частей и даже мест обитания на других планетах, на Международной космической станции (МКС), а затем и на Российской орбитальной служебной станции (РОСС), что позволяет выполнять более длительные миссии, которые становятся все более самодостаточными. Кроме того, эту технологию потенциально можно использовать для создания запасных частей или ремонта в условиях длительных космических миссий, не полагаясь на дорогостоящие и трудоемкие миссии по пополнению запасов с Земли в космос.
Проблема исследования: отсутствие рынка аэрокосмических технологий сопутствует современным проблемам проектирования космический аппаратуры. При проектировании 3д-принтера устанавливаются строгие требования к безопасности, надежности, работоспособности, материалам, качеству печати. Все перечисленные требования имеют высокий приоритет. Таким образом, при проектировании космической аппаратуры редко учитывается колористика, эргономика и эстетика.
Целью магистерской диссертации является разработка дизайна и конструкции корпуса 3д-принтера для печати в условиях невесомости.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
1) изучить принцип работы и комплектующие 3д-принтера;
2) провести патентный поиск;
3) провести исследование аналогов;
4) составить требования к проектированию Зд-принтера;
5) разработать концепцию проекта;
6) разработать промышленный дизайн и конструкцию 3д-принтера;
7) оформить отчет и графические материалы о проделанной работе.
Объектом научного исследования: эргономика и особенности проектирования аппаратуры для космической отрасли.
Предметом исследования является 3д-принтер, предназначенный для печати в условиях невесомости.
Научная новизна исследования заключается:
• в разработке эргономичной формы корпуса 3д-принтера, обеспечивающей эксплуатацию и требования к материалам в условиях невесомости;
• в проектировании органов управления прибором с учетом тактильных ощущений и эргономики на МКС и РОСС;
• в разработке системы безопасности, комфорта, эргономичности, эстетики создаваемых изделий для эксплуатации на космическом корабле;
• в научно обоснованных методах улучшения условий труда за счет изменения дизайна объекта.
Практической значимостью магистерской диссертации является представленный эргономичный дизайн корпуса и органов управления 3д- принтером, обеспечивающий комфортную работу с объектом, и оказывающий положительное влияние на эмоциональное состояние космонавтов.
Одним из самых интересных применений технологии 3В-печати является печать в космосе. 3В-принтеры могут произвести революцию в космической отрасли, уменьшив необходимость транспортировки всего с Земли, что может сэкономить средства, время и ресурсы. В 2014 году 3D - принтер был впервые отправлен на Международную космическую станцию (МКС), и с тех пор НАСА проводит дальнейшие исследования и разработки в области 3D-печати в космосе.
Для печати в космосе требуются 3D-принтеры, которые могут работать в условиях невесомости и с уникальными требованиями космических путешествий. Принтеры должны быть способны работать с прочными, легкими и удобными для транспортировки материалами. Это привело к созданию специализированных 3D-принтеров, которые могут печатать объекты из различных материалов, включая пластик, металл и керамику.
Обзор литературы: В исследовании 2018 года, опубликованном в журнале «Manufacturing Letters», ученые разработали и построили полиоксиметиленовый (POM) 3D-принтер, который может работать в условиях невесомости. Каркас принтера состоит из модульных компонентов, обеспечивающих устойчивость, и встроенных функций, минимизирующих эффекты ускорения. Исследователи также разработали новый тип нити POM, которая может экструдироваться в условиях невесомости, что в сочетании с низким ускорением принтера и стабильной печатной рамой обеспечивает точную печать [1].
В исследовании 2019 года, опубликованном в журнале «Applied Sciences», изучалась возможность использования процесса лазерного спекания для 3D-печати в условиях невесомости. Исследователи предложили 15
небольшую систему лазерного спекания, в которой использовалась мобильная головка для лазерного спекания, которая перемещалась по платформе сборки с помощью подвесной портальной системы. Компоненты принтера были стабилизированы, а в рабочей камере поддерживалась постоянная температура, чтобы предотвратить прилипание порошка к внутренним компонентам [2].
Актуальность исследования: возможность печатать в космосе имеет большое значение для будущего освоения космоса. SD-печать можно использовать для создания инструментов, запасных частей и даже мест обитания на других планетах, на Международной космической станции (МКС), а затем и на Российской орбитальной служебной станции (РОСС), что позволяет выполнять более длительные миссии, которые становятся все более самодостаточными. Кроме того, эту технологию потенциально можно использовать для создания запасных частей или ремонта в условиях длительных космических миссий, не полагаясь на дорогостоящие и трудоемкие миссии по пополнению запасов с Земли в космос.
Проблема исследования: отсутствие рынка аэрокосмических технологий сопутствует современным проблемам проектирования космический аппаратуры. При проектировании 3д-принтера устанавливаются строгие требования к безопасности, надежности, работоспособности, материалам, качеству печати. Все перечисленные требования имеют высокий приоритет. Таким образом, при проектировании космической аппаратуры редко учитывается колористика, эргономика и эстетика.
Целью магистерской диссертации является разработка дизайна и конструкции корпуса 3д-принтера для печати в условиях невесомости.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
1) изучить принцип работы и комплектующие 3д-принтера;
2) провести патентный поиск;
3) провести исследование аналогов;
4) составить требования к проектированию Зд-принтера;
5) разработать концепцию проекта;
6) разработать промышленный дизайн и конструкцию 3д-принтера;
7) оформить отчет и графические материалы о проделанной работе.
Объектом научного исследования: эргономика и особенности проектирования аппаратуры для космической отрасли.
Предметом исследования является 3д-принтер, предназначенный для печати в условиях невесомости.
Научная новизна исследования заключается:
• в разработке эргономичной формы корпуса 3д-принтера, обеспечивающей эксплуатацию и требования к материалам в условиях невесомости;
• в проектировании органов управления прибором с учетом тактильных ощущений и эргономики на МКС и РОСС;
• в разработке системы безопасности, комфорта, эргономичности, эстетики создаваемых изделий для эксплуатации на космическом корабле;
• в научно обоснованных методах улучшения условий труда за счет изменения дизайна объекта.
Практической значимостью магистерской диссертации является представленный эргономичный дизайн корпуса и органов управления 3д- принтером, обеспечивающий комфортную работу с объектом, и оказывающий положительное влияние на эмоциональное состояние космонавтов.
✅ Заключение
В результате выполнения выпускной квалификационной работы был разработан дизайн корпуса и конструкции 3д-принтера для печати в условиях невесомости.
Проведено исследование патентов, прямых и косвенных аналогов. Было найдено и проанализировано два прямых аналога и сформулированы их достоинства и недостатки патентов. В качестве косвенных аналогов были проанализированы пульты управления космическими кораблями. Проведено сравнение пультов управления по управляющим элементам, цветовой гамме, форме и семантике. На основе полученных данных были составлены рекомендации к проектированию 3д-принтера.
Составлены основные требования к проектированию 3д-принтера такие как: требования к эргономике, требования безопасности, требования к конструкции, требования стойкости к внешним воздействиям, требования надежности.
Были выявлены факторы влияния микрогравитации на физиологическое состояние космонавта, а также влияние на психоэмоциональное состояние космонавта при условии длительного пребывания в замкнутом пространстве.
Приведено исследование антропометрических данных космонавтов. На основе полученных данных были составлены соматографические схемы по методу плоских манекенов.
Подбор колористического решения для 3д-принтера производился на основе исследования влияния цветов на психологию и восприятие человека. На основе полученных данных было выбрано два основных цвета корпуса: оранжевый и серый. Использование серого цвета в качестве основного нейтрально влияет на психологию и физиологию человека, а акцентный оранжевый цвет способен улучшить психологическое и физиологическое состояния космонавта.
Был произведен анализ опыта эксплуатации 3д-принтера. Была сформулирована последовательность шагов использования объекта от хранения прибора до проведения полного цикла печати изделия. К каждому шагу использования 3д-принтера были сформулированы рекомендации к проектированию прибора.
Применение в работе системного анализа позволило систематизировать всю научно-исследовательскую работу и структурировать информацию для проектирования 3д-принтера.
Проектирование 3д-принтера началось с поиска эскизного решения. Было создано три эскизных решения устройства в разной стилистике. На основе метода экспертной оценки был выявлен наилучший эскиз по трем критериям (эксплуатация, эстетика, технологичность) и принят к дальнейшему проектированию.
Проектирование конструкции 3д-принтера состояло из моделирования крышки, рабочей камеры и двух пультов управления. Впоследствии, были составлены соматографические схемы в горизонтальной и профильной проекциях. Которые позволили оценить габаритные размеры устройства по сравнению с человеком, удобство пользования прибором. На основе анализа схем были сформулированы рекомендации к рабочему пространству космонавта при использовании 3д-принтера. Были составлены соматографические схемы для пульта управления. По итогам соматографического анализа пульты управления считаются функциональными и эргономичными.
Проведено исследование патентов, прямых и косвенных аналогов. Было найдено и проанализировано два прямых аналога и сформулированы их достоинства и недостатки патентов. В качестве косвенных аналогов были проанализированы пульты управления космическими кораблями. Проведено сравнение пультов управления по управляющим элементам, цветовой гамме, форме и семантике. На основе полученных данных были составлены рекомендации к проектированию 3д-принтера.
Составлены основные требования к проектированию 3д-принтера такие как: требования к эргономике, требования безопасности, требования к конструкции, требования стойкости к внешним воздействиям, требования надежности.
Были выявлены факторы влияния микрогравитации на физиологическое состояние космонавта, а также влияние на психоэмоциональное состояние космонавта при условии длительного пребывания в замкнутом пространстве.
Приведено исследование антропометрических данных космонавтов. На основе полученных данных были составлены соматографические схемы по методу плоских манекенов.
Подбор колористического решения для 3д-принтера производился на основе исследования влияния цветов на психологию и восприятие человека. На основе полученных данных было выбрано два основных цвета корпуса: оранжевый и серый. Использование серого цвета в качестве основного нейтрально влияет на психологию и физиологию человека, а акцентный оранжевый цвет способен улучшить психологическое и физиологическое состояния космонавта.
Был произведен анализ опыта эксплуатации 3д-принтера. Была сформулирована последовательность шагов использования объекта от хранения прибора до проведения полного цикла печати изделия. К каждому шагу использования 3д-принтера были сформулированы рекомендации к проектированию прибора.
Применение в работе системного анализа позволило систематизировать всю научно-исследовательскую работу и структурировать информацию для проектирования 3д-принтера.
Проектирование 3д-принтера началось с поиска эскизного решения. Было создано три эскизных решения устройства в разной стилистике. На основе метода экспертной оценки был выявлен наилучший эскиз по трем критериям (эксплуатация, эстетика, технологичность) и принят к дальнейшему проектированию.
Проектирование конструкции 3д-принтера состояло из моделирования крышки, рабочей камеры и двух пультов управления. Впоследствии, были составлены соматографические схемы в горизонтальной и профильной проекциях. Которые позволили оценить габаритные размеры устройства по сравнению с человеком, удобство пользования прибором. На основе анализа схем были сформулированы рекомендации к рабочему пространству космонавта при использовании 3д-принтера. Были составлены соматографические схемы для пульта управления. По итогам соматографического анализа пульты управления считаются функциональными и эргономичными.
ИЛИ
Поиск аналога
📕 Список литературы
🛒 Оформить заказ
⚡ Работу высылаем в течении 5 минут после оплаты.