Rapid Prototyping a 3D digitalizace (FSI-YRP)

Akademický rok 2019/2020
Garant: doc. Ing. David Paloušek, Ph.D.  
Garantující pracoviště: ÚK všechny předměty garantované tímto pracovištěm
Jazyk výuky: čeština
Cíle předmětu:
Cílem předmětu je seznámit studenty s metodami algoritmického modelování, technologií optického skenování 3D objektů a aditivními technologiemi s cílem poskytnout o nich dostatečný přehled důležitý pro rozvoj kreativního potenciálu průmyslového designéra.
Výstupy studia a kompetence:
Studenti budou schopni navrhovat a připravovat díly pro aditivní způsob výroby, zpracovat data naskenovaných 3D objektů a přetvořit je do plošných modelů využitelných pro další designérskou práci. Získané zkušenosti využijí při řešení diplomové práce, v doktorském studijním programu a v praxi pak při vývoji nových výrobků. Znalost aditivních technologií a optické digitalizace prospěje k rozšíření dovedností potřebných k realizací designových a předvýrobních modelů.
Prerekvizity:
Předpokládají se znalosti z oblasti CAD systémů, zejména Rhinoceros 3D.
Obsah předmětu (anotace):
Náplní kurzu je automatizované počítačové navrhování a výroba na základě digitálního 3D modelu. Studenti se seznámí s metodami algoritmického modelování potřebnými pro kustomizaci průmyslových produktů v průmyslu 4.0. Zpracováním připravených cvičení si osvojí potřebné znalosti a dovednosti pro navrhování parametrizovaných geometrií na základě proměnných vstupů.
Kurz zahrnuje výuku principů optické digitalizace, CNC obrábění a aditivní i robotické výroby s cílem poskytnout o nich dostatečně široký přehled důležitý pro budoucí praxi průmyslového designéra. Studenti budou samostatně pracovat s ručním 3D skenerem a stolní 3D tiskárnou ve studentském FabLABu, kde budou vyrábět vybrané generativní návrhy.
Metody vyučování:
Výuka je zaměřena na praktické zvládnutí softwarových a hardwarových nástrojů. Probíhá formou cvičení orientovaných na praktické úlohy, měření a zpracování dat s cílem připravit a realizovat tiskovou úlohu na 3D tiskárně. Prakticky orientovaná cvičení zároveň umožní studentů získat zpětnou vazbu z fyzické realizace projektů.
Způsob a kritéria hodnocení:
Podmínky udělení zápočtu: vypracování zadaných úkolů nebo projektu, odevzdání dat v digitální formě. Celkem je možno získat až 100 bodů. Výsledná klasifikace se určí podle stupnice ECTS. Hodnocení i pouze jediného úkolu nižším než polovinou z maximálního počtu bodů je celková klasifikace předmětu „nevyhovující“. Podle čl. 13 Studijního a zkušebního řádu VUT v Brně se užívá klasifikační stupnice ECTS. KLASIFIK. STUPEŇ ECTS / BODOVÉ HODNOCENÍ / ČÍSELNÁ KLASIFIKACE // A / 100–90 / 1 / výborně // B / 89–80 / 1,5 / velmi dobře // C / 79–70 / 2 / dobře // D / 69–60 / 2,5 / uspokojivě // E / 59–50 / 3 / dostatečně //F / 49–0 / 4 / nedostatečně.
Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky:
Účast na cvičeních je povinná a kontrolovaná vyučujícím. Náhrada zameškané výuky je v kompetenci vedoucího cvičení. Student je povinen být přítomen v rozvrhem stanovené době v počítačové laboratoři a pracovat na úkolech a vyčkat konzultace. Jako omluva nepřítomnosti se uznávají pouze důvody obdobné důvodům podle zákoníku práce, např. nemoc. Neomluvená absence může být příčinou neudělení zápočtu.
Typ (způsob) výuky:
    Cvičení s počítačovou podporou  13 × 2 hod. povinná                  
Osnova:
    Cvičení s počítačovou podporou 1. Generativní design – úvod do algoritmického modelování Rhinoceros 3D Grasshopper
2. Generativní design – parametrické modelování s úplnou historií (Grasshopper)
3. Generativní design – využití evolučních algoritmů Grasshopper – Galapagos)
4. Generativní design – hledání forem (form finding – Grasshopper Kangaroo, nebo alternativy)
5. Generativní design – Generování struktur (Grasshopper Paneling tools, nebo alternativy)
6. 3D optická digitalizace - systém ATOS
7. 3D optická digitalizace- systém Sense
8. Software GOM Inspect – post-processing, úpravy sítě, primitiva
9. Rapid prototyping – příprava výroby na stolní 3D tiskárně
10. Výroba dílů pomocí rapid prototyping (praktická výuka FabLAB)
11. Výroba dílů pomocí rapid prototyping (praktická výuka FabLAB)
12. Robotická výroba a CNC – (KUKA PRC, nebo alternativy)
13. Základy práce s 6-osým průmyslovým robotem (KUKA KR 60 HA - praktická ukázka)
Literatura - základní:
1. TEDESCHI, Arturo. AAD_Algorithms-aided design: parametric strategies using grasshopper. Brienza, Italy: Le Penseur Publisher, 2014. ISBN 978-88-95315-30-0.
2. GIBSON, I., D. W. ROSEN a B. STUCKER. Additive manufacturing technologies: rapid prototyping to direct digital manufacturing. New York: Springer, c2010. ISBN 1441911200.
3. NABONI, Roberto a Ingrid PAOLETTI. Advanced Machinery. In: Advanced Customization in Architectural Design and Construction. Cham: Springer International Publishing, 2015, 2015-12-5, s. 29-75. SpringerBriefs in Applied Sciences and Technology. DOI: 10.1007/978-3-319-04423-1_3. ISBN 978-3-319-04422-4. Dostupné také z: http://link.springer.com/10.1007/978-3-319-04423-1_3
Literatura - doporučená:
1. FRANCE, Anna Kaziunas. Make: 3D printing. Sebastopol: Maker Media, 2013, xv, 213 s. : barev. il. ISBN 978-1-4571-8293-8.
2. DRUMM, Brook, James F. (James Floyd) KELLY, Brian ROE, et al. Make: 3D printing projects. San Francisco: Maker Media, 2015, xvii, 263 stran : barevné fotografie. ISBN 978-1-4571-8724-7.
3. KLOSKI, Liza Wallach a Nick KLOSKI. Začínáme s 3D tiskem. Brno: Computer Press, 2017, 211 stran : ilustrace. ISBN 978-80-251-4876-1.
4. Toru Yoshizawa . Handbook of Optical Metrology: Principles and Applications, Second Edition. 919 pages. CRC Press; 2 edition (April 9, 2015). ISBN-10: 1466573597
Zařazení předmětu ve studijních programech:
Program Forma Obor Spec. Typ ukončení   Kredity     Povinnost     St.     Roč.     Semestr  
B3A-P prezenční studium B-PDS Průmyslový design ve strojírenství -- kl 3 Povinný 1 3 L