Адитивне виробництво (3D-друк) виробів медичного призначення
Спеціальність: Технології ортопедичних та реабілітаційних виробів медичного призначення
Код дисципліни: 7.163.04.E.014
Кількість кредитів: 5.00
Кафедра: Хімічна технологія переробки пластмас
Лектор: Моравський Володимир Степанович
Семестр: 2 семестр
Форма навчання: денна
Завдання: Вивчення навчальної дисципліни передбачає формування у здобувачів освіти компетентностей:
інтегральні компетентності:
- ІНТ. Здатність розв’язувати складні спеціалізовані задачі та практичні проблеми у галузі ортопедичних технології та інженерії під час професійної діяльності або у процесі навчання, що передбачає проведення досліджень та/або здійснення інновацій і характеризується невизначеністю умов і вимог.
фахові компетентності:
- КС1. Здатність вирішувати комплексні проблеми біомедичної інженерії із застосовуванням методів хімії, математики, природничих та інженерних наук. Проектувати медичні системи різного призначення та протези з якісно новими показниками з використанням нових сучасних технологій.
- КС4. Здатність створювати і вдосконалювати засоби, методи та технології біомедичної інженерії для дослідження і розробки біоінженерних об’єктів та систем медико-технічного призначення.
- КС5. Здатність розробляти технічні завдання на створення, а також моделювати, оцінювати, проектувати та конструювати складні біоінженерні та медико-інженерні системи і технології, протезно-ортопедичні вироби.
фахові компетентності професійного спрямування:
- ФКС1.3. Здатність володіти навичками роботи з найбільш поширеними пакетами комп'ютерних програм та використовувати їх для вирішення практичних завдань у галузі професійної діяльності.
- ФКС1.4. Здатність вивчати та застосовувати нові методи та інструменти аналізу, моделювання та проектування для підгонки і налаштування виробів ортопедичного та медико-реабілітаційного призначення для конкретного користувача.
Результати навчання: ПР3. Створювати і вдосконалювати засоби, методи та технології біомедичної інженерії для всебічного дослідження і розробки біоінженерних об’єктів та систем медико-технічного призначення.
КОМ1. Зрозуміле і недвозначне донесення власних знань, висновків та аргументації до фахівців і нефахівців, зокрема, до осіб, які навчаються.
АіВ1. Управління робочими або навчальними процесами, які є складними, непередбачуваними та потребують нових стратегічних підходів.
АіВ2. Відповідальність за внесок до професійних знань і практики та/або оцінювання результатів діяльності команд та колективів.
АіВ3. Здатність продовжувати навчання з високим ступенем автономії.
Необхідні обов'язкові попередні та супутні навчальні дисципліни: Дослідження і моделювання протезно-ортезних систем.
Технології протезування і ортезування кінцівок.
Системи автоматизованого проектування і конструювання виробів біомедичного призначення.
Короткий зміст навчальної програми: Предметом вивчення навчальної дисципліни є теоретичні концепції, методи і засоби тривимірного моделювання, засоби підготовки моделей до виготовлення за допомогою сучасних адитивних технологій, особливості 3D-друку, конструкції сучасних 3D принтерів.
Опис: Сучасні адитивні технології та 3D-друк. Історія розвитку адитивних технологій. Класифікація технологій 3D друку. Адитивні технології та сфера їх застосування
Основні технології 3D друку. FDM. SLA. SLM. DMLS.
Матеріали для 3D друку. Полімерні матеріали. Композити. Металовмісні матеріали.
Робота з 3D моделями. Програмне забезпечення для тривимірного моделювання. Редагування 3D моделей.
3D сканер. Принцип роботи 3D сканеру. Будова 3D-сканерів. Контактні і безконтактні сканери. Технології сканування. Області застосування.
Підготовка 3D моделей до друку. Слайсери. Налаштування друку. Керуюча програма або G-code. Основні параметри друку.
Післяобробка моделі. Цілі і методи післяобробки моделі. Хімічна та механічна обробка.
Конструкції та кінематики сучасних принтерів. Конструкція та принцип роботи MDF принтера. Кінематики MDF принтера. Конструкція SLA принтерів.
Використання 3D друку в сучасній медицині.
Загальні принципи проектування конструкцій та моделей в САПР.
Історія розвитку САПР. Твердотільне моделювання. Поверхневе і гібридне моделювання. Спеціалізовані програми 3D-моделювання. Обмін графічною інформацією між програмами.
Загальні принципи створення твердотільних моделей, ескізів та креслень у САПР. Обмеження двомірного проектування. Перехід на тривимірне моделювання. Загальні принципи 3D-моделювання
деталей. Створення 3D-моделі по її плоскому кресленню.
Робота в системі SolidWorks. Створення ескізів. Основні принципи побудови ескізів.
Загальні принципи створення деталей в системі SolidWorks. Основні способи побудови деталей.
Принципи створення збірок. Редагування деталі в збірці. Проектування зверху в низ.
Методи та критерії оцінювання: Усні і письмові опитування в процесі виконання і захисту практичних робіт, контрольне і поточне тестування у ВНС, екзаменаційне тестування, усне опитування під час заліку.
Поточний контроль - 30 балів. Екзаменаційний контроль (письмова компонента - 60 балів, усна компонента - 10 балів)
Критерії оцінювання результатів навчання: Оцінки за виконання практичних робіт виставляються на основі визначення правильності, повноти та самостійності отриманих рішень за кожне з завдань:
- отримані результати правильні, повні і отримані самостійно – 100% від максимальної оцінки;
- отримані результати правильні, повні і отримані зі значною допомогою та коригуванням викладача – 90% від максимальної оцінки;
- отримані у роботі рішення правильні, але неповні і отримане зі значною допомогою та коригуванням викладача – 75% від максимальної оцінки;
- отримані результати містить помилки, але підхід до отримання рішення та застосування інструментів отримання рішення вірні – 50% від максимальної оцінки.
Поточне та контрольне тестування проводиться у ВНС і оцінка виставляється автоматично за всі тестові завдання. За завдання типу «есе» 100% від максимальної оцінки виставляється в режимі ручного оцінювання за повністю правильний і повний розв’язок, 85% - загалом правильний розв’язок з незначними помилками в обчисленнях; 75% - за неповний розв’язок з деякими помилками за загалом правильного підходу до рішення; 50 % - за наявності значних помилок і неповного рішення за правильного підходу; 30% - за формулювання правильного підходу без реалізації рішення.
Екзамен проводиться у письмово-усній формі (контрольний тест оцінюється в 60 балів, усна компонента – 10 балів).
Усне опитування передбачає вибіркове опитування з різних розділів курсу та виконання простих завдань.
Порядок та критерії виставляння балів та оцінок: 100–88 балів – («відмінно») виставляється за високий рівень знань (допускаються деякі неточності) навчального матеріалу компонента, що міститься в основних і додаткових рекомендованих літературних джерелах, вміння аналізувати явища, які вивчаються, у їхньому взаємозв’язку і роз витку, чітко, лаконічно, логічно, послідовно відповідати на поставлені запитання, вміння застосовувати теоретичні положення під час розв’язання практичних задач; 87–71 бал – («добре») виставляється за загалом правильне розуміння навчального матеріалу компонента, включаючи розрахунки , аргументовані відповіді на поставлені запитання, які, однак, містять певні (неістотні) недоліки, за вміння застосовувати теоретичні положення під час розв’язання практичних задач; 70 – 50 балів – («задовільно») виставляється за слабкі знання навчального матеріалу компонента, неточні або мало аргументовані відповіді, з порушенням послідовності викладення, за слабке застосування теоретичних положень під час розв’язання практичних задач; 49–26 балів – («не атестований» з можливістю повторного складання семестрового контролю) виставляється за незнання значної частини навчального матеріалу компонента, істотні помилки у відповідях на запитання, невміння застосувати теоретичні положення під час розв’язання практичних задач; 25–00 балів – («незадовільно» з обов’язковим повторним вивченням) виставляється за незнання значної частини навчального матеріалу компонента, істотні помилки у відповідях на запитання, невміння орієнтуватися під час розв’язання практичних задач, незнання основних фундаментальних положень.
Рекомендована література: Базова
1. Сучасні адитивні технології 3D друку. Особливості практичного застосування: навчальний посібник / О. Д. Манжілевський, Р. Д. Іскович-Лотоцький. – Вінниця : ВНТУ, 2021. – 105 с.
2. Пальчевський Б.О. Системи 3D моделювання: навч. посіб. / Б.О. Пальчевський, Б.П. Валецький, Т.Л. Вараніцький. - Луцьк, 2016. - 175 с.
3. Yusuf B. 3D Printing Technology Guide – Types of 3D Printing Explained [Electronic resource]. Available at: https://all3dp.com/1/types-of-3d-printers-3d-printing-technology.
4. The 3D printing technologies [Electronic resource]. Available at: https://www.aniwaa.com/3dprinting-technologies-and-the-3d-printing-process.
Допоміжна
1. Ways 3D Printing Can Be Used In Education [Infographic] [Електронний ресурс]. - Режим доступу: http://www.teachthought.com/the-future-of-learning/technology/10-ways-3d-printing-can-be-used-in-education/.
2. Лотошинська Н., Ізонін І. Технології 3D-моделювання в програмному середовищі 3ds Max з дисципліни "3D-Графіка" – Львів, Львівська політехніка., 2020. – 216 с.
3. Технології 3D друку [Електронний ресурс]. - Режим доступу: https://pro3d.com.ua/a359169-tehnologiyi-druku.html.
4. Андрощук Г.О. Адитивні технології: перспективи і проблеми 3D-друку (І частина) / Г.О. Андрощук // Наука, технології, інновації. - 2017. - № 1. - С. 68-77.
5. Сканування та 3D-друк [Електронний ресурс]. - Режим доступу: http://ua.insta3dm.com/info/zbrush-tutorial-cleaning-up-a-3d-model-for-3d-48772408.html
Навчально-методичне забезпечення
1. Основи тривимірного проектування виробів в SolidWorks: Методичні вказівки до практичних робіт з дисципліни “Адитивне виробництво (3D друк) виробів медичного призначення” для студентів (другого) магістерського рівня вищої освіти спеціальності 163 “Біомедична інженерія” / Укл.: В.С. Моравський. – Львів: Національний університет “Львівська політехніка”, 2023. – 22 с.
2. Основи оформлення конструкторської документації в середовищі тривимірного проектування виробів SolidWorks: Методичні вказівки до практичних робіт з дисципліни “Адитивне виробництво (3D друк) виробів медичного призначення” для студентів (другого) магістерського рівня вищої освіти спеціальності 163 “Біомедична інженерія” / Укл.: В.С. Моравський. – Львів: Національний університет “Львівська політехніка”, 2023. – 15 с.
Уніфікований додаток: Національний університет «Львівська політехніка» забезпечує реалізацію права осіб з інвалідністю на здобуття вищої освіти. Інклюзивні освітні послуги надає Служба доступності до можливостей навчання «Без обмежень», метою діяльності якої є забезпечення постійного індивідуального супроводу навчального процесу студентів з інвалідністю та хронічними захворюваннями. Важливим інструментом імплементації інклюзивної освітньої політики в Університеті є Програма підвищення кваліфікації науково-педагогічних працівників та навчально-допоміжного персоналу у сфері соціальної інклюзії та інклюзивної освіти. Звертатися за адресою:
вул. Карпінського, 2/4, І-й н.к., кімн. 112
E-mail: nolimits@lpnu.ua
Websites: https://lpnu.ua/nolimits https://lpnu.ua/integration
Академічна доброчесність: Політика щодо академічної доброчесності учасників освітнього процесу формується на основі дотримання принципів академічної доброчесності з урахуванням норм «Положення про академічну доброчесність у Національному університеті «Львівська політехніка» (затверджене вченою радою університету від 20.06.2017 р., протокол № 35).