Tinkercad CodeBlocks ソフトウェアを使用した地質学
岩石と結晶の幾何学を理解する
多くの幾何学立体は、実際に自然界に存在します。 鉱物の結晶は規則的で幾何学的な形に成長します。
四面体
テトラヘドライトは、規則的な四面体形状の結晶を形成します。 1845 年頃にドイツで最初に記載され、銅の供給源として使用されています。 （デルコート、2014）
キューブ
黄鉄鉱または「愚か者の金」は、特に素晴らしい結晶を形成します。 16 世紀と 17 世紀には、黄鉄鉱は初期のリアームの発火源として使用され、円形のルで撫でられると火花を発生させました。 (del Court, 2014) ビスマスはまた、その中心に向かって段階的に成長する立方体の形で成長する傾向があり、幾何学ではこの現象は同心円パターンとして知られています.
八面体
マグネタイトは、地球上に自然に存在する鉱物の中で最も磁気を帯びています。 磁鉄鉱が小さな鉄片に引き寄せられる様子を観察することで、紀元前 4 世紀の中国と紀元前 6 世紀のギリシャの人々が最初に磁気を観察しました。 （デルコート、2014）
六角柱
水晶は六角柱を形成します。 長いプリズム面は常に完璧な 60° の角度を作り、光をスペクトルに分割します。 （デルコート、2014）
結晶の形状 (実際にはあらゆる幾何学模様) は、次の 3 つの基本原則に基づいています。
- 形： ベースグレです。
- 繰り返し： ベースグレを「コピー＆ペースト」した回数です。
- アライメント: これは、作業平面内の元の図のコピーに与えられる順序です。
それを Tinkercad コードブロックに変換する
これらの幾何学的形状は非常に認識しやすく、(幸運なことに) ほとんどの形状は、Tinkercad CodeBlocks の Shapes または Primitives メニューに既に設定されています。 新しい形状を選択するには、それを作業領域にドラッグし、[再生] ボタンをクリックしてシミュレーションを実行し、アニメーションを表示します。
プリミティブ シェイプ
一見複雑に見える幾何学模様も、実は同じ土台の繰り返しや位置の変化に過ぎません。 Tinkercad CodeBlocks でそれを行う方法を見てみましょう。
四面体
- ピラミッド ブロック (フォーム メニュー) を作業領域にドラッグ アンド ドロップします。
- 「その他のオプションを開く」アイコン (右矢印) をクリックします。
- 辺の値を 3 に変更します (これにより、4 辺のピラミッドまたは四面体が得られます)。
キューブ
- 最も簡単な方法は、立方体またはボックス ブロック (フォーム メニュー) を作業領域にドラッグ アンド ドロップするだけです。
八面体
- ピラミッド ブロック (フォーム メニュー) を作業領域にドラッグ アンド ドロップします。
- 移動ブロックを追加し (変更メニュー)、Z の値を 20 に変更します (これにより、-gure が 20 単位上に移動します)。
- コードの下に新しいピラミッドを追加します。
- 回転ブロック (変更メニュー) を追加し、X 軸を 180 度回転します。
- 両方のピラミッドを溶接して 8 面体 (八面体) を形成するグループ作成ブロック (変更メニュー) を追加します。
- より正確にしたい場合は、最後にスケール ブロックを追加し (変更メニュー)、Z 値を 0.7 に変更して、-gure がより均一に見えるようにします。
六角柱
- ポリゴン ブロック (フォーム メニュー) を作業領域にドラッグ アンド ドロップします。
- 「その他のオプションを開く」アイコン (右矢印) をクリックします。
- Sides の値が 6 に設定されていることを確認します。
- 六角柱の長さを変更したい場合は、スケール ブロックを追加し ([変更] メニュー)、Z 値を変更できます。
繰り返し
Tinkercad CodeBlocks で -gure を複数回繰り返すには、repeat “1” times ブロック (コントロール メニュー) を使用する必要があります。 ただし、繰り返しを作成する前に、新しいオブジェクトを作成する必要があります ([変更] メニュー)。
- まず、作業領域の変更メニューから新しいオブジェクト ブロックをドラッグ アンド ドロップします。
- そのブロックのすぐ下に、コントロール メニューから 1 回繰り返すブロックをドラッグ アンド ドロップします。
- 必要な形状を (形状メニューから) 選択し、ブロックの内側に挿入して 1 回繰り返します。 ピースがパズルのように組み合わさっていることがわかります。
ブロック内の値「1」を別の数字に変更すると、1 回繰り返します。
ただし、シミュレーションを実行しても、事前に変更を確認することはできません。viewえーと、なんで？ オブジェクトがコピーされ、同じ位置に貼り付けられているためです! （上下に）… 変更を確認するには、それらを繰り返して移動する必要があります。 次のステップで説明します。
https://youtu.be/hxBtEIyZU5I
整列または配列
まず、存在するアラインメントの種類を理解する必要があります。
- 線形またはグリッド配置: オブジェクトが XNUMX 方向または XNUMX 方向に向かって繰り返され、空間が形成されます。
- 回転アライメント: オブジェクトが回転軸を中心に回転し、円周を形成します。
- ランダム配置: どのオブジェクトが明らかにランダムに異なる場所に自分自身を配置することによって空間を形成するか
それでは、Tinkercad CodeBlocks を使用してそれを行う方法を見てみましょう。
線形配置:
- まず、作業領域の変更メニューから新しいオブジェクト ブロックをドラッグ アンド ドロップして作成します。
- 次に、変数を作成する必要があります。 数学メニューから変数作成ブロックをドラッグして、前のブロックのすぐ下に配置できます (値 0 を保持します)。
- 変数の名前を（簡単に識別できるように）「移動」などの任意の単語に変更して、ブロックのドロップダウンメニューをクリックし、変数の名前を変更するオプションを選択します…
- そのブロックのすぐ下に、コントロール メニューから 1 回繰り返すブロックをドラッグ アンド ドロップします。
- 必要な形状を (形状メニューから) 選択し、ブロックの内側に挿入して 1 回繰り返します。 ピースがパズルのように組み合わさっていることがわかります。
- 前のブロックの下に (ただし、繰り返しブロック内にとどまります)、移動ブロックを配置します。
- [データ] メニューにアクセスすると、変数に付けたのと同じ名前で新しいブロックが作成されていることがわかります。
- そのブロックをドラッグして、移動ブロック内に配置します (-gure を移動する方向に応じて、X、Y、または Z に配置できます)。
- ほとんど仕上げるために、変更要素ブロックを追加し (数学メニュー内でそれを見つけます)、ブロックのドロップダウン メニューで変数の名前を選択します。
- 数学の時間です！ 数式ブロック (記号 0 + 0 を使用して数学メニュー内に配置します) をコードの外にドラッグすると、作業領域の空きスペースを使用できます。
- 最後の 0 を任意の数字に変更します。これは、グレが移動する単位を表します。
- 数式ブロックをドラッグして、変更変数ブロックの「to」セクションの後に 1 の上に配置します (数値 1 を数式 0 + n に置き換えます)。
- 最後に、シミュレーションを実行して魔法を観察します。 最初は面倒ですが、練習すれば簡単になります。
回転アライメント:
- まず、作業領域の変更メニューから新しいオブジェクト ブロックをドラッグ アンド ドロップします。
- 次に、変数を作成する必要があります。 数学メニューから変数作成ブロックをドラッグして、前のブロックのすぐ下に配置できます (値 0 を保持します)。
- 変数の名前を（簡単に識別できるように）「回転」などの任意の単語に変更して、ブロックのドロップダウンメニューをクリックし、変数の名前を変更するオプションを選択します…
- そのブロックのすぐ下に、コントロール メニューから 1 回繰り返すブロックをドラッグ アンド ドロップします。
- 必要な形状を (形状メニューから) 選択し、ブロックの内側に挿入して 1 回繰り返します。 ピースがパズルのように組み合わさっていることがわかります。
- 前のブロックの下に (ただし、繰り返しブロック内にとどまります)、移動ブロックを配置します。
- 移動ブロックの X 軸または Y 軸の値を変更します (作業平面または原点の中心から角度を移動します)。
- 回転ブロックを追加し (変更メニューで見つけることができます)、X 軸オプションを Z 軸に変更します。
- [データ] メニューにアクセスすると、変数に付けたのと同じ名前で新しいブロックが作成されていることがわかります。
- そのブロックをドラッグして、回転ブロックの「to」オプションの直後の数字の上に配置します。
- 次に、数学メニューからブロック「X:0 Y:0 Z:0 Z:0」をドラッグし、前のブロックの回転度オプションの直後に配置します (このようにして、-gure が中心を中心に回転するようにします)。平面であり、それ自体の中心からではありません)。
- ほとんど仕上げるために、変更要素ブロックを追加し (数学メニュー内でそれを見つけます)、ブロックのドロップダウン メニューで変数の名前を選択します。
- 数学の時間です！ 数式ブロック (記号 0 + 0 を使用して数学メニュー内に配置します) をコードの外にドラッグすると、作業領域の空きスペースを使用できます。
- 最後の 0 を任意の数字に変更します。これは、グレが移動する単位を表します。
- 数式ブロックをドラッグして、変更変数ブロックの「to」セクションの後に 1 の上に配置します (数値 1 を数式 0 + n に置き換えます)。
- 最後に、シミュレーションを実行して魔法を観察します。 最初は面倒ですが、練習すれば簡単になります。
ランダム配置:
幸いなことに、このタイプの位置合わせは見た目よりもはるかに簡単です。
- まず、作業領域の変更メニューから新しいオブジェクト ブロックをドラッグ アンド ドロップします。
- 次に、そのブロックのすぐ下に、コントロール メニューから 1 回繰り返すブロックをドラッグ アンド ドロップします (数を変更することにより、表示される -gures の数を制御します)。
- 必要な形状を (形状メニューから) 選択し、ブロックの内側に挿入して 1 回繰り返します。 ピースがパズルのように組み合わさっていることがわかります。
- 前のブロックの下に (ただし、繰り返しブロック内にとどまります)、移動ブロックを配置します。
- 「0 から 10 の間のランダム」と呼ばれる新しいブロックを使用します。これは、[数学] メニューで見つけることができます。
- ブロックをドラッグして、移動ブロックの X 座標の直後に配置します。 Y 座標に対してアクションを繰り返します。
- 最後に、数値の範囲 (または、数値がランダムに表示される位置の範囲) を定義する必要があります。 例えばamp作業平面全体に -gures を表示したい場合は、「random between…」ブロック内に -100 から 100 を入力できます。
ハンズ イン アクション
基本を学んだので、今度はそれをテストしてみましょう。 最も人気のある結晶の形状を特定し、今日のレッスンで学んだことを使用してそれらを複製してみてください。
ここにいくつかの行動方針があります（ヒント）：
マグネタイト
- 4 つの XNUMX 面ピラミッドを結合して四面体を形成する必要があります。これが繰り返されるメイン モジュールになります。
- 繰り返しブロックを使用して図形の数を増やし、それを移動ブロック + 0 ～ 10 の範囲と組み合わせて、さまざまな場所に図形を配置します。
- スケール ブロックを追加して、シェイプのサイズを変更してみてください。
テトラヘドライト
- 4面ピラミッドから始めます。他の4つのピラミッドを使用して、グレの角をカットします。
- サイズを変更しながら、作業平面上でこの合成図を数回繰り返します。
- プロのヒント: X、Y、Z 回転ブロックを追加し、それらを範囲ブロック (0 から 360) と組み合わせて、より現実的な外観にするために -gures をランダムに回転させます。
黄鉄鉱
- 最も単純な方法は、ボックスと繰り返しブロックを使用して、大きな立方体の周りに小さなボックスを形成するだけです。
火山岩
- 難しそうに見えますが、そうではありません。 大きなソリッド ボディから始めます (球体をお勧めします)。
- 本体の周囲に小中球をランダムに多数配置。 必ず「中空」モードに設定してください。
- すべてをまとめて、小さな球体が本体の塊を取り除くのを見てください
石英
- 六角柱を作成し、Z 軸に合わせます。
- その上に六面体のピラミッドを置きます
- ピラミッドの先端をカットする
- すべてをグループ化し、モジュールとして使用します。
- 回転の繰り返しを使用してモジュールを繰り返し、平面の中心に向かって回転します。
ビスマス
- 複雑なグレ、すべては立方体から始まります。
- 次に、立方体の側面を切り取って「フレーム」だけを残す6つのピラミッドが必要になります.
- フレームを中心に向かって数回繰り返し、全体のスケールを減らします。
- 最終的には、プリミティブの制限 (Tinkercad CodeBlocks では作業平面で 200 個のプリミティブしか許可されません) により、素晴らしい結果を達成するのに十分すぎる数回しか -gure を繰り返すことができません。
ジオード
- 立方体はそのベースです。
- 回転のパターンを使用してリングを形成するために、中心の周りにキューブを繰り返します。
- 宝石の実際の色に近づけるためにリングの色を変更します
- 最後に、大きなボックスを使用してデザインを半分にカットします (ジオードが実際にカットされるように)。
主題を理解するのに問題がある場合は、私のテストへのリンクも残しておきますので、それらを複製して実験することができます!
- マグネタイト
- テトラヘドライト
- 黄鉄鉱
- 火山岩
- 石英
- ビスマス
- ジオード
3D プリント用のエクスポート
デザインを完成させるときは、コードの最後に「グループの作成」ブロックを追加することを忘れないでください。これにより、すべてのピースが 3 つのソリッドとしてまとめられるようになります。 エクスポート メニューに移動し、.stl (XNUMXD プリントで最も一般的な形式) を選択します。
3D プリントの修正 (Tinkercad 3D Designs)
覚えて！ 何かを 3D プリントする前に、モデルが実行可能であること、つまり、次の 3D プリント ルールに準拠していることを確認することが非常に重要です。
- ベースやサポートがなければ、空間でモデルを印刷することはできません。
- 45 度を超える角度では、CAD ソフトウェアで構造的なサポートが必要になります。
- プリントベッドへの密着性を確保するために、グレのベースをできるだけパットにするようにしてください。
この場合、ランダムなパターンを作成するときにこれらのルールを処理するのは非常に困難です。 この場合、.stl モデルを Tinkercad 3D Designs にインポートして、印刷する前に -x することをお勧めします。
- すべての形状と交差する中央に多面体を追加しました。
- 次に、下に中空の立方体を追加して、Poor が Pat であることを確認します。
- 最後にすべてをグループ化し、.stl 形式にエクスポートし直しました
3D プリント
このプロジェクトでは、無料の CAM ソフトウェア Ultimaker Cura 3D を次のパラメータで使用しました。
- 材料： PLA+シルク
- ノズルサイズ: 0.4ミリメートル
- レイヤーの品質: 0.28ミリメートル
- すべて: 20% グリッド パターン
- 押出温度: 210 Ｃ
- ホットベッド温度: 60 Ｃ
- 印刷速度: 45mm/秒
- サポート対象: はい（45度で自動）
- 接着力: 鍔
参考文献
Del Court, M. (2014, 3 enero). 地質学と幾何学。 ミシェルデルコート。 Recuperado 11 年 2022 月 XNUMX 日
https://michelledelcourt.wordpress.com/2013/12/20/geology-and-geometry/
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ドキュメント / リソース
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Tinkercad CodeBlocks ソフトウェアを使用した地質学 [pdf] 取扱説明書 Tinkercad CodeBlocks ソフトウェアを使用した地質学 |
