Elektryka i elektronika to dziedziny pokrewne, choć występuje między nimi sporo różnic. Różnią się przede wszystkim przedmiotem zainteresowania – elektryka zajmuje się napięciem elektrycznym, traktuje o właściwościach przepływu napięcia i natężenia prądu, z kolei elektronika zajmuje się wytwarzaniem i przetwarzaniem sygnałów w postaci prądów i napięć elektrycznych. Elektronik zajmuje się nie tyle samym prądem, co układami cyfrowymi, analogowymi i sprzętem elektronicznym. Ale sprzęt elektroniczny wykorzystuje energię elektryczną. Z tego powodu krótka historia elektroniki powinna zacząć się od kilku słów na temat elektryki.

Elektryka jako starsza siostra elektroniki

Niektóre zjawiska elektryczne obserwowano już w czasach prehistorycznych, ale długo nie potrafiono wytłumaczyć ich istoty, ani tym bardziej wytwarzać energii elektrycznej. Elektryczność stała się tematem naukowego zainteresowania dopiero w na początku wieku siedemnastego. W kolejnych latach doszło do budowy pierwszego generatora elektrostatycznego, a także podziału substancji na przewodniki i izolatory. W osiemnastym wieku badania nad elektrostatyką doprowadziły do powstania pojęcia prądu elektrycznego, a schyłek stulecia i początek nowego wieku do dziś nazywa się złotym okresem elektrotechniki. W tym czasie opracowano
m.in. podstawy elektromagnetyzmu i zbudowano pierwsze ogniwo elektryczne. W dziewiętnastym wieku udało się ustalić i opisać najważniejsze prawa rządzące elektrycznością. Pojawiały się kolejne wynalazki: telefon, telegraf, żarówka i fonograf. Udało się postawić i zbudować pierwszą miejską sieć elektryczną, a wkrótce silnik i tramwaj elektryczny.

Elektrotechnika a elektronika

Dziś większość praw i reguł rządzących światem elektrycznym jest dobrze znana i wykorzystywana na szeroką skalę, ale wciąż pojawiają nowe zagadnienia, które zgłębiają nie tylko elektrotechnicy, ale i elektronicy. Elektronika, w odróżnieniu od elektrotechniki, nie zajmuje się zagadnieniami energii elektrycznej, choć również bazuje na wiedzy z dziedziny elektromagnetyzmu. Elektronikę interesują zagadnienia związane z sygnałami, obwody elektryczne składające się z elementów elektronicznych biernych i aktywnych, płytki drukowane. Oczywiście nie zawsze wyglądało to w ten sposób. W rzeczywistości rozróżnienie na elektrotechnikę i elektronikę pojawiło się dopiero w 1906 roku.

Krótka historia elektroniki

Wspomniany wyżej 1906 rok był przełomowy pod tym względem, że udało się wynaleźć triodę (lampę wzmacniającą sygnały elektryczne), która bez użycia urządzeń mechanicznych wzmacniała słabe sygnały radiowe i akustyczne. Z uwagi na badania prowadzone nad sygnałami radiowymi, na określenie nowej dziedziny przyjęła się nazwa radiotechnika. W ramach radiotechniki projektowano nadajniki, odbiorniki i lampy próżniowe. Wkrótce, bo już w drugiej połowie dwudziestego wieku, zaczęły powstawać pierwsze układy elektroniczne. Śmiało można zatem powiedzieć, że elektronika wyrosła z radiotechniki.

Modelowanie 3D to proces polegający na tworzeniu obiektów geometrycznych w trójwymiarze. Praca nad powstaniem trójwymiarowego modelu może rozpocząć się od zera i dotyczy to sytuacji, gdy dążymy do opracowania zupełnie nowego produktu, nie wzorując się na żadnym istniejącym w rzeczywistości obiekcie. Ale modelowanie 3D nierzadko dotyczy uszkodzonych lub zużytych obiektów rzeczywistych i wykonywanie jest w celu ich zrekonstruowania.

Rekonstrukcja modelu 3D

Modele 3D obiektów wymagających rekonstrukcji tworzone są na podstawie zebranej dokumentacji technicznej, o ile jest ona dostępna, pomiaru uszkodzonego modelu metodami tradycyjnymi, a także skanów pozyskanych w procesie skanowania 3D. Praca nad modelem mocno zniszczonego przedmiotu trwa dłużej, aniżeli odtwarzanie wyglądu obiektu lekko zużytego, zwłaszcza jeśli nie dysponujemy dokumentacją techniczną i nie wiemy, jak dokładnie przedmiot prezentował się przed eksploatacją. Na szczęście rekonstrukcję modelu 3D można rozłożyć w czasie, zapisując w trójwymiarze poszczególne jej etapy.

Modele 3D w formie siatki trójkątów

Modele 3D najczęściej zapisywane są w postaci siatek trójkątów lub czworokątów, a każdy z nich powstaje z połączenia określonej ilości wieloboków. Konstrukcja z siatki jest najpowszechniejszą metodą zapisu modelów 3D, a szczególnie dobrze sprawdza się w przypadku obiektów o prostych formach. Natomiast w sytuacji, gdy oczekujemy dłużej dokładności podczas modelowania, lepiej zastosować technikę zapisu NURBS.

Modelowanie 3D a ulepszanie produktu

Jeśli celem modelowania jest rekonstrukcja 3D zużytych lub zniszczonych elementów, możemy założyć, że chodzi o precyzyjne odtworzenie formy obiektu. Powstały model 3D ma pokazywać, jak wyglądał obiekt, zanim trafił do użycia. Czasem jednak zależy nam na wprowadzeniu do modelu pewnych ulepszeń. Chcemy mieć możliwość wyprodukowania udoskonalonego zamiennika czy też nieco zmodyfikowanej wersji starej części. Modelowanie 3D umożliwia wprowadzanie drobnych zmian i ulepszeń, zwłaszcza w przypadku łatwej w edycji siatki trójkątów.

Modelowanie 3D a technologia druku przestrzennego

Modyfikacje i ulepszenia powstałych modeli wykonywane są na podstawie wytycznych zamawiającego oraz dokumentacji CAD elementu bazowego. Jeśli model zostanie ukończony, na jego podstawie można przygotować dokumentację techniczną oraz przystąpić do wyprodukowania prototypu ulepszonego obiektu. Do wykonywania prototypów doskonale nadaje się technologia druku przestrzennego, ponieważ jest tania i szybka. Prototyp pozwala na dostrzeżenie wszelkich nieprawidłowości. Po zbadaniu prototypu możliwe jest dokonanie niezbędnych modyfikacji w modelu 3D. Kolejnym etapem będzie wdrożenie gotowego projektu.