Monimateriaalinen Lasten Eläinpalapeli

Tein monimateriaalisen työn, jossa yhdistyy laser leikkuri, 3D tulostin sekä elektroniikka. Säästösyistä tekemässäni työssä elektroniikka ei näy, mutta olen laatinut ohjeet, miten sellaisen voi halutessaan tehdä. Tein lasten eläinpalapeli, johon tulee yksittäisiä palasia, joihin on kiinnitetty 3 D tulostimella tehdyt tapit, jolla paloja on helppo liikuttaa. Palapelin ohjeita on helppo soveltaa ja ja muokata omannäköiseksi. Työ on melko yksinkertainen, mutta se sisältää useita erilaisia työvaiheita ja menetelmiä, joka tuo työhön haastavuutta.

Supplies

Materiaalit:

• 4mm paksua vaneria 600 mm x 240 mm (600 mm x 480 mm jos teet työhön elektroniikkaosuuden)
• PLA muovia
• 5 kpl pientä ruuvia
• Maalia + pieni sivellin (itse käytin työssä akryylimaalia, mutta muukin puuhun soveltuva maali käy.)
• Spraylakka
• Puuliimaa

Elektroniikkaosuuteen:

• (Microbit)
• Johtoa
• Microbitin laajennussovitinmoduuli
• Kytkentälevy
• Juotostina
• 5 kpl lediä
• Paristot
• Hyppylangat
• Paristokotelo

Työvälineet, -laitteet ja -ohjelmat:

• Ultimaker 3
• Laser leikkuri
• Tinkercad
• RDworks
• Inkscape
• Porakone
• Word

Elektroniikkaosuuteen:

• Juotoskolvi
• Puhdistusvilla
• Kuorintapihdit
• Apukädet
• Sivuleikkurit

Step 1: Suunnittelu

Ensimmäisessä vaiheessa piirrä haluamasi kuviot paperille. Kuvat voi ottaa myös suoraan netistä. Siirrä piirretyt kuvat valokuvina word ohjelmaan, jolla voit poistaa niiden taustat.

Lisää > kuvat > tämä laite > haluamasi kuva > avaa > poista tausta > tallenna kuva

Step 2: Kuvien Muokkaus Inkscapella

Avaa kuvat yksi kerrallaan Inkscape ohjelmaan. > tiedosto > tuo > valitse haluamasi tiedosto > avaa

Jäljitä bittikartta, jotta kuvaa voi muokata tarkoituksenmukaiseksi. > polku > jäljitä bittikartta > toteuta (oikea reuna) > vedä kuvaa hiirellä > poista alkuperäinen kuva

Tallenna kuvat seuraavaan ohjelmaan siirtämistä varten. > tiedosto > tallenna nimellä > tallenna muotoon desktop cutting plotter (autoCAD DXF R14)(*.dxf)

Step 3: RDworks

Tuo kuvat RDworks ohjelmaa. > file > import > valitse haluamasi tiedosto > open

Piirrä kaksi 295 mm x 245 mm kokoista suorakulmiota vierekkäin. > vasemmalla neliön muotoinen työkalu (Rectangle) > piirrä neliö > aseta mitat korkeus 245 ja leveys 295 > toista viereen

Sommittele palat ne niin, että ne mahtuvat suorakulmion sisään.

Piirrä 1,5 mm halkaisijaltaan oleva ympyrä jokaisen kuvan keskelle ruuvia varten. > valitse vasemmalta soikea piirtotyökalu (ellipse) > piirrä ympyrä > aseta korkeudeksi 15 ja leveydeksi 15

Aseta suorakulmioiden, 1,5 mm ympyröiden sekä palojen reunojen leikkuuarvo > klikkaa viivat aktiivisiksi > valitse vasemmalta alakulmasta niiden väriksi punainen > tuplaklikkaa oikealta yläreunasta punaista palkkia > Valitse kohdasta processing mode toiminto cut > aseta leikkuuarvoiksi kohtaan MinPower (%)-1 luku 15, MaxPower(%)-1 luku 15, Speed (mm/s): luku 35.

Aseta kuvien kaiverrusarvo > valitse kuvien ääriviivat aktiivisiksi > valitse vasemmalta alakulmasta niiden väriksi sininen > tuplaklikkaa oikealta yläreunasta sinistä palkkia > alitse kohdasta processing mode toiminto scan > aseta kuvien kaiverrusarvoiksi speed(mm/s): 400 sekä MaxPower(%)-1 ja MinPower(%)-1 luku 15.

Muokkaa työjärjestys niin, että ensin tulee kaiverrus, sitten ympyröiden leikkuu, palojen reunojen leikkuu ja lopuksi suorakulmioiden leikkuu. Järjestystä voit vaihtaa oikealta ylhäältä raahaamalla sininen palkki punaisen yläpuolelle.

Step 4: Laserleikkuri

Käynnistä laite ja kohdepoisto.

Tuo RDworksista kuva laserleikkurille. > oikealla alakulmassa download > leikkurin näppäimistä enter. Kuvan pitäisi ilmestyä leikkurin näytölle.

Aseta vaneri laserleikkuriin.

Tee korkeudensäätö. aja punainen rasti vanerin päälle nuolinäppäimillä > Enter > z/u > auto focus

Tarkista, että vaneri on oikeassa kohdassa. > nuolinäppäimillä punainen rasti aloituskohtaan > origin > frame

Aloita työstö > Start

Kun laite on tehnyt työn, odota hetki kunnes suurimmat savut ovat pois ja voit avata kannen.

Poista työ.

Sammuta laite.

Step 5: 3D Mallintaminen

Käytä Tinkercad ohjelmaa tapin mallintamiseen. > new > 3D design

Valitse oikealta cone muoto. Aseta korkeudeksi 14 mm, alaosan leveydeksi 12 mm ja yläosan leveydeksi 8 mm.

Valitse oikealta cylinder reikä muoto. Aseta sen halkaisijaksi 1,5 mm.

Keskitä se kappaleen keskelle ja 3 mm korkeammalle, jotta reikä ei näy palapelissä. Yhdistä muodot.

Tallenna mallinnus > paina oikealta yläkulmasta > export > .STL

Step 6: Ultimaker Cura

Avaa ultimaker cura ohjelma. Valitse ultimaker 3 > next > finnish

Tuo mallinnus ultimaker cura ohjelmaan. >file > open File(s) > Downloads > valitse haluamasi tiedosto > open

Monista tappi viideksi. > paina tappia hiiren oikealla > multiply selected > number of copies 4 > ok

Tallenna muistitikulle > Slice > Save to disk > tallenna muistitikulle

Step 7: Ultimaker 3

Tuo 3D mallinnus Ultimakerille muistitikulla. Katso että käytät PLA muovia.

Tässä vaiheessa kestää noin 1 tunti 15 minuuttia.

Tarkista, että virtajohto on kiinni seinässä > kytke virta laitteen takaa sekä kohdepoisto

Valitse valikosta material/printcode (valikossa pääsee liikkumaan pyörittämällä valintakytkintä. "enter" = paina valintakytkin pohjaan.) > Materiaali 1 > load > select material

Aseta muistitikku tulostimeen > print > valitse tulostettava tiedosto > laite lämpenee automaattisesti ja tekee automaattisen kalibroinnin > laite aloittaa tulostuksen kun se on valmis.

Muista antaa laitteen jäähtyä ennen kuin poistat tulostuksen ja putsaat laitteen.

Step 8: Makecode

Vaiheet 8-10 liittyvät elektroniikkaosuuteen. Sen tarkoituksena on valita satunnaisesti jokin palapelin kohta, johon tulee sijoittaa oikea palanen. Mikäli tämän osuuden tekee, pitää palapelin pohjaan tehdä matala lokero, jonka sisälle tulee microbit, paristot ja johdot. Lokeron tekemiseen ei ole erikseen ohjetta, vaan ohjeistan ainoastaan, miten elektroniikkaosuus sekä ohjelmointi tehdään. Mikäli elektroniikkaosuuden tekee pitää lapapeliin myös tehdä reiät, joista led tulee esiin. Reiät kannattaa tehdä laserleikkaus vaiheessa.

Koodi, jolla jokin valo valikoituu on manuaalisesti ohjelmoitu, eli vaikka valo arpoutuu näennäisesti, sillä on todellisuudessa aina sama kaava.

Kirjoita selaimeen makecode.microbit.org tee kuvanmukainen koodi. Voit säätää aikoja haluamallasi tavalla, jolloin aika palan asettamiseen kasvaa tai pienenee.

Liitä microbit koneeseen usb johdon avulla. Paina sivun vasemmasta alalaidasta "lataa". Mene tietokoneen tiedostoihin ja siirrä lataamasi tiedosto microbitille.

Step 9: Liimaus

Liimaa puuliimalla yhteen pohja ja kappale josta palat on leikattu. Laita palat puristimien väliin.

Jos teet elektroniikkaosuuden, liimaa myös laatikko kasaan. Muista jättää pohja liimaamatta, jotta elektroniikan asennus ja huolto onnistuu.

Step 10: Juottaminen Ja Ledien Kiinnitys

GND > Maadoitus

Output 0 > vihreä valo

Output 1 > sininen valo

Output 2 > valkoinen valo

Output 14 > punainen valo

Output 16 > keltainen valo

Juota ledit kiinni hyppylankojen avulla kytkentäkaavion mukaisesti. Liimaa ledit niille tarkoitettuihin reikiin. Aseta paristo paristokoteloon.

Step 11: Maalaus Ja Pintakäsittely

Maalaa palat haluamallasi tavalla. kun ne ovat kuivat, voit pintakäsitellä palat sekä liimaamasi pohjan spraylakalla. Anna lakan kuivua ja käsittele samoin toinen puoli.

Step 12: Tappien Kiinnitys

Kiinnitä Ultimakerilla tekemäsi tapit paloihin ruuvilla. Tee ensin palan nurjalle puolelle ruuvin kantaa varten pieni upotus. Tappi kannattaa laittaa kevyesti höyläpenkkiin kiinni, jotta ruuvaaminen onnistuisi helpoiten.

Step 13: Tuntirakenne

Opetusjakson kesto 22 tuntia. Opetus pidetään yhdellätoista kahden tunnin opetuskerralla. Työtä voi eriyttää oppilaan taitotason mukaan esimerkiksi lisäämällä tai vähentämällä paloja tai tekemällä tapeista erilaisia tai käyttämällä valmiita tappeja.

1.Opetuskerta:

Ensimmäisellä opetuskerralla käydään läpi arvioiti, tavoitteet, aikataulu sekä projekti. Oppilaat saavat itse suunnitella, millaisen palapelin he tahtovat tehdä. Suunnittelun apuna voi käyttää kirjoja, nettiä, kyniä ja paperia. Oppilaat tekevät harjoituksia kytkennöistä, jos aikaa jää.

2.Opetuskerta

Opettaja käy koko luokalle läpi Inkscape ohjelman perusteet. Tuodaan kuvat wordiin tai suoraan Inkscape ohjelmaan riippuen siitä, pitääkö kuvasta poistaa tausta tai muuten muokata. Oppilaat jatkavat kytkentäharjoituksia jos saavat Inkscapella kuvat valmiiksi.

3.Opetuskerta

Opettaja käy koko luokalle läpi RDworks ohjelman perusteet. Kuville tehdään siellä tarvittavat muutokset ja asetetaan leikkuu- sekä kaiverrusarvot. Tutustutaan pienissä ryhmissä laserleikkuriin. Leikataan ja kaiverretaan osat.

4.Opetuskerta

Tutustutaan koodin tekemiseen. Oppilaat tekevät koodin, jolla valo vaihtuu. Jos viime kerralla ei ole ehtinyt tehdä laserleikkurilla paloja, tehdään ne ensin valmiiksi.

5.Opetuskerta

Harjoitellaan juottamista. Opettaja kertoo yhteisesti juottamisesta. Osa oppilaista aloittaa ledien juottamisen.

6.Opetuskerta

Jatketaan juottamista. Oppilaat aloittavat myös palojen maalaamisen, jos juottaminen on valmis tai juotosasema ei ole vapaana.

7.Opetuskerta

Opettaja käy koko luokalle läpi Tinkercad ohjelman käytön. Oppilaat mallintavat tapit. Palojen maalaus jatkuu. Opettaja käy pienryhmissä läpi Ultimaker 3 tulostimen käytön sitä mukaa kun oppilaat tarvitsevat sitä.

8.Opetuskerta

Oppilaat jatkavat mallintamista ja 3D tulostusta. Palapelin pohja liimataan kasaan.

9.Opetuskerta

Jos palat on maalattu ja kuivat, voi aloittaa pintakäsittelyn.

10.Opetuskerta

Töiden viimeistelyä. Tehdään viimeiset pintakäsittelyt ja kiinnitetään tapit.

11.Opetuskerta

Viimeistellään työt. Jokainen työ esitellään. Oppilas arvioi omaa oppimistaan ja työskentelyään. Lisäksi jokainen tekee vertaisarvioinnin yhden luokkalaisensa työstä ja työskentelystä. Lopuksi opettaja arvioi oppilaan työn, työskentelyn ja oppimisen.