tuotesuunnittelu

VALOKUVIA LASERILLA

Valokuvakaiverrus on yksi mielenkiintoinen lasertyöstön soveltamistapa. Se onnistuu käytännössä kaikilla peruskoulukäytössä olevilla laserleikkureilla. Leikkureita on kuitenkin tekniikaltaan ja tehoiltaan paljon erilaisia, joten eri materiaaleille sopivia työstöarvoja ei voida yleispätevästi taulukoida. Parhaan kuvanlaadun, eli sopivien työstöarvojen löytäminen omalla laserilla vaatii jonkin verran testaamista.

Kuvien esikäsittelyyn löytyy erinomainen online-sovellus, jolla valokuvien esikättely onnistuu helposti. Pienellä harjoittelulla on mahdollista päästä ”ammattimaiselle” tasolle.

ImagR

ImagR on sivusto, jonka ilmaisohjemalla pärjää hyvin peruskoulukäytössä. Selainpohjaisena ohjelmana se sopii myös Chromebook-käyttöön.

Ilmaisversiolla onnistuu seuraavat asiat:

Valokuvan käsittely eri laserlaitetyypeille ja eri materiaaleille soveltuviksi
Laserleikkurin tarkkuuden määrittely
Palapelien tekeminen
Kuvamaskien tekeminen
Kuvan paloittelu useampaan osaan. Esim. ruutuikkuna.
Taustan poisto
Kuvien muuntaminen sarjakuvamaisiksi
Kuvan vektorointi

Tässä tutoriaalivideo perustason kuvankäsittelyyn koulujen ehkä yleisimmälle yhdistelmälle, eli Co2-laserille ja koivuvanerille.

Maksullisessa versiossa on seuraavia etuja:

Ääriviivan määrittäminen kuvasta
Kuvakoon kasvattaminen laskennallisesti interpoloimalla
Enemmän ja kehittyneempiä algoritmeja valokuvien käsittelyyn
Omien maskien teko
Ei mainoksia
Nopeampi toiminta

Materiaaleja

Valokuvakaiverrukseen voidaan käyttää monia materiaaleja. Tässä listaus yleisimmistä:

Puu
Akryyli
Nahka
Lasi
Korkki
Valkoinen laatta
Musta liuskekivi
Anodisoitu alumiini

Puu on helpoimmin saatavissa ja ihan tavallinen koivuvaneri on ihan toimiva materiaali valokuvakaiverrukseen. Kuvan kontrasti saattaa jäädä pieneksi, mutta sitä voidaan parantaa helpolla ruokasoodaliuoskäsittelyllä seuraavasti.

Sekoita liuos, jossa on 1 osa ruokasoodaa ja 10 osaa vettä
Kastele puun pinta liuoksella ja anna kuivua
Jos haluat sileämmän pinnan ja terävämmän kuvan, niin hio pinta esim. P240 karkeudella sileäksi. Muista hiominen puun syiden suuntaisesti.
Kastele pinta uudelleen liuoksella.

Tässä vielä joitain testejä eri materiaaleista siitä miten ImagR muuttaa kuvan eri materiaaleille. Oman laserin tarkkuuden optimointi oli näitä työstettäessä vielä tekemättä.

Ennen kuin aloitat

Kuvan tarkkuuden ja työstönopeuden kannalta on tärkeä määritellä oman laserin maksimitarkkuus sivustolta löytyvän SCAN GAP- ohjeen mukaan ja käyttää sitä kuvamuunnoksissa. Tässä linkki SCAN GAP-ohjeessa mainittuun RAMP TEST:iin. Säädä myös laserin CAM-ohjelman kaiverrusparametrit samaan lukemaan testituloksen kanssa. Kuva kannattaa myös ehdottomasti pienentää ImagR:issa juuri haluamaansa kokoon. Näin CAM-ohjelman kuvan prosessointiin ja itse kaiverrukseen ei mene turhaan ylimääräistä aikaa.

Kaiverrukseen sopivat työstöarvot riippuvat laserin tehosta, materiaalista ja halutusta lopputuloksesta. Koulullamme on 65 watin Co2-laser. Valokuvakaiverruksessa hyväksi havaitut aloitustyöstöarvot sillä ovat: teho 15% ja nopeus 400mm/s.

Lisää materiaalia lasertyöstöön liittyen löytyy sivuston materiaalipankista.

Jouni Karsikas

Muotoilua ja sähköoppia: Uuden teknoluokan ensimmäiset kosketukset teknoprojekteihin

Syksyllä 2021 Rajakylässä aloitti jälleen uusi innokas teknoluokkalaisten porukka. Alkuun käytimme paljon aikaa ryhmäytymiseen ja toisiimme tutustumiseen, koska luokan oppilaat tulivat yhteen useammasta eri ryhmästä oman halukkuutensa myötä. Lähdimme uuden porukan kanssa tutustumaan lukuvuoden sisältöihin ja tavoitteisiin lukuvuosisuunnitelman kautta, jota esiteltiin myös oppilaiden huoltajille. Muutoksia aikatauluihin ja sisältöihin on jonkin verran tullut, mutta silti suunnitelma toimii hyvänä pohjana väliajoin tehtävälle yhteiselle tarkastelulle siitä, mitä olemme jo oppineet ja mitä seuraavaksi on luvassa. Luokkaamme saatiin oppilaiden avuksi myös luokan maskotti Bob-hirvi, jonka valintaan ja nimeämiseen oppilaat pääsivät osallistumaan yhdessä tuumin.

Muotoiluun perehdyimme ensin pienemmän projektin kautta pohtimalla ja tutkimalla paperilennokkeihin liittyviä fysiikan lainalaisuuksia ja muotoilua. Liikkeelle lähdettiin katsomalla Pommijätkien video, jossa tutkittiin ja testattiin, miten lennokki saadaan lentämään mahdollisimman pitkälle ja miten lennokki pysyisi mahdollisimman pitkään ilmassa. Pommijätkien innoittamana mekin pohdimme, rakentelimme, testasimme, parantelimme, viimeistelimme ja lopulta kisasimme paperilennokeilla kahdessa sarjassa: Pisimmälle lentävät ja pisimpään ilmassa pysyvät lennokit. Hauska tapa oppia uutta yksinkertaisin välinein ja materiaalein, kokeilepa sinäkin!

Vuoden pimeimpään aikaan aloimme pohtia, kuinka saamme valoa ja tunnelmaa luotua pimeyden keskelle. Auringonvaloa joudutaan korvaamaan valaisimilla, joita mekin aloimme yhdessä suunnittelemaan. Aluksi perehdyimme sähköopin perusteisiin tutkimalla suljettua ja avointa virtapiiriä sekä LEDin, vastuksen ja USB-johdon toimintaideaa. Tämän jälkeen suunnittelimme valaisimen muotoilua erityisesti pleksin muotoilun ja valon (LEDin) värin näkökulmasta. Tässä projektissa hyödynsimme hyvin havainnollista Karoliina Nauhan tekemää työohjetta Design-valaisimesta sovelletusti.

Suunnittelun jälkeen aloitimme työn tutkimalla valaisimen virtapiiriä ja juottamalla tarvittavat komponentit toisiinsa. Valaisimia varten tuotiin kodeista tarpeettomia USB-johtoja ja -laitteita (esim. hiiriä ja latureita) virtalähteeksi. Elektroniikkaosuuden jälkeen teimme valaisimien jalustat puusta käsityötuntien yhteydessä. Pleksin oppilaat piirsivät itse tekemänsä suunnitelman mukaisesti, tarvittavia mittavälineitä käyttäen ja viimeistelivät opettajan sahaamat pleksiosat ennen valaisimien kokoamista. Valmiit valaisimet koottiin luokkaan ja yhtenäiseksi valoteokseksi vielä ennen kotiin viemistä.

Oppilaat pääsivät myös arvioimaan omaa oppimistaan ja onnistumistaan lyhyen itsearviointilomakkeen kautta luokkamme TEAMSissa. Oppilaiden vastauksista kävi ilmi, että valaisimen suunnitteluun ja lopputulokseen oltiin hyvin tai erittäin tyytyväisiä. Oppilaat kertoivat oppineensa mm. sähköopin perustaitoja, tinaamista sekä puun ja pleksin käsittelyä. Kehitettävää vielä osan mielestä oli pleksin muotoilussa tai LEDin värivalinnassa. Huomasimmekin, että toisen väriset LEDit eivät hohtaneet niin kirkkaasti valoa kuin toiset, joka on syytä huomioida, kun tällaista työtä teemme jatkossa. Tulevista projekteista kysyttäessä oppilaat toivoivat esimerkiksi robotiikkaan, ohjelmointiin ja peleihin liittyviä juttuja, joita meillä onkin tulossa jo tänä keväänä. Seuraavaksi alamme valmistautumaan Innokas-verkoston robotiikka- ja ohjelmointiturnaukseen, joka järjestetään tänä keväänä etänä. Pysykää siis kuulolla!

Arto Hietapelto

Toolcamp Sneak Preview

No nyt! Vihdoin Toolcamp-keksinnöt ovat sellaisessa vaiheessa, että niitä uskaltaa hieman väläyttää! 5A-teknoluokan keksijöiden tekeminen oli innokasta, tehokasta ja taitavaa. Onnistunut työskentelyprosessi näkyy myös näissä valmiissa prototyypeissä. Luokassa syntyi lähes käden käänteessä seuraavat upeat innovaatiot:

Valaiden suojelualue
Roskarobotti
The MathApp -matematiikkasovellus
Muovinkeräysalus
Metsän parantaja -maatalousrobotti
Vesipussi -roskankerääjä

Oppilaat äänestivät näistä kolme edustamaan luokkaa Toolcamp tapahtumaan. Tervetuloa yliopistolle ensi viikolla kurkkaamaan näitä maailmaa muuttavia keksintöjä ja niiden taitavia tekijöitä.

Toolcamp in the making

Steam Oulun Toolcamp-teemapäivä lähestyy. Rajakylän teknoluokkalaiset ovat tarttuneet haasteeseen. Koulun STEAM-tilassa valmistuu keksintöjä, joiden tarkoitus on muuttaa maailmaa. Näprääminen, värkkääminen, rakentelu ja kokeilu ovat tosin tässä projektissa olleet vain pieni osa prosessia. Suurin osa ajasta on käytetty YK:n kestävän kehityksen tavoitteiden tutkimiseen, niihin liittyvään tiedonhakuun ja ideointiin. Koko maailmaa ei voi parantaa kerralla. Siksi jokainen Toolcamp-tiimi valitsi yhden haasteen, johon tarttua. Vesistöt, ihmisoikeudet, ruoka, metsät… Lähiviikkoina tullaan näkemään ainakin näihin osa-alueisiin liittyviä keksintöjä.

Alla pieniä makupaloja matkan varrelta.

Esihistoriallista metsästystä

Metsästäjä-keräilijäkulttuureissa kädentaidot ja teknologinen ongelmanratkaisutaito ei ollut pelkkä painotus, vaan elinehto. Perämeren kivikautiset metsästäjät toistelivat toisilleen päivittäin: ”Joka ei ansoja rakenna, sen ei syömänkään pidä” ja ”Ansaton mies on kuin kettu käpälälaudassa”.(Lähde epäselvä!!).

Rajakylän 5A-teknoluokkalaiset eläytyivät näiden muinaisten esi-isiemme karuun elämään ja rakensivat omia versioitaan yksinkertaisista ansoista. Oli ilo huomata, että suunnittelutaitoa ja teräviä hoksottimia löytyy myös nykyajan nuorilta metsästäjiltä. Jos Kierikin bussi hajoaisi jonnekin Yli-Iin metsiin, ravinto ei loppuisi kesken.

Nelosten älyvalohaaste

(Briefly in English below.)

4A -teknoluokka osallistui marraskuussa Innokas-verkoston älyvalohaasteeseen, jossa oppilaiden tehtävänä oli suunnitella ja toteuttaa valoa tuottava arjessa hyödyllinen asuste. Haasteen aikana perehdyimme e-tekstiileihin ja Microbit-alustojen ohjelmointiin. Oppilaat työskentelivät pienissä ryhmissä ideoiden, suunnitellen ja lopulta valmistaen oman älyvalon.

Projekti poiki hienoja arjen innovaatioita, kuten led-rusetin, valomaskin, valaisevan kaulahuivin, loistavan Suomen lipun, led-pipon, valohiusdonitsin sekä älyrepun, jossa ledit syttyvät automaattisesti hämärän saapuessa. Projekti innosti oppilaita luovaan ajatteluun, rohkeaan kokeiluun e-tekstiilitarvikkeiden kanssa sekä uuden tuottamiseen yhteisöllisesti. Älyvalohaasteen aikana opittiin niin tuotesuunnittelua, koodausta, sähköoppia, tiimityöskentelyä kuin luovaa ongelmanratkaisua. Ja kuinka palkitsevaa olikaan rupeaman päätteeksi nähdä omat valmiit ja toimivat tuotteet.

Esimerkkejä älyvalohaasteen lopputuloksista: älyreppu, valopipo sekä led-rusetti

4A ope Essi

FOURTH GRADERS PARTICIPATE IN ’INTELLIGENT LIGHT’ CHALLENGE

Pupils in technology-oriented class participated in a challenge by Innokas-network in which the task was to design and implement a light that helps people in their everyday life. Pupils got various e-textile components and Microbits that they could utilize in their project. Pupils worked as a groups of three, and they were free to brainstorm the product they wanted to work with. Various innovative ideas were presented, and the groups decided the final solution. In the end, groups made prototypes of e.g. intelligent backpack, led-tie and led-hat. During the project, pupils were learning various skills like problem-solving, collaboration, coding and product design. After the project it was great to see pupils’ happy faces when they got their products to work like they had planned.

9.-luokan projekteja

Koulumme ensimmäinen teknoporukka päättää peruskoulunsa ja suuntaa syksyllä kohti uusia haasteita. Tienraivaajien osa ei ole aina ollut helppo, mutta monenlaista on varmasti opittu ja yläkoulun edetessä on valmistunut hienoja projekteja, joista tässä pari.

Humbucker-Single coil -Single coil

Vaihdoin sähkökitarani tallamikiksi kaksikelaisen, mutta myös yksikelaiseksi puolitettavan mikin, Seymour Duncanin Little 59 -mallisen stratocasterin tallamikin. Jotta mikin voisi puolittaa, tarvittiin myös uusi potikka/volume-kytkin. Kyseessä on siis niin sanottu HSS-kytkentä (Humbucker-Single coil-Single coil). Homma oli yllättävän haastava: juotoksia oli monia, ja ne täytyi tehdä pienessä tilassa. Erityisesti ongelmia tuotti ground-piuhojen juottaminen potikan kapeaan kylkeen. Itselläni ei mikkien vaihdosta ollut myöskään aiempaa kokemusta. Ongelmista huolimatta mikki saatiin toimimaan heti ensimmäisellä yrityksellä, ja homma pelittää.

Humbuckerin (eli kaksikelaisen mikin) ja yksikelaisen mikin ero on se, että yksikelaiset mikit tyypillisesti kuulostavat kirkkaammilta ja terävemmiltä, ja niissä yleensä on enemmän attackia kuin kaksikelaisissa. Ensimmäiset kitaramikit olivat tosiaan yksikelaisia, ja Stratocaster-mallisissa kitaroissa (kuten omassani) on yleensä yksikelaiset mikit. Kaksikelaiset yleisesti kuulostavat lämpimämmiltä ja täyteläisimmiltä, sekä niissä on enemmän inputia kahden käämin vuoksi (mikkien toiminta perustuu siis sähkömagneettisen induktioon). Kaksikelaisissa on myös vähemmän huminaa suhteessa inputiin, koska käämit ovat kytketty vastavaiheisesti, eli toisen kelan napaisuus on käänteinen suhteessa toiseen. Vaihtamalla kitaran, jossa kaikki mikit ovat yksikelaisia, tallamikiksi humbuckerin, kitaraan saa enemmän monipuolisuutta ja erilaisia saundeja. – Otso Kotila –

Videolla demo mikkien soundierosta

2. Pyörän uusi elämä

Koululle tarjotaan ajoittain lahjoituspyöriä kunnostettaviksi. Tässä projektissa laadukas, mutta jo hetken aikaa vähemmällä käytöllä ollut Crescentin maasturi syntyi uudelleen sinkulana, eli yksivaihteisena pyöränä. Pyörän joustokeula oli ruostunut jumiin, liikkuvat osat kaipasivat huoltoa ja väritys päivittämistä. Konstan ideana olikin tehdä pyörästä mahdollisimman kevyt ja tyylikäs.

Projekti alkoi pyörän purkamisella sekä rungon ja osien hiomisella ja maalaamisella. Maaleina käytettiin Mastonin Decorative-sarjan maaleja, joilla osiin saatiin kullan kiiltoa ja metallinhohtavaa mustaa. Kaksi muuta isompaa kokonaisuutta oli uuden joustokeulan asennus ja 24-vaihteisen voimansiirroon muuttaminen yksivaihteiseksi. Varsinkin voimansiirto aiheutti hieman harmaita hiuksia. Lopulta ketjunkiristysongelma ratkaistiin jättämällä alkuperäinen takavaihtaja kiristimeksi, se vain lukittiin oikeaan asentoon. Lisäksi takahammasrataskasetista rälläköitiin ylimääräiset hammasrattaat pois rumentamasta. Näin Crescent sai uuden elämän lisääntyneellä katu-uskottavuudella.

oznorCOQR_vivi

ptr

Jouni Karsikas

3D, valot ja ”vastukset”

Yhtenä seitsemännen tekonluokan aiheena oli tänä talvena 3D-mallinnuksessa harjaantuminen ja 3D-tulostimien käytön parempi haltuunotto. Tämä toteutettiin pienellä projektilla, jossa oppilaat suunnittelit oman pienen yö-/koristevalon. 3D-mallintaminen suoritettiin SketchUpilla ja tulostamisessa materiaalina käytettiin pääosin valkoista PLA:ta.

Valonlähteenä käytettiin erivärisiä superkirkkaita ledejä, joista osa oli vaihtuvavärisiä sateenkaariledejä tai kynttilänliekkiä matkivia loimuledejä. Samalla opittiin ledin etuvastuksen laskeminen. Sähköt ledeille saatiin USB-piuhalla.

Joukossa oli loistavia ideoita ja tässä muutamia parhaita toteutuksia. Joku saattaa tunnistaa Seinäjoelta lötyvää Aallon arkkitehtuuria oikeanpuoleisesta kuvasta.

oznorCOQR_vivi

seg_vivi

Tuotemuotoilulla valoa ja tunnelmaa pimeyden keskelle

Palataanpa talveen ja aikaan, ennen etäopetusta. Talven pimeimpinä kuukausina me Pohjoisen asukit kaivataan lisää valoa ja tunnelmaa kaamoksen keskelle. Onneksi tekno-kolmoset eivät jääneet tästä neuvottomaksi, vaan yhdistivät voimansa ja aloittivat tuotesuunnitteluprosessin tunnelmallisten led-valaisinten loihtimiseksi. Materiaalina puu on meille suomalaisille tärkeä materiaali ja skandinaavisen muotoilun avainmateriaali, joten valaisimen rungon materiaaliksi valikoitui puu. Yhdistimme tuotteen työstämisen käsityöoppiaineeseen, jossa oppilaat pääsivät samalla tutustumaan puun työstämisen alkeisiin. Myös valaisimen elektroniikkaosa oli sopiva elektroniikan alkeiden opetteluun ja tuki sähköopin perusteiden hahmottamista.

Valaisimen rakenne ilman pleksiä päältä kuvattuna

Valaisimeen saadaan sähkövirta USB-johdon kautta. Lisäksi siinä on käytetty superkirkasta lediä sekä sille sopivaa vastusta. Valaisimen kotelona toimii kahdesta lankunpätkästä muodostettu kuutio, joiden väliin on rimojen avulla saatu tila ledille ja johdolle. Led heijastaa valoa akryylilevyn välityksellä, joka on sijoitettuna kotelon päälle. Tarkemmat ohjeet valaisimen tekoon löydät dokumenttikansiosta.

Käsityöoppiaineen lisäksi valaisinprojektissa hyödynnettiin kuvataiteen tunteja suunnitteluun ja tekniseen piirtämiseen. Lisäksi projektia käsiteltiin yrittäjyyskasvatuksen näkökulmasta tutustumalla yritysten toimintaperiaatteisiin ja tuotteiden valmistusprosessiin sekä suunnittelemalla oma yritys ja logo oman valaisimen ympärille. Valaisimet olivat esillä myös koulun joulujuhlassa, tuomassa valoa ja iloa juhlakansalle.

Tunnelmaa joulujuhlaan

Myös 5. luokan käsityötunneilla ollaan oltu tuotemuotoilun ja valaisinten suunnittelun äärellä. Töissä on hyödynnetty uudempaa teknologiaa perinteistä käsityötä kuitenkaan unohtamatta. Valaisinten valoa heijastavat kuvioinnit oppilaat suunnittelivat Inkscape-vektorigrafiikkaohjelmalla ja työstivät lasertyöstökeskuksella. Rungossa oppilaat syvensivät puuntyöstön taitojaan harjoittelemalla jiiriliitoksen tekoa sekä viimeistelyä konein ja eri hiomakarheuksin. Kotelon sisällä on 4,5 voltin paristolla ja kahdella superkirkkaalla ledillä toimiva valaisinosa, mutta koteloon on helppo soveltaa oppilaan taidoista ja luokka-asteesta riippuen myös muunlaisia elektroniikkatoteutuksia. Pimeässä huoneessa valaisimen aukoista tunkeutuva valo luo mystisiä heijastuksia huoneen seiniin. Oppilaiden rajaton luovuus, erilaisten suunnitteluelementtien persoonallinen yhdistely sekä eri teknologioiden soveltaminen sai aikaan näyttävän Kajo-valaisin tuotesarjan, joista kiitos kuuluu innovatiivisille ja innokkaille designerinaluille vailla vertaa.

Kevään ryhmäläisten viittä vailla valmiita koteloita odottelemassa led-osan rakentamista ja oppilaiden paluuta kouluun.

Karoliina Nauha

Irti arjesta arjen teknologialla

Rajakylän koululla järjestettiin viime viikolla Innokas-verkoston Arjen teknologiaa -koulutuksen lähitapaaminen. Ensimmäisen päivän ajan opettajat opiskelivat Micro:bitin ja Adafruit Circuit Playgroundin käyttöä ja toisena päivänä heidän taitonsa punnittiin. Innovaatioprosessi-tehtävässä osallistujien piti valita hahmo, jolle he rakentavat keksinnön. Kullervon ongelmana on jatkuva epäonni ja synkkyys, Roope Ankalla ei ole koskaan riittävästi rahaa ja Darth Vaderilla… No, varmaan hänelläkin on ongelmansa.

Nämä henkilöt saivat ratkaisuja ongelmiinsa mitä odottamattomammilla tavoilla! Mummorobotti, Kullervon ruoka-automaatti, Roope Ankan rahantuplaaja, Ystävänalle ja Diskoservoraippa ovat keksintöjen A-luokkaa.

Opettajat ovat jo palanneet kouluihinsa. Mielenkiintoista nähdä, millaisia kutkuttavia keksintöjä heidän luokissaan syntyy kevään aikana!