3d-suunnittelu

Talo Masalle

Neljän päivän intensiivisen työskentelyn jälkeen viitosluokkalaiset saivat viimein valmiiksi talon luokan lemmikki-triceratopsille, Masalle. Talossa on viisi huonetta: Makuuhuone, olohuone, sauna, discohuone ja lääkärihuone. Näillä luulisi yhden liitukautisen jättiläisen pärjäävän.

Huoneiden sisustus on tyrmäävä, mutta parasta talossa on automaattiset järjestelmät: Kun ohjain-Micro:bitin A-painiketta painaa, lähtee radiosignaali huoneissa oleviin Micro:biteihin, jotka käynnistävät automaattisia järjestelmiä: Discotilassa läpinäkyvän akryylilattian alla pyörivät ledit sateenkaareen kaikissa väreissä. Makuuhuoneen ovi aukeaa servomoottorin avulla ja olohuoneen kattokruunu alkaa hohtaa punaisena. Niin, ja tietenkin myös kiuas tärähtää päälle!

Suuret kiitokset LET-maisteriohjelman opiskelijoille hienosta projektista! Näitä lisää! Lähetetäänkö seuraavaksi Masa avaruuteen? Vai mitä keksitään? Kalautetaan viisaat päät lujasti yhteen!

Artikkelikuva: Wikimedia Commons

Mainokset

Palvelumuotoilua OP:n tapaan

Eilen teknoluokat saivat vieraakseen mielenkiintoisen henkilön: Jaana Paananen OP:n tuotekehityslaboratoriosta kertoi, millaisessa ympäristössä yrityksen parhaat ideat ovat syntyneet. Tutustuimme mm. OP-kulku ja Pivo Junior-palveluihin, jotka molemmat on tuotettu Jaanan työpaikalla. Hän piti erityisen tärkeänä, että tuotteiden ja palvelujen suunnittelijat kuuntelevat käyttäjiä ja asiakkaita.

Vierailun parasta antia, ainakin viitosluokkalaisille, olivat Jaanan ajatukset oppilaiden korvakoruprojektista. Oppilaat ovat suunnitelleet omia korvakorumalleja, joita myydään luokkaretkirahaston kartuttamiseksi. Jaanan inspiroimana viitoset alkavat tammikuussa rakentaa erilaisille asiakasryhmille kohdennettua mainontaa ja pyöräyttää myynnin voluuminappulaa puoli kierrosta myötäpäivään. Kolmosluokkalaiset puolestaan saivat  hyviä eväitä tammikuun peliprojektia varten.

IMG_0771.jpg

 

Mehän ollaan niinku töissä täällä!

Näin intensiivistä projektia ei teknoluokassa olla vielä nähty. Joku oppilas kommentoikin, ettei tämä tunnu enää koululta vaan työltä, siis positiivisessa merkityksessä. Fiiliksen voi hyvin ymmärtää. Työskentely on ollut lähestulkoon ammattilaistasoa.

Luokan lemmikkidinosaurus, Masa tilasi meiltä talon ja taloon elämää helpottavia älykkäitä järjestelmiä. Mikäs siinä, teknoluokkalaiset tarttuivat toimeen ja suunnittelivat Oulun yliopiston LET-maisteriohjelman opiskelijoiden ohjauksessa taloon olohuoneen, makkarin, saunan, diskon ja ensiapuhuoneen. Mitäpä muuta 65 miljoonaa vuotta sitten elänyt Triceratops voisi enää toivoa!?

Ensimmäisen päivän työtunnit kuluivat ryhmäytymiseen, tiedonhankintaan, suunnitteluun, luonnosteluun ja töiden jakamiseen. Toisena ja kolmantena päivänä pyöräilimme ihan oikean työmatkan Oulun yliopiston FabLabiin, jossa huoneet valmistettiin laserleikkurilla. Sähköratkaisuja, älyä ja valoa saatiin aikaan Micro:biteillä, joka tässä vaiheessa syksyä on jo hyvinkin tuttu työkalu. Sisustusta ja huonekaluja rakennettiin rautakaupan näytepalamateriaaleista ja tulostettiin 3d-tulostimilla. Kun työskentely flow hiipui, lisää tehoja kerättiin kevyellä työpaikkaluonaalla yliopiston Subwayssa.

Miltä Masan talo näyttää? Se julkaistaan seuraavassa postauksessa. Alla vähän esimakua tulevasta.

Yrittänyttä ei laiteta…

”Hei! Yrityksemme on SuperBoys ja tässä on tuotteemme!”

”Etkö tykkää siivota? Ei se haittaa, koska TokoRobo tekee sen puolestasi.”

”Hybridimoottorilla varustellun skuuttimme huippunopeus on 100km/h.”

Eilen 4A:n rohkeat yrittäjät esittelivät upeat tuotteensa kuudennen luokan enkelisijoittajille. Vaikka esiintyminen oli monelle hyytävän jännittävä tilanne, ponnistus palkittiin. Jokainen yritys palkittiin reilulla rahasummalla. Lisäksi sijoittajat arvioivat kirjallisesti jokaisen yrityksen esitystä ja tuotetta, sekä antoivat suullista palautetta ryhmien toiminnasta.

Rajakylän MOK:kia, eli monialaista oppimiskokonaisuutta on jäljellä vielä kaksi päivää. Kaksi päivää on siis aikaa miettiä, mitä rahoittajilta kerätyllä summalla saadaan aikaan. Palkataanko työntekijä? Vuokrataanko toimitila? Jatketaanko tuotekehitystä? Panostetaanko mainontaan?

Kyllä! Mainontaan ainakin panostetaan, sillä maanantaina vieraaksemme saapuu todellinen mainonnan ja markkinoinnin asiantuntija, jonka opastuksella oppilaat pääsevät kuvaamaan omalle tuotteellensa vetävän mainosvideon. Siitä pian lisää!

Tuote ja sen syntytarina

Onko kotona varmasti turvallista? Mitä jos varas hiipii yöllä puutarhaan? Rajakylän teknoluokan 4A:n oppilaat ovat miettineet ratkaisun valmiiksi. Liiketunnistimilla ja kamera-ovikellolla varustettu kodin turvajärjestelmä suojaa kotisi hiiviskelijöiltä. Jos haluat tallettaa salasanoja ja käyttäjätunnuksia turvalliseen paikkaan, sormenjälkitunnistimella toimiva vihko on oiva ratkaisu. Myös robottisiivoojalle, lentopotkulaudalle ja erikoismoottorille voisi olla käyttöä nykyhetkessä ja tulevaisuudessa.

Tuotesuunnitteluprojektimme starttasi teknoluokille jo tuttu tuotesuunnittelun monitoimimies, Sipi Hintsanen. Sipin ajatukset ja käytännön esimerkit ideoiden luonnostelemisesta, muistikirjan käytöstä sekä idean jalostamisesta prototyypin kautta valmiiksi tuotteeksi oli varmasti inspiroiva aloitus. 4A on sittemmin laittanut potkurihatut pyörimään ja mietintämyssyt sauhuamaan. Idealamputkin ovat välkkyneet kiitettävästi.

Tuloksena on monta uutta hienoa ja maailmaa mullistavaa tuoteideaa, jotka esitellään ensi viikon perjantaina rahoittajille (6A:n oppilaat) suuressa rahoitustapahtumassa! Mitkä ideat lähtevät lentämään? Pian nähdään! Alla pari kurkistusta suunnitteluvaiheeseen…

 

5. luokan kaupunkiprojekti

Projektimme on edennyt kevään aikana siten, että tällä hetkellä asuintalot pihoineen sekä yhteinen puistoalue ovat nyt valmiina. Alla pari kuvaa tämän hetkisestä pienoiskaupungistamme. Aiemmista jutuista voitte lukea, kuinka tähän on päästy. Oppilaiden julkaisujen puolella on tarkempaa tietoa talojen rakennusvaiheista sekä puistoalueen rakentamisesta. Puistoalueen teossa käytimme hyödyksi myös Tinkercad-ohjelmaa ja 3D-tulostinta.

Ensi vuonna kaupunkiimme on tarkoitus lisätä ainakin sähkötekniikkaa ja viimeistellä kulkuväylät.

KaupunkiKaupunki2

 

 

 

 

 

 

 

 

– Arto

Avaimenperät Tinkercad-ohjelmaa ja 3D-tulostinta hyödyntäen

Teimme 5. teknoluokan teknisen työn ryhmän kanssa avaimenperät, jossa reunaehtona olivat seuraavat seikat:

  • 3D-tulostimellemme soveltuva koko ja muoto
  • Avainlenkille sopiva paikka
  • Itse tehty 3D-mallinnos

Työvaiheet olivat seuraavanlaiset:

  1. Suunnittele ja piirrä itsellesi mieluinen avaimenperä Tinkercad-ohjelmaa hyödyntämällä.
  2. Varmista, että työsi täyttää työlle annetut reunaehdot ja lataa valmis 3D-piirros muistitikulle.
  3. Opettajan avulla tulostetaan avaimenperät 3D-tulostimella.
  4. Hiomalla mahdolliset ylimääräiset purseet pois ja liimataan tarvittaessa erillään olevat osat yhteen.
  5. Viimeistely pienoismallimaaleilla maalaamalla.
  6. Kiinnitetään avainlenkki paikalleen.

Tässä kuva valmistuneista avaimenperistä:

Avaimenperät

– Arto

3D-tulostus peruskoulussa

Videokooste koulullamme toteutetuista 3D-tulostusprojekteista

3D-tulostus on yksi nopeimmin kehittyviä ja kasvavia valmistusteknologioita ja sen merkitys tulevaisuudessa tulee olemaan suuri. Gartnerin tutkimuslaitos rankkasi 3D-tulostuksen kolmanneksi tärkeimmäksi teknologiaksi 2014. Kyseessä on teknologia, joka tulevaisuudessa koskettaa jokaisen ihmisen elämää jollain tavalla, joten yleissivistyksenkin kannalta on hyvä tietää mistä on kyse.

3D-tulostuksen perustoimintaperiaate on kolmiulotteisen kappaleen rakentaminen kerroksittain ainetta lisäämällä. Kappale tulostetaan tietokoneella suunnitellun 3D-mallin mukaan. Toimivia materiaaleja on lukemattomia, mm. teräs, titaani, alumiini, monet muovit, lasi ja erilaiset komposiitit. (Lisää eri tulostustekniikoista ja materiaaleista, https://fi.wikipedia.org/wiki/Kolmiulotteinen_tulostus)

Tällä hetkellä 3D-tulostusta käytetään teollisuudessa ennen kaikkea tuotekehitysprojekteissa prototyyppien valmistukseen. Lisääntyvissä määrin sitä käytetään myös pienissä tuotantosarjoissa. Toisaalta tulostustekniikoiden kehittyminen mahdollistaa koko ajan uusia käyttökohteita. Airbusin uuden A350 XWB -konemallin ensimmäisessä lentovalmiissa koneessa on yli tuhat 3D-tulostimella valmistettua osaa.

Myös lääketiede on jo vuosia hyödyntänyt 3D-tulostuksen mahdollisuuksia mm. implanttien, proteesien ja yksilöllisten lastojen valmistuksessa. Itsekin tunnen useita henkilöitä, joilla on suussaan tulostettuja hampaita, jotka on asennettu esim. urheilutapaturmassa katkenneiden tilalle. Lisäksi voidaan tulostaa vaikkapa ihosoluja kerroksittain suoraan vakavaan palovammaan tai laboratoriossa toimivia verisuonia ja sydänlihasta. Visiot ovat hurjat mm. sisäelimien tulostuksen suhteen, mutta varmaa on, että tulevaisuudessa yhä useammalla meistä on kehossamme tulostamalla tehtyjä varaosia.

Rakennusteollisuus on myös ala, missä 3D-tulostuksella on valtavat mahdollisuudet. Nykyään voidaan betonista tulostaa jo kokonaisia taloja. Imatralainen yritys Fimatec on rakennustulostimien kehityksen kärkijoukoissa. Se on kehittänyt rakennustulostimen, joka tulostaa seinäelementtiin samanaikaisesti ulko- ja sisäseinää, eristettä ja asentaa raudoitukset.

Mitä hyötyä 3D-tulostuksen opettamisesta on ja mitä sen kautta voi oppia?

Tässä joitain asioita, jotka liittyvät 3D-tulostukseen ja sen avulla oppimiseen:
– Valtaosa kaikesta suunnittelusta tapahtuu nykyään tietokoneavusteisesti ja projekteissa oppilaat pääsevät siihen käsiksi 3D-mallinnuksen osalta
– 3D-mallinnus/kolmiulotteinen hahmottaminen
– geometria ja mittaaminen
– muotoilu
– materiaalitekniikka (muovit)
– erilaisia rakenteet ja lujuusoppi
– tutustuminen 3D-tulostuksen eri käyttösovelluksiin mm. teollisuudessa, lääketieteessä ja rakentamisessa

Alakoulun puolella 3D-tulostimet ovat olleet teknologiapainotteisten luokkiemme käytössä. Toteutettu on mm. kuviksen, äidinkielen ja teknisen työn yhteisprojekti, missä oppilaat käsikirjoittivat tarinan, suunnittelivat tarinan hahmojen ulkoasun sekä mallinsivat hahmot tietokoneella. 3D-mallit tulostettiin 3D-printterillä ja maalattiin, jonka jälkeen oppilaat tekivät hahmoilla animaatioelokuvan käsikirjoituksen mukaisesti. (https://rajakylatekno.wordpress.com/2014/04/09/suunnitelmasta-tuotteeksi/) Sama luokka on nyt viidennellä luokalla tekemässä kaupunkiprojektia, jossa oppilaat suunnittelevat kaupungin leikkikentille kalusteet, jotka sitten tulostetaan.

Yläkoulun puolella 3D-tulostusta on tällä hetkellä käytetty lähinnä teknisen työn opetuksessa. Seitsemännen luokan oppilaiden kanssa on harjoiteltu 3D-mallinnusta koruprojektin avulla. https://www.youtube.com/watch?v=MEcvuBwnKVM  Lisäksi 8.- ja 9.-luokan valinnaisissa on tehty osia oppilaiden omiin projekteihin. 3D-tulostusta voisi hyödyntää myös kuviksen muotoiluun liittyvissä tehtävissä. Tekstiilityössä puolestaan voisi tulostaa vaikkapa uniikit napit omaan asuun ja molemmissa edellämainituissa hyödyntää tulostettuja painolaattoja ja rullia.

Kaikki lähtee liikkelle 3D-mallinnuksesta. Peruskoulukäyttöön soveltuvia ilmaisia mallinnusohjelmia on jo useita. Tällä hetkellä käytämme 3.-5. luokilla selainpohjaista TinkerCad:ia ja siitä eteenpäin SketchUpMake-ohjelmaa. Tulostimien ohjausohjelmat kehittyvät nopeasti ja ovat jo sillä tasolla, että yläkoulun oppilaat pystyvät käyttämään niitä lyhyellä perehdytyksellä. Yksi ongelma koulukäytössä on monenlaiset asetusten säädöt, jotka eivät onnistu kuin pitkän kokemuksen kautta, mutta ne on sitten opettajan hallittava. Perusjuttuja pystyy tekemään melko helposti, mutta hastaavampien kappaleiden tulostaminen, tai eri materiaalin käyttö vaatii opettajalta aikaa perehtymiseen.

Tulostusnopeus voi olla joskus pullonkaula, mutta siinä auttaa useampi tulostin. Jos koko opetusryhmä tekee jotain tulostettavaa, on pedagogisesti järkevää on olla vähintään kaksi tulostinta, joita käytetään yhtä aikaa. Seiskaluokan koruprojektissa olen rajannut kappaleen kooksi 5x40x40mm. Keskimääräinen tulostusaika projektissa on ollut n.10 min, ja kahdella tulostimella työskentely on ollut sujuvaa. Isommissa projekteissa isompien kappaleiden tulostaminen vie helposti useita tunteja, joten tulostus käynnistetään tunnilla ja sitten tehdään jotain muuta projektiin liittyvää.

3D-tulostus on hyvä apu moneen tuotesuunnittelu- ja muotoiluprojektiin. Se mahdollistaa rakenteet, joita ei ole aikaisemmin pystynyt kouluympäristössä tekemään, kuten oppilaan itse suunnittelemat persoonalliset elektroniikan laitekotelot. Oppilaiden motivaatiotaso on myös ollut tulostusprojekteissa todella korkea. Kaiken kaikkiaan 3D-tulostus avaa kokonaan uuden ja mielenkiintoisen maailman.

-Jouni

http://www.lut.fi/documents/10633/335186/140512+Firpa+Annual+Meeting+2014+Mika+Salmi.pdf/3393d84c-4691-4774-90b2-0d0c844c14f1

http://www.tiede.fi/artikkeli/jutut/artikkelit/tulostin_printtaa_uuden_ihon

http://tieku.fi/teknologia/3d-tulostus/ennatys-uusi-lentokone-sisaltaa-tuhat-3d-tulostettua-osaa

http://www.mtv.fi/uutiset/kotimaa/artikkeli/imatralaislaite-on-ainoa-maailmassa-ja-saattaa-mullistaa-koko-rakennusteollisuuden/5197868

Koulumme tulostimet ovat suomalaisia Minifactoryn tulostimia.  http://www.minifactory.fi/verkkokauppa/tuote-kategoria/minifactory-3d-tulostin/

Muita koulukäytössäkin testattuja tulostinvalmistajia ovat mm. toinen suomalainen Prenta ja hollantilainen Ultimaker

 

 

Tuotesuunnittelu, 3D-tulostus ja hiekkavalu

Aloitimme syksyn seiskaluokkien teknisen työn opinnot opiskelemalla ilmaisen SketchUp -ohjelman käyttöä.  SketchUp on helpostiomaksuttava 3D-mallinnusohjelma, ja kätevä apu tuotesuunnittelussa. Nopeimmat oppivat ohjelman käytön kahdella kerralla (6x45min), siten että pystyvät itsenäisesti käyttämään ohjelmaa tuotesuunnittelussa.

Jatkoimme sulavasti tuotesuunnitelutehtävään, jossa oppilas ideoi ja luonnosteli käsin kaulakorun riipuksen tai vastaavan pienen metalliesineen. Esineen muodon alkaessa hahmottua, piirsivät oppilaat 3D-mallin SketchUp:illa. Valmis 3D-malli tulostettiin 3D-tulostimella ja tulostetun muovimallin avulla tehtiin hiekkavalumuotti. Öljyhiekkamuottia käytettiin tinavaluun, jolloin saatiin metallinen kopio 3D-tulostimella tulostetusta kappaleesta.

3D-malliin kannattaa tehdä päästökulmaa reunoihin, joka helpottaa mallin irottamista hiekasta. Korun maksimikoko oli 40x40x5mm. Näin pienessä esineessä reunukset, tekstit ja muut pienet muodot kannattaa tehdä matalina, jotta ne eivät vaikeuta hiekkamuotin tekoa. Hyvä korkeus on 0,5-1,5 mm. Pienien muotojen toistuminen onnistuu paremmin voitelemalla muovimalli öljyllä ennen sen painamista hiekkaan.

Metallikoru viimeisteltiin viilaamalla ja hiomalla. Osa myös maalasi korunsa spray-maalilla ja hioi/kiillotti kohoumat maalaamisen jälkeen. Näin koruun saatiin ”patinointi”. Enää ei tarvinnutkaan kuin kiinnittä renkaat ja nauha, niin koru oli valmis.

Featured image  Featured image

Toutesuunnitteluprosessi voisi eri vaiheineen olla melko suoraan teollisuudesta. Featured image Featured image

Oppilaat olivat todella motivoituneita ja pääsääntöisesti innoissaan =)

Jouni

Tuotesuunnittelua

Teknoluokan tuotepajassa saha laulaa, kuumaliima virtaa ja maali loiskuu. Yrittäjäryhmät rakentavat prototyyppejä tuoteideoistaan. Joku venyttelee erilaisia kierrejousia, ja miettii kuinka vahva jousi tarvitaan singauttamaan karkkisade ilmaan Nam Nam Launcherista. Toisaalla väännetään kuparilangasta koukkuja Reppukuljetus Koululaisen sisäseiniin. Varashälytinrobotin rakentajat suunnittelevat pyöriviä renkaita, jotka on tarkoitus piilottaa robotin sisälle. Osa istuu tietokoneen ääressä ja piirtää Tinkercadilla 3D-tulostettavaa mallia Polygon Quartz-nimisestä sohvasta. Joku on jo maalannut Super-TV:n kehykset mustaksi. Yksi sahaa jalkaa… Hetkinen! Ei sentään omaa jalkaansa, vaan Rio De Janeiro-lautapeliin rakennettavaa tekojalkaa. Pian mallit ovat esiteltäväksi rahoittajille.

Hei! Osa oppilaista puuttuu! Missä he ovat? Ai niin, ryhmien reportterit ovat tietenkin Mediateekissa suunnittelemassa Powerpoint-esityksiä ryhmiensä tuotteista. Ensi viikolla kolmannen luokan oppilaat kuuntelevat esitykset ja jakavat rahoitusta eri liikeideoille.

IMG_0132 IMG_0131 IMG_0130