3d

Micro:bit, VR-lasit ja korupaja

Voisiko virtuaalilasit valmistaa itse koulussa? Saako luokkaretkirahaa kerättyä myymällä itse suunniteltuja koruja? Voiko Micro:bitin avulla oppia elektroniikkaa?

Oikeat vastaukset: kyllä, kyllä ja kyllä.

Työkaluina viitosten teknoluokan valinnaiskurssilla on SketchUp-suunnitteluohjelma, laser-leikkuri, Micro:bitit ja puuhaboksi täynnä elektroniikkarakentelutarvikkeita. Korupajassa nuorten suunnittelijoiden tukena on luokanopettajaopiskelija Kreetta Blomster.

Tulevat viikot näyttävät, millaisia kapineita tästä pajailusta jää käteen, ja mikä tärkeintä, millaista oppimista matkan varrella syntyy. Monta ongelmaa on jo nyt ratkaistu ja monta onnistumisen kokemusta koettu.

Mainokset

FabLab4School

Teknoluokan hirsitaloprojekti huipentui tällä viikolla kaksipäiväiseen vierailuun Oulun yliopiston FabLabissa. Meidän luokan mattoveitset, sahat, kuumaliimat ja balsahirret olivat kyllä ”so last week” verrattuna FabLabin jääkaapin kokoiseen 3D-tulostimeen, laser-leikkureihin, CNC-jyrsimiin. Perinteisen ja modernin käsityön kohtaaminen tuotti kuitenkin paljon mielenkiintoista tekemistä ja erityisesti oppimista.

Hirsitalo tarvitsee tietysti valot. Tätä tarkoitusta varten leikkasimme poikki kasan USB-johtoja, ja juotimme niiden päähän vastukset ja LED:it. Rakensipa joku johtoon kytkimenkin. Tiesitkö, että USB-johdon musta ja punainen johto tarjoavat 5V jännitteen. Tämä riittää mukavasti pienten sähkölaitteiden pyörittämiseen.

Monen oppilaan mielikuvitusta kutkutti eniten laser-leikkuri. Inkscapella sai helposti piirreltyä avaimenperiä ja laatikkotaloja, jotka sitten leikattiin MDF-levystä. Tätä täytyy saada lisää!

Uusi tuttavuus oli Innokas-verkoston teknoluokalle tarjoama mikrokontrolleri, BBC MicroBit. Oppilaat saivat hetkessä aikaan LED-hymynaamoja, lämpömittareita ja Kivi-Paperi-Sakset -pelejä. Laitteeseen on integroitu hurja määrä sensoreita, esim. lämpötilasensori, kiihtyvyyssensori, valosensori ja kompassi. Lisäksi laitteen saa bluetoothilla kiinni kännykkään. Parasta on kuitenkin verkkopohjainen ohjelmointiympäristö, jossa voi käyttää useita eri kieliä Pythonista lohko-ohjelmointiin.

Täytyy antaa kiitos ja kumarrus FabLabin Antille ja Ivanille, jotka antoivat asiantuntijuutensa oppilaiden käyttöön. Ehkä vierailun onnistumista kuvaavat parhaiten nämä oppilaiden suusta kuulemani lauseet: ”Ehkä minusta sittenkin voisi tulla isona ohjelmoija!”, ”Mistä näitä ledejä, vastuksia ja tinaa voi ostaa?” ja ”Saako tänne jäädä vielä pidemmäksi aikaa?”.

 

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

 

 

3D-laboratoriosta peliluolaan

Toukokuussa teknoluokan kevätretkellä oppilailla oli mahdollisuus päästä katsomaan, kuinka 3D-tulostusta hyödynnetään teollisuudessa ja lääketieteessä. OAMK:un uumenista löytyi niin suuri 3D-tulostin, että sillä voi tulostaa jopa ihmisen kokoisia esineitä. Myös the Cave oli nimensä veroinen. Toki jotakin piti päästä tekemäänkin. Monelle oli yllätys, että kermavaahdostakin voi tehdä ”3D-tulostuksia”!

kuva 10Muovisia työkaluja?kuva 11kuva 12kuva 53D-tulostusta

Matka jatkui Hesburgerin kautta oikeaan pelistudioon, Ludocraftiin. Alan ammattilaiset näyttivät, kuinka pelejä oikeasti suunnitellaan ja rakennetaan. Tietysti leikkimällä legoilla ja taistelemalla pehmustetuilla miekoilla… Tosi ammattilaiset voivat välillä leikkiäkin. Näin koodaaminen ja grafiikan tekeminenkin sujuu mukavammin.

kuva 1   kuva 2 kuva 6 kuva 3

Suuret kiitokset ammattikorkeakoululle ja Ludocraftille!

Minifactoryn artikkeli

Teknoluokan 3D-jakso oli Minifactory-3D-tulostinvalmistajan mielestä niin mielenkiintoinen, että he halusivat julkaista jutun toiminnastamme omalla sivustollaan. Oppilaat, teidän pienistä muovihahmoistanne tuli juuri kuuluisia!

http://www.minifactory.fi/minifactory-2/rajakylan-koulu-syventaa-opetusta-minifactory-3d-tulostimen-avulla/

 

3D-blogijuttu

3D-suunnittelujaksossamme oli apureina joukko kansainvälisiä opiskelijoita. Yksi heistä, kanadalainen Dylan Guarda on kirjoittanut jutun opinnoista omaan blogiinsa. Kannattaa katsoa myös näyttävä time-lapse-video 3D-tulostuksesta

http://guardadylan.wordpress.com/2014/05/12/3d-printing-with-grade-3s/

Suunnitelmasta tuotteeksi

Teknoluokan 3D-suunnittelujakso pähkinänkuoressa:

1. Teoriaa geometriasta, mittaamisesta ja koordinaatistosta
2. Itse keksityn hahmon luonnostelu
3. Hahmon 3D-mallintaminen Tinkercad-ohjelmalla
4. Hahmon tulostaminen Minifactory 3d-tulostimella
5. Hahmon maalaaminen pienoismallimaaleilla
6. Miniesityksen vuorosanojen kirjoittaminen
7. Miniesitys hahmoilla (videoidaan)

Mahtavaa huomata, että tällä hetkellä ollaan menossa jo viitosvaiheessa. 3D-suunnittelujakso on jo tähän mennessä sisältänyt niin monta erilaista opiskelutuokiota, että jokainen oppilas lienee löytänyt ainakin jonkun itseään inspiroivan työvaiheen, ja ennen kaikkea oppinut jotakin tärkeää.

Tinkercad on osoittautunut oivaksi 3D-suunnittelun työkaluksi. Parin tunnin harjoittelun jälkeen sitä osaavat käyttää sujuvasti niin lapset kuin aikuiset. Minifactory-tulostinta piti aluksi hieman ihmetellä. Ratkaiseva vinkki tulostuksen onnistumiseen oli sininen maalarinteippi, jolla tulostusalusta on käsiteltävä, jotta tulostettava kappale varmasti pysyy kiinni alustassa. Nyt tulostimet raksuttavat oikein mallikkaasti.

Oppilaiden englannin kielitaito on joutunut juuri sopivasti koetukselle Dylanin, Andreaksen, Jonin ja Kenin kanssa. Mukava huomata, että monen oppilaan kynnys käyttää vierasta kieltä on laskenut jakson aikana.

Tänään on vuorossa esitykset. Kohta saamme hienoa videomateriaalia näytille!
Tinkercad-tipu

14040006

Maalattuja malleja

CAD-mestarit

Meillä on kolmiulotteinen maailma kolmiulotteisine esineineen. On jäätelökartiot, lieriötölkit ja suorakulmaiset särmiöt vaikkapa huonekaluissa. Kolmiosta tulee pyramidi, neliöstä kuutio ja ympyrästä pallo. Näin opettivat koulutusteknologian opiskelijat viime vierailullaan.
Näistä erilaisista kolmiulotteisista kappaleista kokoamalla saa suunniteltua hienoja kokonaisuuksia esimerkiksi Tinkercad-ohjelmalla. Teknoluokan oppilaat saivat käden käänteessä aikaan upeita hahmoja: ankkoja, tonttuja ja pingviinejä.
Samalla kun oppilaat perjantaina työstivät 3D-mallejaan, tulostimet tekivät ahkerasti työtä testikappaleiden parissa. Näyttää siltä, että Minifactory 3 on maineensa veroinen masiina. Pieni kääpiöfiguuri valmistui tunnissa ja seinäkoukku kolmessa.
Tästä jatketaan!




Maailma on kolmiulotteinen

Tänään teknologialuokassa liikuttiin kaikilla kolmella akselilla: korkeussuunnassa, sivusuunnassa ja syvyyssuunnassa.

Oulun yliopiston koulutusteknologian kansainvälinen opiskelijaryhmä aloitti tänään luokassamme 3d-suunnittelujakson. Opiskelijat, Dylan, Andreas, Joni ja Ken ottivat materiaalitietouden, ympäristöasiat ja CAD-suunnittelun haltuun asiantuntijamaisella otteella. Oppilaat puolestaan osoittivat jälleen kerran hienoa huomiokykyä ja tilannetajua. Opetus nimittäin tapahtui sekä englanniksi että suomeksi.

”What does the PLA plastic smell like?”
”What is ABS palstic made of?”

Oli hienoa huomata, että oppilaat osasivat vastata kysymyksiin muutakin kuin ”yes” tai ”no”!

Monen mielestä mielenkiintoisinta tunnilla oli Tinkercad-suunnitteluohjelman käyttö. Siinä riittää teknoluokkalaisille tutkittavaa moneksi tunniksi. Kannattaa kokeilla myös kotona! Muutaman viikon opiskelun jälkeen tarkoituksenamme on saada 3d-tulostettua ensimmäiset itse suunnittelemamme esineet juuri hankituilla kotimaisilla Minifactory-tulostimilla.

https://tinkercad.com/

http://www.minifactory.fi/