Rajakylän koulu

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
3A-teknoluokan maskotti Bob.

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.

Paperilennokkiprojektin tuotoksia.

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

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

ROBOTIIKAN ALKEITA JA ARJEN TEKNOLOGIAA STEAM-POLUN AVULLA

Rajakylän koululla aloitti syksyllä jälleen uusi teknologiapainotteinen 3. luokka. Syksy on alkanut uuden luokan toimintatapoihin tutustuessa sekä tekemällä yhdessä töitä toiset huomioivan, ahkeran ja positiivisen asenteen saavuttamiseksi. Oppilaat valitsivat luokallemme myös maskotin, tunturipöllön nimeltään Lumi, jonka apuna oppilaat vuoden mittaan ratkovat ongelmia eri teknologisissa pelastustehtävissä.

Oppilaat pääsivät heti lukuvuoden alkuun tutustumaan myös robotiikan ja ohjelmoinnin alkeisiin rakentamalla Lego Mindstorms -sarjalla Helppobotin ja tutustumalla EV3-ohjelmoinnin perusteisiin. Teknoluokalle pääsystä intoa puhkuvat oppilaat ottivat erilaiset robotille asetetut haasteet vastaan täynnä motivaatiota ja osoittivat olevansa täynnä tekemisen tarmoa ja janoisia oppimaan uutta. Apua etenemiseen saatiin myös 5. luokan teknoilta, jotka kokeneina ottivat ohjelmoinnin opettamisen pienemmille haltuun. Tätä ihmettelemään saimme myös joukon kiinalaisia vieraaksemme, jotka olivat tulleet tutustumaan koulumme teknologiapainotteiseen toimintaan.

Robotiikan lisäksi luokan teknotoiminta on saatu käynnistettyä arjen teknologioihin tutustumalla. Tähän apuna on ollut Rajakylän STEAM-polku, joka on toteutettu lukuvuonna 2018-2019 Opetushallituksen myöntämän STEAM-hankkeen puitteissa. STEAM-polulla on yhteensä neljä 3.-6. -luokkalaisille tarkoitettua ongelmanratkaisuhaastetta liittyen johonkin todelliseen elämäntilanteeseen, johon suunnittelun, rakentamisen, teknologian ja luonnontieteen mittausten avulla pyritään löytämään ratkaisuja perus askartelu- ja käsityövälinein sekä kehittämällä ratkaisuja prototyyppitasolta eteenpäin.

3. luokkalaisille haasteena oli Vettä janoisille -projekti, jossa oppilaiden tuli rakentaa keksintö, jonka avulla vettä saadaan kuljetettua lähteeltä kylään tai puhdistettua kosteikon vettä juomakelpoiseksi. Ensin oppilaat lähtivät kehittelemään pienoismallia vesijohtoverkostosta mehupilliputkistoineen ja vesitorneineen, jotta vesi saataisiin siirrettyä ja jaettua suoraan kylän eri taloihin. Toisena oppilaat rakensivat itse suodattimen 1,5 litran pullosta laittamalla sinne kerroksittain suodattavia materiaaleja likaisen veden puhdistamiseksi. Lopuksi projektin tuloksia testattiin liittämällä ne ympäristöopin opetussuunnitelman sisältöihin ja työtapoihin mittaamalla muun muassa, montako desilitraa puhdasta vettä pienoismalli tuotti minuutissa, tutkimalla vesinäytteitä sekä tutustumalla veteen ilmiönä. Vesiprojektin huipennuksesi saimme vielä vierailija Oulun vedeltä kertomaan alueemme vesihuollosta, jota seuraamaan saatiin 3. luokan teknojen lisäksi myös 5. luokan teknot.

Lisätietoa muista STEAM-haasteista löydät Materiaalipankin STEAM-polulta

Karoliina Nauha

3D-tulostimen hankinta peruskoulussa

3D-tulostus on yksi nopeimmin kehittyviä ja kasvavia valmistusteknologiota. Kyseessä on valmistusteknologia, joka jo tällä hetkellä koskee jokaisen ihmisen elämää jollain tavalla. Kouluprojekteihin 3D-tulostus avaa ihan oman ulottuvuuden. Yhtäkkiä onkin mahdollista tehdä asioita, joista ei ole osannut edes uneksia. Kirjoituksen tarkoituksena on avata aihealuetta kokonaisuutena. Jutussa on paljon linkkejä, joista voi syventää tietämystään tulostukseen liittyvissä asioissa sekä löytää materiaalia oman opetustyön tueksi.

3D-tulostuksen perustoimintaperiaate on kolmiulotteisen kappaleen rakentaminen kerroksittain ainetta lisäämällä. Kappale tulostetaan tietokoneella suunnitellun 3D-mallin mukaan. Toimivia materiaaleja on paljon: mm. lukemattomat muovit, teräs, titaani, alumiini, lasi, betoni sekä erilaiset komposiitit kuten hiilikuidun ja eri muovien yhdistelmät. Peruskoulukäytössä tulostetaan käytännössä muoveja.

Tällä hetkellä 3D-tulostusta käytetään teollisuudessa ennen kaikkea tuotesuunnittelussa prototyyppien valmistukseen. Lisääntyvissä määrin sitä käytetään myös pienissä tuotantosarjoissa ja varaosien tulostamisessa. Myös yhä useammasta kodista löytyy tulostin, harrastajaluokan laitteiden muututtua halvemmiksi viime vuosien aikana.

 

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

Tässä joitain asioita, jotka liittyvät 3D-tulostukseen ja sen avulla oppimiseen:

  • tietokone avusteinen suunnittelu (CAD)
  • 3D-mallinnus ja kolmiulotteinen hahmottaminen
  • geometria, muodot, mittaaminen ja päässälasku
  • muotoilu
  • prototyyppien valmistus tuotesuunnitteluprosessissa
  • materiaalitekniikka (muovit ja komposiitit)
  • erilaiset rakenteet ja lujuusoppi
  •    tutustuminen 3D-tulostuksen eri käyttösovelluksiin mm. teollisuudessa, lääketieteessä ja rakentamisessa

 

Esimerkkiprojekteja

Omien tuotteiden valmistamien 3D-tulostimella sisältää kaksi osiota: 3D-mallintamisen ja 3D-tulostamisen. Useimmiten oppilaiden projekteissa n. 80% ajasta ja vaivasta kuluu mallintamiseen, ja loput tulostamiseen. Projektien keskiössä on siis 3D-mallinnus ja tulostimet tekevät parhaassa tapauksessa sen mitä käsketään.

Alakoulun puolella 3D-tulostimet ovat olleet teknologiapainotteisten luokkiemme käytössä. Toteutettu on mm. kuvataiteen, äidinkielen ja teknisen työn yhteisprojekti, missä oppilaat käsikirjoittivat tarinan, suunnittelivat tarinan hahmojen ulkoasun sekä mallinsivat hahmot tietokoneella. 3D-mallit tulostettiin 3D-printterillä ja maalattiin. Lopuksi oppilaat tekivät hahmoilla animaatioelokuvan käsikirjoituksen mukaisesti. Teknisessä käsityössä kaikille oppilaille opetetaan 3D-mallinnuksen perusteet ja tulostetaan pieni itsesuunniteltu tuote. (https://rajakylatekno.wordpress.com/2014/04/09/suunnitelmasta-tuotteeksi/)

Yläkoulun puolella 3D-tulostusta on käytetty eniten teknisen käsityön opetuksessa. Seitsemännen luokan oppilaiden kanssa on harjoiteltu 3D-mallinnusta koruprojektin avulla. Toinen hyvä 6.-7.luokkien projekti on ollut leimasimen valmistaminen kankaanpainantaan. 8.- ja 9.-luokan valinnaisissa on tehty osia oppilaiden omiin projekteihin. 3D-tulostusta voi hyödyntää myös kuvataiteen muotoiluun liittyvissä tehtävissä. Tekstiilityössä puolestaan voi tulostaa vaikkapa uniikit napit omaan asuun ja molemmissa edellä mainituissa hyödyntää tulostettuja painolaattoja ja -rullia.

Koruprojekti                                                                                                                             https://www.youtube.com/watch?v=MEcvuBwnKVM

Tällä videolla enemmän koulumme tulostusprojekteja                                                             https://www.youtube.com/watch?v=6kKCTKTn2cM

 

3D-mallinnusohjelmat

Kaikki lähtee liikkeelle 3D-mallinnuksesta. Peruskoulukäyttöön soveltuvia ilmaisia mallinnusohjelmia on jo useita. Tällä hetkellä käytämme 3.-5. luokilla selainpohjaista TinkerCad:ia ja siitä eteenpäin SketchUpMake-ohjelmaa. Googlen palveluja hyödyntäville kouluille kätevä on selainpohjainen SketchUp. Joissain koulussa käytetään DesingSpark- tai Fusion 360-ohjelmia.

Ensimmäinen aloituskerta on yleensä täysin opettajajohtoinen, mutta ainakin SketchUpin kanssa on hyvä käyttää tutoriaalivideoita opiskeluun. Tällöin oppilaat voivat edetä harjoittelussa omaan tahtiin ja oppilaiden auttaminen on myös helpompaa. Suurin osa seitsemännen luokan oppilaista on oppinut SketchUp:in peruskäytön siten, että pystyvät suunnittelemaan omia töitään sen avulla. Seitsemännellä luokalla olemme perusharjoitteluun käyttäneet 3-4 x 135min. Hyödynnämme SketchUp-ohjelmaa teknisessä käsityössä paitsi 3D-tulostus kappaleiden mallintamiseen, niin myös mittapiirustusten tekoon lähes kaikissa yläkoulun projekteissa. Oppilaan mallinnettua oman työnsä, hän merkkaa siihen mitat ja tulostaa mittapiirustukset paperille.

Tästä linkistä löytyy materiaalia 3D-mallinnuksen ja 3D-tulostuksen perusteiden opettamiseen. Lisäksi tuolta löytyy SketchUp-itseopiskeluohje, jossa tallennusosio on O365 ympäristöön. Näitä voi vapaasti muokata opetuskäyttöön kunhan alkuperä näkyy. https://rajakylatekno.wordpress.com/opettajan-materiaalipankki/3d-mallinnus-ja-tulostus/

Linkit mallinnusohjelmiin

TinkerCad: https://www.tinkercad.com/#/

Selainpohjainen SketchUp: https://www.sketchup.com/products/sketchup-free

SketchUp: https://www.sketchup.com/download/all

DesingSpark:  https://www.rs-online.com/designspark/mechanical-download-and-installation

Fusion 360: https://www.autodesk.com/products/fusion-360/students-teachers-educators

 

Tulostimien ohjausohjelmat

Tulostimien ohjausohjelmat kehittyvät nopeasti ja ovat jo sillä tasolla, että yläkoulun oppilaat pystyvät käyttämään niitä lyhyellä perehdytyksellä tulostamisessa. Perusjuttuja pystyy tekemään melko helposti, mutta toisaalta 3D-tulostuksessa on todella paljon erilaisia muuttujia ja säätömahdollisuuksia. Esimerkiksi haastavampien muotojen tulostaminen, tai eri materiaalin käyttö vaatii aikaa perehtymiseen.

Kolme yleisintä tulostimien ohjausohjelmaa ovat RepetierHost, Cura ja Simplify 3D. RepetierHost ja Cura ovat ilmaisia ja Simplify 3D maksullinen. Kaikki ohjelmat toimivat koulukäytössä hyvin, mutta omasta mielestäni RepetierHost on intuitiivisin oppilaille.

Oman näkemykseni mukaan on pedagogisesti hyvä, että 3D-tulostin on kiinni tietokoneessa. Tällöin kappaleen tulostimen lämpötilojen ohjaus, yms. on reaaliaikaista ja havainnollista. Toinen vaihtoehto on siis säätää tulostettavan kappaleen asetukset suunnittelukoneella ja siirtää tulostettava tiedosto muistikortilla, muistitikulla tai wifi-yhteydellä itsenäisesti toimivalle tulostimelle. Toki niitäkin pystyy yleensä säätämään tulostuksen aikana, jos tulostimessa on näyttö.

Tulostusnopeus voi olla joskus pullonkaula, mutta siinä auttaa useampi tulostin. Jos koko opetusryhmä tekee jotain tulostettavaa, on pedagogisesti järkevää olla vähintään kaksi tulostinta, joita käytetään yhtä aikaa. Useammastakaan ei ole haittaa. Tällä hetkellä koulullamme on kolme tulostinta, jolloin itse tulostus ei ole yleensä hidasta projekteja. Koruprojektissa olen rajannut kappaleen maksimikooksi noin 5x40x40mm. Keskimääräinen tulostusaika projektissa on ollut n.10 min. Isommissa projekteissa isompien kappaleiden tulostaminen vie helposti useita tunteja, joten tulostus käynnistetään tunnilla ja tulostuksen aikana työstetään projektin muita osa-alueita eteenpäin.

Tulostusnopeuteen pystyy vaikuttamaan myös eri asetuksilla. Tärkeimmät kaksi ovat tulostuksen kerrospaksuus ja kappaleen täyttöaste. Yleisimmät kerrospaksuudet koulukäytössä ovat 0.1, 0.2 ja 0.3mm. 0,1mm kerrospaksuus on paikallaan kun halutaan sileä sivupinta (esim. korun valumalli) ja 0,3mm kun halutaan mahdollisimman nopea tulostus ja pinnan laadulla ei ole niin väliä (esim. leimasin). Aika ja kerrospaksuus ovat kääntäen verrannollisia. Esim. yhden tunnin tulostus 0,3 mm kerrospaksuudella muuttuu lähes kolmen tunnin tulostukseksi, kun kerrospaksuus pudotetaan 0,1mm:iin. Täyttöasteprosentti kertoo puolestaan kuinka suuri osa kappaleen sisuksesta täytetään tulostettaessa. Mitä suurempi osa kappaleen sisuksista täytetään, sitä kauemmin aikaa tulostamiseen tietenkin kuluu. Käytämme oppilastöiden tulostukseen pääsääntöisesti 15%:in täytöastetta, jolloin tulostus on nopeaa ja kappaleen kestävyys on yleensä riittävä. Tällä täyttöasteella kappaleen sisälle tulostuu tukiverkko, jonka silmäkoko on n. 5x5mm. Suurempaa lujuutta vaativissa kappaleisssa täyttöasteen voi nostaa vaikka 100%:iin.

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 korkea. Kaiken kaikkiaan 3D-tulostus avaa kokonaan uuden ja mielenkiintoisen maailman.

 

3D-tulostimen hankinnassa huomioitavaa

Selvitä seuraavat asiat ennen ostopäätöstä:

  • Käyttäjien ja käytön määrä? Yksi vai useampia tulostimia?
  • Yksi vai useampia tulostussuuttimia? Kahden suuttimen suurin etu on tällä hetkellä veteen liukenevan tms. tukimateriaalin käyttö. Kaksiväritulostus on ohjelmallisesti vielä liian hankalaa suurimmalle osalle oppilaista ja opettajista.
  • Käytetäänkö tietokonetta tulostimen ohjaamiseen vai käytetäänkö tulostinta itsenäisenä yksikkönä?
  • Tapahtuuko tiedostojen siirto Wifillä, USB-tikulla, muistikortilla vai onko tietokone kiinni tulostimessa? Tarkista yhteensopivuudet.
  • Käyttöönoton helppous?
  • Perehdytyskoulutuksen saatavuus? Jos aikaisempaa kokemusta ei ole, niin hanki perehdytyskoulutus. Hinnat 150-800€ riippuen tarjoajasta ja koulutuksen pituudesta.
  • Tulostimen kalibroinnin helppous?
  • Tulostuslangan vaihdon helppous?
  • Tuetut tulostusmateriaalit? Useampi parempi.
  • Onko mahdollisuus käyttää yleistä 1.75mm tulostuslankaa vai onko tulostinvalmistajalla oma lanka-/kasettijärjestelmä?
  • Toimintavarmuus?
  • Tulostimessa pitäisi olla lämmitettävä tulostusalusta.
  • Tulostusalueen suuresta koosta ei koulukäytön aikaresurssin takia ole paljoa hyötyä. 150mm tai 200mm suuntaansa mielestäni riittää.
  • Laitteen perushuollon helppous ja varaosien saatavuus?
  • Kotimaisuus ja kotimainen tuotetuki?
  • Miten takuuajan huolto/korjaus on järjestetty?
  • Miten Huollot ja korjaukset onnistuu takuuajan jälkeen?
  • Hinta?
  • Kuinka äänekäs? Hiljaisen työskentelyn tilaan ei kaikkia tulostimia voi sijoittaa.
  • Tulostimelle pitää koulukäytössä olla kohdepoisto, tai muuten huomioitava käry ja pienhiukkaspäästöt. https://www.ttl.fi/uudet-ohjeet-nain-tyoskentelet-turvallisesti-3d-tulostinten/

                      Esimerkki tulostimien kärynpoiston järjestämisestä. Kuva Tuomo Einiö

 

Tulostimien vertailua

Eri tulostinmalleja on suomessakin saatavana useita kymmeniä, tai jopa satoja erilaisia. Koostin alla olevaan taulukkoon perustietoa itse testaamistani tulostinmalleista. Lisäksi olen keskustellut joka koneen kohdalla vähintään kahden konetta käyttäneen kanssa. Jokaista näitä laitetta on käytössä suomen peruskouluissa ja minkä tahansa laitteen voi hankkia. Jokaisessa laitteessa on omat hyvät ja huonot puolensa, joita yritän valaista alla olevassa taulukossa. Tällä hetkellä kaikkia tulostimia saa Suomesta, tuotetuki on Suomessa ja huolto toimii ainakin jollakin tavalla.

Mielenkiintoista on ollut myös se, että jokaisesta listalla olevasta tulostinmallista on sekä hyviä, että huonoja kokemuksia. Ulkomaisissa koneissa ongelmat ovat yleensä liittyneet kokoonpanon laatuun ja siihen liittyviin virheisiin sekä toisaalta varaosien hitaaseen saatavuuteen ja takuuhuoltojen hitauteen. Kotimaisilla koneilla ongelmat ovat liittyneet valmistussarjojen alkupään koneisiin, joiden lastentauteja on korjattu. Nyt laitteet on saatu toimimaan jo hyvin. Toisaalta myös kaikenlainen tuotetuki varaosineen ja huoltoineen on toiminut kotimaisilla koneilla kokemusten mukaan hieman paremmin.

Kaikkiin taulukossa oleviin tulostimiin on myös saatavissa perehdytyskoulutus Anycubicia lukuunottamatta. Toisaalta siihenkin löytyy hyvät ohjeet ja koneen käyttöönotto oli kohtalaisen helppoa. Kaksi seitsemännen luokan tyttöä kasasi tulostimen yhdellä oppitunnilla ja ohjelmien asentamiseen ohjeiden mukaan sekä kalibrointiin meni n. 20min. Tämän jälkeen tulostin oli käyttövalmis.

Taulukon viimeisenä on Minifactory MF3, jonka valmistus on jo lopetettu. Otin se taulukkoon kuitenkin vertailun vuoksi, koska se on edelleen yksi yleisimpiä tulostimia peruskouluissa ja itsellä on eniten kokemusta siitä. Toinen taulukon ”ulkopuolinen” on XYZ Da Vinci 1.0 pro 3in1, jossa on tulostin, 3D-skanneri ja pienitehoinen laserkaiverrin yhdessä. Pelkäksi tulostimeksi en laitetta suosittele, mutta pienen koulun yleislaitteena sekin menettelee.

Jos ulkomailta tilaaminen onnistuu, niin hyviä koulukäyttökokemuksia löytyy mm. Prusa i3 mk2- ja mk3-tulostimista. Yksi harkinnan arvoinen laite voisi olla myös RoboxDual. Ensimmäinen Robox oli susi mekaanisen laadun osalta, mutta yhden käyttäjäkokemuksen perusteella ensimmäisen version laatuongelmat on saatu korjattua uuteen Dual-versioon.

Opiskele 3D-tulostuksesta lisää MiniFactory:n erinomaisilta soittolistoilta YouTube:ssa. Kaikille soveltuvia ovat mm. materiaalit ja ongelmatilanteet. https://www.youtube.com/user/miniFactoryFI/playlists

 

Juttuja 3D-tulostuksesta

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

 

Jouni Karsikas

Teeppä ite! Make it now -päivä Rajakylän koululla

Maker ja DIY ovat tällä hetkellä kovasti pinnalla olevia juttuja, joten päätimme järjestää mahdollisuuden Rajakylän koulun ympäristössä asuville lapsille ja vanhemmille osallistua lauantaina 5.5.2018 koulullamme järjestettyyn Make it now -päivään. Päivän aikana pääsi osallistumaan yhteen neljästä pajasta, joista jokaisesta sai mukaansa ainutlaatuisen, itse suunnittelellun ja tehdyn tuotteen. Pajoissa hyödynnettiin koulullamme olevia laitteita ja materiaaleja. Yhtenä vaihtoehtona oli pingismailapaja, jossa laadukkaista materiaaleista pääsi rakentamaan itselleen pingismailan. Toinen paja keskittyi 3D-mallinnukseen ja -tulostukseen, jossa oman Sketchup-suunnittellun pohjalta tulostettiin 3D-tulostimella avaimenperä. Kolmas vaihtoehto oli korusuunnittelupaja, jossa Vectr-ohjelmalla suunniteltiin erilaisia korva- ja kaulakoruja. Korut leikattiin vanerista tai akryylista laserleikkurilla. Neljännessä pajassa suunniteltiin Silhouette studio -ohjelman avulla kuvia ja tekstejä t-paitaan. Suunnitellut kuvat leikattiin vinyylileikkurilla ja siirrettiin silittämällä omaan tai teknoluokilta hankittuun t-paitaan.

Päivään osallitui yhteensä n. 50 alueemme lasta ja aikuista ja innokkuutta kaikissa pajoissa oli kiitettävästi. Päivän aikana myös kokeiltiin koulun pingispöydällä itse valmistettuja mailoja harjoituspelien kautta ja poseerattiin itse suunniteltujen ja toteutettujen tuotteiden kanssa pajojen vetäjien ottamissa kuvissa. Pajoihin liittyvää ohjemateriaalia löydät blogimme materiaalipankista. Kiitos kaikille mukana olleille! Tässä vielä kuvia päivästä:

Rajakylän teknotiimi: Arto Hietapelto, Jouni Karsikas, Jussi Näykki ja Markus Packalén

Yritysvierailuista suuntaa ammatinvalintaan

Vierailimme yhdeksännen luokan teknisen työn valinnaisryhmän kanssa kahdessa Oululaisessa yrityksessä ennen yhteishakua. Oppilaat olivat vaikuttuneita Bittiumin kehittämistä huippukestävistä ja -turvallisista viestintäjärjestelmistä. Pääsimme mm. testilaboratoriosta konkreettisesti näkemään miten viranomais- ja sotilaskäyttöön kehitetty älypuhelin kestää iskuja testilaitteistossa.  Ja hyvinhän se kesti, tavalliset puhelimet olisivat olleet päreinä yhdestä iskusta.

 

 

 

 

Toinen vierailukohde oli hienomekaniikka-alan yritys Mectalent. Se valmistaa tilaustyönä muille yrityksille metallituotteita CNC-työstöä hyväksikäyttäen. Kymmenet isot CNC-koneet ja niillä valmistetut kirurgiset apuvälineet, erilaiset aseiden ja koneiden osat saattoivat sytyttää kipinänä ja tulevia metallialan ammattilaisia.

Molemmissa yrityksissä kokeneet ammatilaiset kertoivat oppilaille työelämästä ja ennen kaikkea  tärkeistä työelämätaidoista.

Jouni Karsikas

 

Valoa pimeyden keskelle: Led-valaisin kierrätysmateriaaleista

Tänä syksynä Rajakylän koululla aloitti jälleen uusi teknologiapainotteinen luokka 3. luokalta. Alkusyksyn käytimme ryhmäytymiseen ja yhteisten toimintamallien opetteluun ja harjoitteluun. Syksyn edetessä luokkaamme muutti luokan oma maskotti, Matti-majava, jonka talvivalmisteluihin liittyy myös ensimmäinen toteuttamamme teknoprojekti. Huomasimme, että talvea kohden mennessä illat ja aamut ovat jo hämäriä ja erityisesti yöt pimeitä. Tarvitsemme siis keinotekoista valoa auringonvalon korvaajaksi. Oppilaat saivat tehtäväkseen suunnitella Matti-majavalle led-valaisimen, jossa hyödynnetään mahdollisimman paljon kierrätysmateriaaleja. Kodeista löytyikin monenlaisia purkkeja ja pakkauksia, joita lähdimme yhdessä muokkaamaan valaisimen koteloiksi.

Sähkövirtaa valaisimeen saadaan USB-johdon kautta, joita monelta löytyi myös kotoa, esimerkiksi vanhoista tarpeettomiksi käyneistä latureista. Lisäksi tarvitaan led-poltin ja vastus, joiden toimintaperiaateeseen tutustuimme ja opettelimme miten komponenttien juottaminen tapahtuu. Samalla kertasimme myös mitä tarkoittaa avoin ja suljettu virtapiiri. Tarkemmin elektroniikkaosion työvaiheista on kerrottu Kreetta Blomsterin tekemästä ohjeesta, joka löytyy dokumenttikansiosta. Kreetta opiskelee luokanopettajaksi Oulun yliopistossa ja hän vastasi tämän projektin elektroniikkaosion toteutuksesta.

Lopuksi oli tehtävänä kiinnittää toimiva led-valo aiemmin tehtyyn koteloon ja vielä viimeistellä valaisin käyttöön sopivaksi. Harjoittelimme myös itsearviointia ja palautteen antamista Qridi-arviointityökalun avulla. Ennen joulua on tarkoitus vielä kirjoittaa lyhyt raportti omasta valaisimesta, johon liitämme kuvan jokaisen omasta tuotoksesta. Keräsimme valaisimet Matti-majavan ympärille luokkamme pimeimpään kulmaukseen, jossa ne ovat esillä vielä jonkin aikaa. Jouluksi valaisimet lähtevät kuitenkin jo oppilaiden koteihin, jossa niistä on varmasti iloa jokaiselle valaisimen suunnittelijalle ja rakentajalle.

Led-valaisimet ja Matti-majava

Lisätietoa tästä projektista ja muita teknoluokan dokumentteja voit ladata itsellesi dokumenttikansiostamme.

Hetkiä Oulun historiasta

Neljäsluokkalaisten monialainen oppimiskokonaisuus oli tällä kertaa yhdistelmä tiedonhakua, ryhmätyötä, tietotekstin kirjoittamista ja käsityöaskartelua. Oppilaat valitsivat Oulun historiasta itseään kiinnostavan aiheen, johon perehtyivät netissä ja kirjastossa. Tästä aiheesta kirjoitettiin tietotekstit, jotka linkitettiin pienoismalliin QR-koodien avulla. Laser-leikkuri osoittautui oivaksi työkaluksi pienoismallien rakentamisessa. Talot syntyivät sillä käden käänteessä.

Viikkoon lisämausteensa antoi Sara Wacklin, joka kirjansa välityksellä kertoi elävästi erilaisia hassuja ja uskomattomia tapauksia Oululaisten edesottamuksista.

Oulun pommitus
Sepän pajassa
Oulun linna
Torielämää
Maatilan elämää
Kaupungin kasarmit
Tervanpolttoa
Suuri tulipalo
Sara Wacklin muistelee.

Ilma on ainetta.

Onko tämä totta vai tarua? Parasta todistaa väite rakentamalla laite, joka käyttää tätä fysiikan lainalaisuutta hyväkseen.

Neljäsluokkalaisten käsissä syntyi muutamassa tunnissa monta pientä, mutta näppärää lennokkia. Työskentely vaati tarkkaa silmää, vakaata kättä ja kärsivällistä viimeistelyotetta, mutta lopulta tuli valmista. Moni oppilas hihkui iloisen yllättyneenä, kun lennokki lopulta liisi ilman halki suoraan ja tasaisesti tai teki näyttäviä silmukoita. Yleensä kuvataiteen tunnilla askarrellaan pelkkiä koristeita, mutta nämä olivat oikeita, toimivia laitteita!

Oikeastaan työn opettavaisin vaihe oli lennokin tuunaaminen: siipien vääntely, painon määrän säätäminen ja lisäosien suunnittelu. Uskon, että juuri tässä tuunausvaiheessa syttyivät ne uudet, tärkeät oivallukset ilman fysiikasta, painovoimasta ja aerodynamiikasta.