rajakylatekno

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

Innokasta robotiikkaa ja ohjelmointia

Tänä keväänä pääsimme jälleen ottamaan osaa Innokas-verkoston ohjelmointi- ja robotiikkaturnaukseen. Valitettavasti vielä tänä vuonna turnaus jouduttiin järjestämään etänä, mutta se ei suinkaan laskenut innostuksen ja yhdessä tekemisen menoa ja meininkiä. Aluekisat järjestettiin xSumo-lajin osalta omalla koulullamme ja muissa lajeissa kisanneet lähettivät tuotoksensa suoraan lajien tuomareille sähköisessä muodossa. XSumo-lajissa turnauksen etenemistä ja voittajajoukkueen haastattelu videoitiin ja video toimitettiin eteenpäin lajin tuomareille.

Varsinainen etäkisapäivä koitti toukokuun puolivälin tienoilla, johon osallistuimme oman koulumme STEAM-tilassa yhdessä molempien teknoluokkien voimin. Päivän aikana pääsimme kuulemaan valtakunnallisesti parhaiten pärjänneiden joukkueiden nimet, kuulumisia osallistujapaikkakunnilta, näimme parhaita paloja kisatöistä ja otimme osaa erilaisiin pikahaasteisiin. Kolmosteknojen vasta valmistuneet teknoluokkapaidatkin pääsivät ensimmäistä kertaa edustustehtävissä näkyville. Lue lisää kisoista Innokas-verkoston sivuilta: https://www.innokas.fi/turnaus/

Näiden kisatunnelmien myötä toivotamme kaikille aurinkoista ja rentouttavaa kesää!

Arto Hietapelto

(Vain) Yrittämällä voi onnistua!

Aloitimme ysien yrittäjyyskurssin syksyllä heti koulun alkaessa. Tavoitteena oli saada oppilaiden liikelahjayrityksen tuotteet kehitettyä valmiiksi joulusesonkiin. Aikaa projektin toteuttamiseen oli 1vvh ja käytännössä se tarkoitti yhtä 75 min oppituntia viikossa aina jouluun asti. Lisäksi tuotantovaiheessa teimme kolme tuplatuntia, jotta tilatut tuotteet saatiin valmiiksi lupausten mukaisesti ennen joulua. Kurssi vedettiin puoleksi yhteiskuntaopin ja teknisen käsityön opettajan kesken.

Ensimmäinen tuotepaketti

Oppilaat jaettiin neljään kolmen oppilaan ryhmään ja jokainen ryhmä ideoi ja suunnitteli oman tuotteen. Tuotteiksi valikoituivat leikkuulauta, seinäkello, korvikset ja käsisaippua. Ideoinnin lähtökohtana oli suunnitella yleispäteviä tuotteitta, jotka sopisivat useimmille ihmisille. Niiden piti olla myös helposti kustomoitavissa yrityksen brändiin. Erilaisten kokeilujen jälkeen kustomointi tapahtui pääasiassa laserkaiverruksen avulla, eli tuotteisiin kaiverrettiin asiakkaan haluama kuva tai teksti. Korvakorujen muotoilussa käytettiin myös suoraan joidenkin asiakkaiden logoja.

Ensimmäisten prototyyppien valmistumisen jälkeen asiantuntijavierailijana koulullamme kävi startup-yrittäjä, Tecinspire Oy:n toimitusjohtaja Teemu Kivioja. Teemu piti erinomaisen katsauksen yrittämisen perusteista ja esitteli yrityksen toimintaa mielenkiintoisten esimerkkien avulla. Tapaamisen lopuksi kukin ryhmä esitteli valmistamansa liikelahjojen prototyypit, joista Teemu antoi vielä palautetta toisaalta tuotekehittelijän, ja toisaalta asiakkaan näkökulmasta.     

Suunnitelluista tuotteista tehtiin yhteinen tuotekatalogi ja markkinointi tehtiin puhelinmyyntinä. Jos asiakas kiinnostui tuotteista, myyjä lähetti katalogin heti asiakaan sähköpostiin.  Käytännössä suurin osa myynnistä tehtiin noin kahden tunnin aikana ja enempää markkinointia ei voitu tehdä, jotta myydyt tuotteet ehdittiin valmistaa ja toimittaa ennen joulua.

Laskutus ja kuitit hoidettiin sähköpostilla ja rahaliikenteen hallinnassa avuksi tuli koulun vanhempainyhdistys, jonka tiliä saimme käyttää rahaliikenteen hoitamiseen. Oppilaat päättivät käyttää kurssin tuoton keväämmällä kokonaisen Karting GP-kisan ajamiseen omalla porukalla sekä hyvin syömiseen luokkaretkipäivänä.   

Havaintoja

Puhelinmarkkinointi antoi tuntumaa erilaisiin asiakkaisiin. Isoissa yrityksissä puhelu siirtyi aina seuraavalle ja seuraavalle ja välillä asiasta vastaavaa henkilöä ei saatu kiinni. Joskus oppilaille lyötiin jopa luuria korvaan, mutta suurin osa asiakkaista suhtautui positiivisesti oppilaiden myyntisoittoon. Ehkä noin viidesosa soitoista johti myyntiin. Harjoittelun jälkeen oppilaat hoitivat puhelinmyynnin rohkeasti.

 Osa yrityksistä oli hankkinut joululahjat työntekijöille jo aikaisemmin. Seuraavalla kerralla pyrimmekin vielä aikaistamaan myyntiä parilla viikolla. Jos kurssin toteuttaisi pidempänä 2vvh:n soveltavana valinnaisena, aikaa olisi enemmän käytössä ja konsepti olisi vielä helpompi toteuttaa. Tällöin tuotoilla voisi rahoittaa huomattavan isojakin leirikouluja.   

Seuraavalla kerralla todennäköisesti keskitämme myyntiä ja laskutuksen tietyille vastuuhenkilöille, jolloin varsinkin laskutus saadaan toimimaan vielä varmemmin.

Tyytyväisen asiakkaan lähettämä kuva

Tuotteet onnistuivat hyvin ja asiakkailta on saatu positiivista palautetta. Kokonaisuutena yrittäjyyskurssi onnistui erinomaisesti ja oppilaat pääsivät harjoittelemaan laajasti erilaisia työelämätaitoja. Moni oppilas ylitti kurssin aikana erilaisia kynnyksiä ja oli hienoa seurata oppilaiden vastuunottoa. Tästä on hyvä jatkaa.

Materiaaleja

Koska aikaresurssia oli käytössä vain 1vvh, pyrimme keskittymään ydinasioihin. Kurssiin liittyvät suunnitelmat, työkalut ja lomakepohjia löytyy materiaalipankin Yrittäjyys-osiosta. Jos aikaa on enemmän, niin yksi mahdollinen apuväline on koulukäyttöön muokattu Desing sprint, jonka OP:n palvelumuotoilijat ovat kehittäneet yhteistyössä koulumme kanssa.

Yrittäjyyskasvatukseen löytyy apuja myös seuraavien linkkien takaa:

YES-verkosto

NY-vuosi yrittäjänä

Jouni Karsikas, tekninen käsityö

Atte Isola, yhteiskuntaoppi

Kevään STEAM-projekti ja Huikia-päivä

6. luokan teknoporukalla kevään viimeisenä projektina oli lyhyt STEAM-aiheinen projekti, jossa tehtävänä oli suunnitella ja rakentaa nostolaite, jonka avulla luokan maskottia eli Matti-majavaa saadaan nostettua 30 cm ylöspäin tasolta toiselle. Projektimme tehtävänanto ja vinkit napattiin materiaalipankistamme löytyvästä Rajakylätekno STEAM-kokonaisuudesta, jota muokkasimme hieman meidän tilanteeseen sopivaksi. Tällä kertaa keskityimme erityisesti mekaniikkaan ja lopputuloksena olikin monenlaisin mekanismein toimivia nostolaitteita, joista osa sisälsi robotiikkaa ja automaatiota ja toiset taas toimivat perinteisemmin ”kauramoottorin” avulla. Lisäksi kiinnitimme tässä projektissa erityistä huomiota ryhmän toimintaan ja työnjakoon sekä työskentelyn, oppimisen ja STEAM-taitojen arviointiin Qridin avulla. Saatuja tuloksia tullaan hyödyntämään tutkimuksessa, josta lisätietoa on luvassa myöhemmin.

Syksyn pakohuoneprojektista teknoluokkalaiset saivat palkkioksi yhteistyöyritykseltä seikkailupäivän Huikiassa. Vietimme Huikia-päivää yhdessä kevään viimeisellä kouluviikolla torstaina. Päivä oli täynnä riemun kiljahduksia, jännittynyttä hyrinää, kavereiden tsemppaamista sekä itsensä ylittämisen ja onnistumisen tunteita. Seikkailun jälkeen kävimme vielä täyttämässä vatsat keskustan burger-paikassa, jotta päivä sai onnistuneen päätöksen. Tästä on hyvä aloittaa kesäloma ja kutosilla loman jälkeen suunnata kohti uusia tuulia yläkoulussa. Aurinkoista kesää kaikille!

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

Robocup Tampere 2018

Huh hellettä! Tampereen ilmasto on kokemuksestamme päätellen lähes etelä-Eurooppalainen! Kaikki kolme reissupäivää sää oli hellelukemissa. Tosin suurimman osan ajasta nautiskelimme säästä sisätiloissa, Tampereen urheilu- ja messukeskuksessa pelastus- ja xSumo-areenoiden äärellä. Kyse oli tietenkin Innokas-verkoston järjestämästä Robocup-kilpailusta, joka järjestettiin yhdessä ammatillisen koulutuksen Taitaja-tapahtuman kanssa. Alueella oli parhaimmillaan 52000 vierailijaa, joten ihan pienen joukon puuhastelusta ei voida puhua.

Rajakylän 5A-teknoluokka vahvistettuna kuutosluokan Robomestaritiimillä osallistui kisoihin rakentamalla esterataa suorittavia pelastus-robotteja sekä raskaita taistelumörssäreitä xSumo-otteluihin. Ohjelmointia ja rakentelua on tehty hiljalleen hiihtolomasta saakka, mutta varsinainen loppukiri nähtiin vasta tapahtumassa. Osa roboteista jopa purettiin osiin ja koottiin uudestaan täysin erilaisena parin viimeisen päivän aikana. Eräs oppilas puhuikin osuvasti laitteiden evoluutiosta. Ohjelmointiin käytettiin myös rutkasti aikaa, koska kaikkien robottien sensorit eivät toimineet tapahtumahallin valaistusolosuhteissa. Oppilaat, jotka jaksoivat panostaa tähän viime hetken säätämiseen, ansaitsevat kehut kaikin mahdollisin sanankääntein. Sinnikkyys kertoo siitä vahvasta sitoutumisesta ja innostuksesta, josta Innokas-touhuissa on pohjimmiltaan kyse.

Sekä onnistumisia ja epäonnistumisia koettiin, mutta toivottavasti ensin mainitut jäävät paremmin mieleen. Muistamista ainakin auttavat ne pari pokaalia, jotka toimme reissulta kotiin! Ylen Robomestareista tutut kasvot Vili ja Eero nappasivat Pelastus 3-sarjan toisen sijan, sekä Laurin, Laurin ja Antonin LALAN-robotti Pelastus 1-sarjan kolmannen sijan. Suuret onnittelut molemmille joukkueille! Olette palkintonne ansainneet!

Kimaltelevia matkamuistoja
Electric Snakes Rescue palkintosijoilla!
LALAN matkalla palkintokorokkeelle
Pelastusradalla
Tekno-tiimin rakentelupaikka
Helteinen ilta Särkänniemessä!
Neljäraita – ehkä tiimimme eniten ohjelmoitu robotti
Tämän ajon jälkeen telaketjut lähtivät vaihtoon.
Pronssisijalle selvinnyt LALAN
SumoBoss matkalla areenalle
Rauhaa ja hiljaisuutta matkabussissa
Reissussa saa aina uusia kavereita!
Snakeus puraisee!

 

 

 

Pähkäilyä ja riemunkiljahduksia ohjelmoinnin ja robotiikan parissa

Pääsiäisen jälkeen koitti kolmen päivän tiivis MOK (monialainen oppimiskokonaisuus), jonka aiheina olivat ohjelmointi ja robotiikka. Aluksi kolmosluokan tekno-oppilaat lähtivät kehittämään koodaustaitojaan code.org-sivuston tarjoamien harjoitteiden kautta. Ennen ensimmäisiä harjoituksia kuitenkin palauteltiin mieleen jo syksyllä Micro:bitin avulla opeteltuja ohjelmoinnin perusteita, ja huomattiin, että moni asia toimii samalla tavalla myös code.org-ohjelmointiympäristössä. Ohjelmoinnin taidoista mieleen jäivät ainakin toistolauseen ja ehtolauseen hyödyntäminen omassa ohjelmassa.

Ohjelmointiharjoitteiden lisäksi lähdimme tutustumaan Legon EV3-robotteihin. Lyhyen aloitusosion jälkeen oppilaat rakensivat ryhmissä helppobotit, johon ohje löytyy myös blogimme materiaalipankista. Nopeasti päästiinkin sitten jo kokeilemaan ryhmien itse nimeämien robottien ohjelmointia erilaisten harjoitushaasteiden avulla, joita löydät myös materiaalipankistamme kohdasta ”robotiikka”. Ryhmien välillä käytiin lisäksi pienimuotoisia kisoja, joista viimeisimpänä ratkottiin teknoluokan sumo-mestaruus.

MOK-jakson päätteeksi katsoimme aloitusjakson YLE:n Robomestarit-sarjasta, jossa on mukana myös oman koulumme oppilaita. Jakson lopussa kerätyn palautteen ja itsearvioinnin perusteella monella innostus robotiikkaan ja ohjelmointiin kasvoi ja uusia taitoja näinkin lyhyen jakson kautta opittiin paljon. Lisäksi ainakin ryhmätyö- ja ongelmanratkaisutaidot kehittyivät monella kolmosteknolla yhteisten ponnistusten myötä. Onnistumisen riemua ja ilonkiljahduksia ei myöskään jäänyt puuttumaan. Tästä on hyvä jatkaa eteenpäin!

Kuvaesitys vaatii JavaScriptin.

Arto Hietapelto