Proyecto de corte por láser de STEAM Music Car con LaserMaker

En este proyecto de mecanismo STEAM, los estudiantes diseñan y construyen un automóvil musical utilizando LaserMaker, una máquina de corte por láser y un movimiento de caja de música. La lección conecta el dibujo a mano, el diseño de la carrocería del automóvil, la colocación de orificios, el diseño de engranajes, el corte por láser, la instalación de movimientos, el mallado de engranajes, el ensamblaje y las pruebas.

1. Descripción general de la lección

1,1 Objetivo del proyecto

Los estudiantes dibujarán una idea de automóvil, prepararán un cuerpo de automóvil cortado con láser en LaserMaker, modificarán la estructura del automóvil para un movimiento de caja de música, agregarán orificios de instalación y ruedas dentadas, cortarán con láser las piezas, ensamblarán el modelo y probarán cómo el movimiento de la caja de música y los engranajes traseros trabajan juntos.

1,2 Uso recomendado en el aula

2. Objetivos de aprendizaje

2,1 Lo que aprenden los estudiantes

2,2 Habilidades de STEAM desarrolladas

2,3 Fabricación responsable

Los estudiantes deben operar el cortador láser solo bajo la guía del maestro o supervisor de laboratorio. Antes de cortar, compruebe la ubicación del material, la distancia focal, la configuración de capa y las trayectorias de corte. Durante el ensamblaje, mantenga los dedos alejados de los engranajes en movimiento y apriete el movimiento de la caja de música solo después de que los orificios estén alineados.

3. Contexto del proyecto: De la caja de música al coche de la música

Una caja de música es un pequeño dispositivo mecánico que reproduce música cuando su movimiento es alimentado por un resorte o manivela. En este proyecto, los estudiantes usan ese mecanismo de una nueva manera: en lugar de colocar el movimiento dentro de una caja, lo instalan dentro de una carrocería cortada con láser.

El desafío de diseño es hacer que la carrocería del automóvil, el movimiento de la caja de música y las ruedas dentadas encajen entre sí. Los estudiantes deben pensar dónde debe pasar el eje de bobinado a través del cuerpo, dónde debe ir el orificio del tornillo y cómo debe engranar la rueda de engranaje trasera con el engranaje instalado en el movimiento de la caja de música.

4. preguntas de pensamiento pre-clase

Antes de abrir el software, los profesores pueden guiar a los estudiantes con una breve revisión y preguntas de diseño.

5. Preparación antes de la clase

Pida a los estudiantes que dibujen el coche que imaginan en papel, utilizando la misma idea general de la lección anterior de Car Inventor. El dibujo debe ser lo suficientemente claro como para soportar un diseño de carrocería de automóvil cortado con láser.

6. procedimiento de la lección

6,1 Diseño de la carrocería del coche

En LaserMaker, diseñe las piezas del automóvil haciendo referencia al flujo de trabajo anterior de Car Inventor. Los estudiantes pueden usar su automóvil dibujado a mano como el punto de partida visual, luego preparar la carrocería del automóvil, las posiciones de las ruedas y las piezas de ensamblaje para el corte por láser.

Debido a que este proyecto agrega un movimiento de caja de música, reduzca la producción de una placa de soldadura de la estructura original del automóvil. Esto deja espacio para el movimiento y ayuda a que el ensamblaje coincida con el diseño actualizado.

6,2 Añadir agujeros para el movimiento de la caja de música

En un lado de la carrocería, dibuja los agujeros necesarios para el movimiento de la caja de música. El flujo de trabajo de origen utiliza un orificio de 7mm para la posición de bobinado y un orificio de 3,1mm para la posición de tornillo.

La distancia entre estos orificios debe basarse en la distancia real entre el eje de bobinado y la posición del tornillo del movimiento de la caja de música. Los estudiantes deben medir el movimiento antes del corte final.

6,3 Añadir ruedas dentadas

Haga clic en Galería en el menú LaserMaker, seleccione el gráfico de engranaje y arrástrelo al espacio de trabajo. Copia y pega el engranaje hasta que haya tres engranajes. Estos engranajes se utilizan como la rueda trasera y las partes del engranaje de movimiento del coche de la música.

Cambie el diámetro de agujero de centro de un engranaje a 4,60 m. Este engranaje será instalado en la posición de la bobina del movimiento de la caja de música, así que el tamaño del agujero debe hacer juego la parte del movimiento usada en clase.

6,4 Establecer parámetros de procesamiento láser

Después de que la carrocería, los orificios y los engranajes estén completos, verifique la configuración de la capa y el orden de procesamiento. Asegúrese de que las líneas de corte, las líneas de grabado y las funciones de agujero estén asignadas a las capas correctas antes de enviar el archivo a la cortadora láser.

7. procesamiento láser

Importe el archivo de diseño completado en la máquina de corte por láser para su procesamiento. Antes de comenzar el trabajo, ajuste la distancia focal cuidadosamente para reducir el riesgo de corte incompleto.

8. empalme y asamblea

8,1 Ensamblar la carrocería del coche

Montar el coche de acuerdo con los pasos de empalme de Car Inventor. Para esta versión de coche de música, no instale la rueda trasera original en esta etapa. Conecte la placa de soldadura al frente como se muestra en el flujo de trabajo de origen.

8,2 Instalar el movimiento de la caja de música

Retire el mango del resorte del movimiento de la caja de música. Inserte el movimiento a través del orificio redondo de 7mm, alinee el orificio del tornillo con el orificio de 3,1mm y apriete el tornillo para asegurar el movimiento.

8,3 Instalar el engranaje de movimiento

Instale el engranaje con el orificio central de 4,60mm en la posición del resorte del movimiento de la caja de música. A continuación, vuelva a instalar el mango de resorte para que el movimiento aún pueda ser enrollado y probado.

8,4 Instale la rueda de engranaje trasera

Utilice el engranaje de 3,1mm como rueda trasera. Instálalo en la parte trasera del coche con un pequeño palo de madera. Durante la instalación, asegúrese de que el engranaje trasero y el engranaje de movimiento se engranen correctamente.

9. Prueba, depuración y mejora

Después de la asamblea, enrolle el movimiento de la caja de música y observe si los engranajes se mueven suavemente. Si la conexión del engranaje es demasiado apretada, demasiado floja o desalineada, los estudiantes deben ajustar la instalación antes de repetir las pruebas.

Cómo funciona el coche de la música

El movimiento de la caja de música incluye una fuente de alimentación, un cilindro giratorio, una placa de sonido, una placa base y una estructura de transmisión. Cuando se enrolla el movimiento, el resorte acciona el cilindro. Los alfileres en el cilindro arrancan los dientes metálicos de la placa de sonido, creando notas musicales.

En el coche de la música, los estudiantes también agregan engranajes para explorar la transferencia de movimiento. El engranaje conectado al movimiento interactúa con la rueda de engranaje trasera, por lo que los estudiantes pueden observar cómo la rotación, el contacto del engranaje y la alineación afectan el modelo terminado.

11. Práctica en el aula y consejos de enseñanza

11,1 Flujo de trabajo del estudiante

11,2 Sugerencias Profesorado

12. Reflexión y evaluación

12,1 Preguntas de reflexión

12,2 Evaluación de estudiantes y pares

Los estudiantes pueden evaluar su propio trabajo y dar retroalimentación basada en la creatividad, el proceso técnico, el efecto artístico y la colaboración.

13. Proyecto terminado y uso compartido

Al final de la lección, los estudiantes pueden presentar sus autos de música, explicar cómo diseñaron el cuerpo, dónde colocaron el movimiento de la caja de música y cómo funcionan juntos los engranajes. Los maestros pueden invitar a los estudiantes a comparar qué diseños son creativos, bien ensamblados, suaves en movimiento y visualmente completos.

14. Desafío de extensión

Después de terminar el automóvil musical básico, los estudiantes pueden rediseñar la carrocería del automóvil, ampliar la estructura, ajustar la colocación del engranaje o probar diferentes tamaños de engranajes traseros. También pueden agregar decoración grabada, ventanas, nombres, patrones o un estilo de carrocería temático para hacer que el automóvil sea más personal.

Para un desafío de mecanismo, los estudiantes pueden comparar diferentes configuraciones de engranajes y observar cómo el contacto del engranaje, la fricción, el tamaño de la rueda y el peso del automóvil afectan la velocidad y la calidad del movimiento.

15. Nota de equipo para maestros

Este proyecto es adecuado para cortadores láser en el aula que admiten el corte y grabado de materiales laminares para proyectos de pequeños fabricantes y mecanismos. Para las escuelas y los laboratorios STEAM para principiantes, los proyectos como autos musicales, vehículos con ruedas dentadas, modelos de cajas de música y actividades para principiantes de LaserMaker se pueden completar con un cortador láser para el aula, como elSerie Thunder Laser Bolt.

Los maestros pueden elegir la configuración de la máquina y el material en función del espacio del aula, las necesidades de supervisión de los estudiantes, el grosor del material, el tamaño del proyecto, las dimensiones del movimiento de la caja de música y la configuración de ventilación. Los estudiantes siempre deben probar los ajustes, verificar el enfoque y seguir las reglas de seguridad láser de la escuela antes del corte final.