Projet de découpe au laser de moulin à vent de musique à vapeur avec LaserMaker

Dans ce projet de mécanisme STEAM, les élèves conçoivent et construisent un moulin à vent musical à l'aide de LaserMaker, d'une machine de découpe laser et d'un mouvement de boîte à musique. La leçon relie la conception du corps de la boîte, la décoration des fenêtres et des portes, les pièces de la jante de style baïonnette, le placement des trous, la conception des lames de moulin à vent, la configuration des couches, le traitement au laser et l'assemblage pratique.

1. Aperçu de la leçon

1.1 Objectif du projet

Les étudiants modifieront un fichier de conception de boîte, créeront des fenêtres et des portes, concevront des jantes décoratives avec des caractéristiques de style baïonnette, ajouteront des trous pour un mouvement de boîte à musique, dessineront des lames de moulin à vent, définiront des paramètres de traitement laser, couperont les pièces, assembleront un corps cuboïde, installeront le mouvement et fixeront la lame de moulin à vent.

1.2 Utilisation recommandée en classe

2. Objectifs d'apprentissage

2.1 Ce que les élèves apprendront

2.2 Compétences VAPEUR Développées

2.3 Faire responsable

Les étudiants doivent utiliser la découpeuse laser uniquement sous la direction de l'enseignant ou du superviseur de laboratoire. Avant le traitement, vérifiez l'emplacement du matériau, la distance focale, l'ordre des couches, le traitement en ligne et les chemins de coupe. Pendant l'assemblage, manipulez soigneusement la colle chaude, serrez les vis seulement après que le mouvement est aligné, et gardez les doigts à l'écart des pièces mobiles.

3. Contexte du projet: De la boîte à musique au moulin à vent musical

Le projet de moulin à vent musical demande aux élèves de penser au-delà d'une boîte à musique de base. Au lieu de placer le mouvement dans une simple boîte, les élèves créent un objet à thème avec des fenêtres, des portes, des jantes décoratives et des lames de moulin à vent.

Le défi de la conception consiste à donner au moulin à vent une apparence complète tout en laissant suffisamment d'espace et de trous précis pour le mouvement de la boîte à musique. Les élèves doivent réfléchir à la structure du corps, à la position de la lame, aux trous d'installation et à la façon dont le modèle final sera assemblé.

4. Questions de réflexion avant la classe

Avant d'ouvrir le logiciel, les enseignants peuvent guider les étudiants avec de courtes questions de révision et de conception.

5. Lesson Procedure

5.1 Préparer le fichier de conception de boîte

Ouvrez le fichier de dessin de conception pour la boîte dans LaserMaker et déplacez chaque pièce en place. Les élèves devraient examiner les six pièces principales en bois qui seront ensuite assemblées en un corps cuboïde.

5.2 Dessiner les fenêtres

Dessinez un rectangle de 10mm sur 15mm comme petite unité de fenêtre. Utilisez Array Copy selon la disposition du projet afin que les ouvertures de fenêtre puissent être répétées proprement.

Dessinez un rectangle de 30mm sur 60mm comme cadre de la fenêtre et définissez la couleur du calque sur le rouge. Ensuite, faites une copie matricielle de la fenêtre et placez les fenêtres répétées sur le morceau de mur rectangulaire de la boîte.

5.3 Dessinez les portes et les petites fenêtres

Tracez un rectangle de 30mm sur 60mm pour le cadre intérieur de la porte et un rectangle de 36mm sur 66mm pour le cadre extérieur de la porte. Ces deux rectangles aident à créer une structure de porte claire sur le corps du moulin à vent.

Pour la fenêtre de porte, dessinez un carré intérieur de 20mm par 20mm et un carré extérieur de 22mm par 22mm, puis placez-le selon la disposition de conception. Dessinez un rectangle de 2mm sur 17mm et copiez-le comme indiqué dans le flux de travail source.

Dessinez la poignée de porte avec un cercle intérieur de 1,5mm et un cercle extérieur de 4mm, puis changez la couche en rouge. Placez la porte finie sur le corps du moulin à vent.

5.4 Dessinez les jantes de la fenêtre et de la porte

Dessinez un rectangle de 10mm sur 2,7mm comme baïonnette pour le rebord de la fenêtre. Utilisez Forme> Faire pivoter les graphiques pour faire pivoter le rectangle de 30 degrés.

Dessinez un rectangle temporaire et placez-le au milieu de la fenêtre pour mesurer la distance entre les deux baïonnettes de la jante. Alignez les deux parties du rebord de la fenêtre autour de la référence centrale, puis répétez la même méthode pour les fenêtres et les portes restantes.

Dessinez un rectangle de 2,6mm sur 25mm comme bord de fenêtre. Tourner au même angle que la baïonnette et vérifier si les deux parties se chevauchent correctement.

Tracez un rectangle de 3,2mm sur 5mm pour mesurer la distance entre les deux bords de la fenêtre. Une fois la mesure correcte, faites pivoter la pièce à un angle de 90 degrés et placez-la sur le bord de la fenêtre.

Dessinez un rectangle de position de carte de 3,2mm sur 10mm et placez-le sur le bord de la fenêtre. Retirez la petite boîte et utilisez Welding pour connecter la structure. Répétez la même opération de l'autre côté, puis utilisez Array Copy pour créer les parties restantes de la jante.

5.5 Ajouter des trous pour le mouvement de boîte à musique

Tracez un cercle de 6,5mm pour le trou d'enroulement et deux cercles de 3,15mm pour les trous de vis. Pendant le processus de conception, tracez un rectangle de 19mm sur 1,5mm comme référence de mesure pour la distance entre les deux trous de vis.

5.6 Dessiner les lames du moulin à vent

Dessinez un rectangle de 30mm sur 90mm pour une lame de moulin à vent. Dessinez ensuite un carré de 5mm sur 5mm comme référence de mesure approximative pour la position de la grille de la lame.

Retirez le carré excédentaire et utilisez Array Copy conformément à la disposition de la conception de la lame. Copiez trois lames supplémentaires et faites-les pivoter en position. La position de la grille de chacune des quatre lames doit être décalée plutôt qu'identique.

Alignez et déplacez les pales du moulin en fonction de la ligne de référence rouge dans la disposition source. Dessinez ensuite des rectangles entre les lames et utilisez le soudage pour connecter la structure de la lame.

Une fois l'assemblage de la lame du moulin à vent terminé, ajustez les positions des pièces finales afin que la conception complète du moulin à vent de musique soit prête pour le traitement.

5.7 Paramètres de traitement laser

Une fois la conception terminée, définissez les paramètres de la couche et ajustez l'ordre de traitement. Le flux de travail source note que le traitement de ligne doit venir avant la coupe.

6. traitement de laser

Importez le fichier de conception terminé dans la machine de découpe laser pour le traitement. Avant de commencer le travail, ajustez soigneusement la distance focale pour réduire le risque de coupe incomplète.

7. épissage et assemblage

7.1 Installer le mouvement de la boîte à musique

Retirez la poignée à ressort du mouvement de la boîte à musique. Installez le mouvement sur la partie découpée au laser indiquée dans le flux de travail source et fixez-le avec des vis.

7.2 Assembler le corps de la boîte

Assemblez les six pièces en bois selon la structure correspondante et construisez-les en un cuboïde. Vérifiez l'ajustement des bords avant d'appliquer de la colle ou de la pression finale.

7.3 Installer les petites pièces

Installez les petites pièces restantes en fonction de la disposition du projet. Ces pièces aident à compléter l'apparence du moulin à vent et à soutenir l'assemblage final de la lame.

7.4 Fixez l'assemblage de la lame du moulin à vent

Utilisez de la colle au latex blanc ou de la colle thermofusible pour connecter la poignée du moulin à vent et l'ensemble de la lame du moulin à vent. Installez ensuite l'assemblage de la lame sur le corps de la boîte à musique du moulin à vent.

8. Tester, déboguer et améliorer

Après l'assemblage, testez le mouvement de la boîte à musique et observez si le modèle est stable. Les élèves doivent vérifier si le mouvement est sécurisé, si la lame est fermement fixée et si le corps de la boîte conserve sa forme pendant l'utilisation.

9. Pratique en classe et conseils pédagogiques

9.1 Flux de travail des étudiants

9.2 Suggestions de l'enseignant

10. Réflexion et évaluation

10.1 Questions de réflexion

10.2 Évaluation des élèves et des pairs

Les élèves peuvent évaluer leur propre travail et donner des commentaires basés sur la créativité, le processus technique, l'effet artistique et la collaboration.

11. Projet terminé et partage

À la fin de la leçon, les élèves peuvent présenter leurs moulins à vent, expliquer comment ils ont conçu la carrosserie, les fenêtres, les portes, l'assemblage des lames et l'installation du mouvement de la boîte à musique, et discuter de ce qu'ils amélioreraient dans la prochaine version.

12. Le défi de l'extension

Après avoir terminé le moulin à vent de musique de base, les étudiants peuvent redessiner le corps du moulin à vent, changer la forme de la lame, ajouter des fenêtres et des portes plus détaillées ou créer une nouvelle structure de boîte à musique à thème. Ils peuvent également tester comment la taille de la lame, la position de la lame, la forme du corps et la décoration affectent l'apparence finale.

Pour un défi de mécanisme, les élèves peuvent comparer comment le mouvement de la boîte à musique est installé dans la boîte à musique en forme de cœur, la voiture de musique et le moulin à vent de musique, puis expliquer comment un mouvement peut prendre en charge différentes conceptions de produits.

13. Note d'équipement pour les enseignants

Ce projet convient aux coupeurs de laser de salle de classe qui soutiennent la coupe et la gravure des matériaux de feuille pour de petits projets de fabricant et de mécanisme. Pour les écoles et les laboratoires de vapeur débutants, des projets comme les moulins à vent de musique, les modèles de boîte à musique, les boîtes décoratives et les activités LaserMaker pour débutants peuvent être complétés avec un cutter laser en classe tel que leSérie de boulons laser Thunder.

Les enseignants peuvent choisir la machine et la configuration du matériel en fonction de l'espace en classe, des besoins de supervision des élèves, de l'épaisseur du matériau, de la taille du projet, des dimensions du mouvement de la boîte à musique et de la configuration de la ventilation. Les élèves doivent toujours tester les paramètres, vérifier la mise au point et suivre les règles de sécurité laser de l'école avant la découpe finale.