Projet de découpe laser STEAM Train Inventor avec LaserMaker

Dans ce projet STEAM maker, les élèves poursuivent le parcours de conception du «pinceau magique» en transformant un train dessiné à la main en un modèle en bois découpé au laser à l'aide de LaserMaker. La leçon passe en revue la numérisation d'image, le recadrage, le dessin, la gravure et la découpe, puis étend l'activité avec des roues de train, des coupleurs, des connexions de chariot, des engrenages optionnels, un petit moteur et des rails.

1. Aperçu de la leçon

1.1 Objectif du projet

Les élèves dessineront un train original, le numériseront dans LaserMaker, prépareront un contour de coupe extérieur propre, graveront le dessin, couperont les morceaux de train, concevront un corps de train en trois dimensions, connecteront des wagons de train avec des pièces de style coupleur, et explorez les améliorations optionnelles telles qu'une section avant motorisée et des rails découpés au laser.

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 de couper, vérifiez la mise au point, la sortie de couche, le placement du matériau et les paramètres de traitement. Lorsque vous ajoutez un moteur et un boîtier de batterie, éloignez les fils des engrenages et des roues et testez lentement le train avant de le faire fonctionner plus longtemps.

3. Inspiration du projet: De l'inventeur de la voiture à l'inventeur de la formation

Cette leçon guide les élèves à faire un train basé sur les compétences acquises dans la leçon précédente de l'inventeur de voiture. Le nouveau défi clé est qu'un train n'est pas un seul corps. Un train comprend une locomotive, des voitures, des roues, des connexions de type attelage et, dans de nombreux exemples du monde réel, des rails.

4. Questions de réflexion avant la classe

Les enseignants peuvent commencer la leçon avec des questions de comparaison de transport. Ces invites aident les élèves à connecter l'observation, la structure et la fonction avant de commencer à dessiner.

5. Lesson Procedure

5.1 Faire un seul train de silhouette

Demandez aux élèves de dessiner le train qu'ils imaginent. Contrairement à un modèle de voiture simple, un train comprend généralement une locomotive et plusieurs voitures, de sorte que les élèves doivent dessiner l'avant et les voitures séparément.

Utilisez une application de numérisation ou une autre méthode approuvée par la classe pour numériser le dessin et l'importer dans LaserMaker. Tout d'abord, utilisez Image> Recadrage pour supprimer l'espace vide autour de l'image.

Ensuite, utilisez Image> Contour pour générer le contour du train. Sélectionnez et supprimez le contour intérieur, en ne gardant que le contour extérieur pour la coupe. Le bitmap original peut rester pour la gravure afin que le dessin de l'élève soit toujours visible sur le train fini.

Double-cliquez sur la zone des paramètres de couche dans LaserMaker et définissez les paramètres de gravure et de découpe pour le projet de contreplaqué. Après avoir vérifié les paramètres, envoyez le fichier à la découpeuse laser pour traitement.

5.2 Faire un train tridimensionnel

Commencez par concevoir les roues du train et les petites bagues de fixation en bois. Dans le flux de travail source, chaque roue utilise un cercle extérieur de 20mm et un cercle intérieur de 3mm. Utilisez Array Copy pour créer efficacement plusieurs roues et anneaux.

Ensuite, concevez les plaques d'épissage du train avec la fonction de soudage. Ces plaques aident à relier le corps du train et à soutenir la structure tridimensionnelle.

Placez les caractéristiques de la baïonnette dans le bon ordre. Tracez un cercle de 3mm au centre de chaque position de roue. Dans le flux de travail source, les baïonnettes 3 et 4 sont utilisées pour relier les wagons.

Pour connecter les voitures de train, des pièces de chaîne de style coupleur de conception. Dessinez un rectangle de 38mm sur 6mm, ajoutez un rectangle de 3mm sur 10mm au centre gauche pour le soudage et ajoutez deux cercles de 3mm sur le côté droit. Utilisez Array Copy pour créer plusieurs pièces de coupleur.

Reflétez les graphiques de locomotive et de chariot au besoin afin que les pièces correspondantes puissent être assemblées des deux côtés. Une fois le fichier terminé, traiter les pièces avec le cutter laser.

Après la coupe, installez les roues et les plaques d'épissage sur la locomotive et le corps du train. Connectez deux pièces de coupleur à la queue de la locomotive, puis connectez deux autres pièces de coupleur à l'avant de la voiture suivante. Utilisez un petit bâton pour connecter les quatre pièces du coupleur. Répétez la même méthode pour les voitures restantes.

6. traitement de laser

Importez les fichiers de conception enregistrés dans la machine de découpe laser pour le traitement. Avant le traitement, vérifiez le placement du matériau, les couches de gravure et de découpe et la longueur focale. La leçon source rappelle spécifiquement aux élèves d'ajuster la mise au point avant de couper afin de réduire le risque de coupes incomplètes.

7. mise à niveau des travaux: Ajouter Motion et Rails

7.1 Ajouter un petit moteur

Pour faire fonctionner le train tout seul, les élèves peuvent ajouter un petit moteur au train. Utilisez la conception d'engrenage intégrée à LaserMaker Gallery, importez-la dans l'espace de travail et utilisez Array Copy pour créer quatre engrenages.

Installez deux engrenages des deux côtés du moteur. Collez le petit moteur sous la section avant près des roues avant. Installez les deux engrenages restants sur l'arbre de roue et alignez-les avec les engrenages du moteur. Si les engrenages de l'arbre de roue ne sont pas sécurisés, de la colle peut être utilisée avec précaution pour aider à les fixer en place.

Connectez les fils positifs et négatifs du boîtier de batterie au moteur. Une fois que le câblage est sécurisé et que les engrenages sont alignés, le train peut se déplacer tout seul.

7.2 Faire des rails

Étant donné que les trains et les trains à grande vitesse fonctionnent généralement sur des rails, les étudiants peuvent également concevoir et construire des rails pour le train fini. Les rails rendent le modèle plus réaliste et donnent aux élèves une autre occasion d'explorer l'alignement, l'espacement et les structures répétées.

8. Pratique en classe et conseils pédagogiques

8.1 Flux de travail des étudiants

8.2 Suggestions de l'enseignant

9. Réflexion et évaluation

9.1 Questions de réflexion

9.2 Évaluation des élèves et des pairs

Les élèves peuvent évaluer leur propre travail et donner des commentaires basés sur la créativité, la fermeté structurelle, l'apparence et l'attitude d'apprentissage.

10. Projet terminé et partage

À la fin de la leçon, les élèves peuvent présenter leurs trains, expliquer comment ils ont conçu la locomotive, les voitures, les attelages, les roues et les améliorations facultatives, et discuter de la façon dont ils amélioreraient la prochaine version.

11. Le défi de l'extension

Après avoir terminé le train de base, les étudiants peuvent améliorer la version motorisée en changeant l'unité de puissance, en ajustant la connexion de l'engrenage, en améliorant l'ajustement de l'arbre de roue ou en testant différents numéros de chariot. Ils peuvent également concevoir des rails, des gares, des ponts ou des paysages plus longs pour créer un environnement de train complet.

Pour un défi créatif plus large, les étudiants peuvent utiliser le même flux de travail draw-scan-process-cut-upgrade pour concevoir d'autres systèmes connectés, tels que des bus, des téléphériques, des manèges ou des modules robotiques liés.

12. Note d'équipement pour les enseignants

Ce projet convient aux coupeurs de laser de salle de classe qui soutiennent la gravure et la coupe du contreplaqué mince pour des activités de fabricant d'étudiant. Pour les écoles et les laboratoires STEAM débutants, des projets tels que des modèles de train dessinés à la main, des véhicules connectés, des roues, des coupleurs et des 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 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.