このSTEAMメーカープロジェクトでは、学生はLaserMakerを使用して、手描きの車のアイデアをレーザーカットの木製モデルに変えます。このレッスンでは、描画、画像スキャン、ビットマップクリーンアップ、アウトライン抽出、レーザー彫刻、ホイールデザイン、シャーシデザイン、バヨネットスタイルのジョイント、アセンブリ、およびクリエイティブプロジェクトのアップグレードを結び付けます。

このプロジェクトは、Ma Liangと魔法のブラシの物語に触発されています。学生が想像力とデジタルファブリケーションを組み合わせると、絵が現実のものになる可能性があります。学生はシンプルな手描きの車から始めて、それを段階的に車輪付きの車、完全な車体、およびオプションのパワードバージョンにアップグレードします。

自動車発明者STEAMレーザー切断プロジェクトカバー画像 — 学生は想像力から始めて、LaserMakerとレーザーカットを使用して図面を物理的な車のモデルに変えます。

1.レッスンの概要

アイテム	詳細
プロジェクト	Car Inventorレーザー切断プロジェクト
ソフトウェア	LaserMaker
主なスキル	手描画、画像スキャン、画像トリミング、アウトライン抽出、ビットマップ彫刻、ベクトル切断、円描画、アレイコピー、バヨネットスタイルのジョイントデザイン、アセンブリ、およびプロジェクトのアップグレード
提案された材料と部品	合板、紙、ドローイングペン、小さな木の棒、木製リング、LEDライト、ボタン電池、テープ、巻き上げ装置、N20モーター、バッテリーボックス、ワイヤー、オプションの固定アクセサリー
教室フィット	レーザー切断とメーカープロジェクト、STEAMアートとエンジニアリング、デジタルファブリケーション、車のデザイン、学生の発明活動、LaserMaker初心者レッスン

1.1プロジェクトの目標

学生は、オリジナルの車のデザインを描き、LaserMakerにスキャンし、使用可能なカットアウトラインを作成し、手描きの画像を彫刻し、車体をカットし、ホイールを追加し、より完全な車両構造を組み立て、ヘッドライトなどのオプションのアップグレードを探索します。-アップモーション、およびモーター駆動の動き。

1.2推奨される教室の使用

教師の場合:このプロジェクトを使用して、クリエイティブな描画、デジタル画像処理、レーザー切断、シンプルなメカニズム、および反復デザインを接続します。

学生のために:アクティビティを使用して図面を実際のオブジェクトに変え、ホイール、構造、ライト、およびモーションを通してそれを改善します。

Makerspacesの場合:学習者がアイデアから物理的なプロトタイプまでの完全な道を理解するのに役立つ初心者向けのプロジェクトとして使用します。

2.学習目的

2.1学生が学ぶこと

ホイール、窓、ドア、ライト、フロント、リア、ミラーなど、車の基本的な外部構造を観察します。

LaserMakerで処理できる、透明で閉じた外縁を備えた手描きの車を作成します。

スキャンした画像をトリミングし、アウトラインを生成し、外側のカット輪郭を保持し、元のビットマップを使用して彫刻します。

ホイール、ホイールスペーサー、シャーシピース、フロントパネルとリアパネル、および組み立て用のバヨネットスタイルのジョイントを設計します。

ヘッドライト、ワインドアップパワーデバイス、またはモーターとゴムバンドのリンケージ構造を備えた基本的なレーザーカットカーをアップグレードします。

2.2 STEAMスキル開発

デザイン思考:想像力豊かな描画から始めて、オブジェクトを段階的に改善して、より便利で安定した表現力豊かになります。

計算思考:トリミング、アウトライン抽出、レイヤー出力設定、寸法、配列、および配置を使用して、生産準備完了のレーザーファイルを準備します。

エンジニアリング思考:ホイールの回転、シャーシの安定性、ジョイントフィット、材料の強度、バッテリーの配置、および単純な送電を検討してください。

2.3責任あるメイキング

生徒は、教師またはラボの監督者の指導の下でのみレーザーカッターを使用する必要があります。処理する前に、フォーカス、材料の配置、彫刻と切断レイヤー、および機械の設定を確認してください。ライトやモーターを追加するときは、配線を整頓し、バッテリーと可動部品を注意深くテストしてください。

3.プロジェクトのインスピレーション: マジックブラシからメーカープロジェクトへ

このレッスンでは、「マジックブラシ」のアイデアを使用して、学生がデザインをアイデアを現実のものにする方法と見なすのに役立ちます。手描きの絵は、生徒が物体を観察し、その構造を理解し、画像をデジタルで処理し、レーザーカッターで作成すると、物理的な物体になる可能性があります。

このレッスンでは、生徒はまず車を作ります。彼らは彼らが想像する車の形から始めて、それから追加の部品とアップグレードを通してそれを動くかまたは半動くモデルに発展させます。

自動車発明家プロジェクトのマジックブラシストーリーのインスピレーション — ストーリーのテーマは、学生が想像し、描き、作成することを奨励します。

車の発明家プロジェクトの例の描画 — 学生は自分が作りたい車について考えることから始めます。

車の構造のための教室思考プロンプト — 設計する前に、学生は車の構造、材料、動きについて話し合います。

4.クラス前の思考の質問

ソフトウェアを開く前に、教師は実用的なデザインの質問で生徒を導くことができます。これらの質問は、学生が創造的な描画タスクを実際のオブジェクトの構造と機能に結び付けるのに役立ちます。

車の基本的な構造は何ですか?

どのような目に見える特徴が車を外部から認識できるようにしますか?

車のモデルを作成している場合、どのような材料を使用できますか?

どうやって車を動かすことができますか?

教室ディスカッション:車は、ボディ、シャーシ、ホイール、電源、および電気部品を備えたシステムとして議論することができます。この初心者プロジェクトでは、学生は主に目に見える体型、車輪、シンプルな構造、オプションのパワーアップグレードに焦点を当てます。

5.レッスン手順

5.1シングルシルエットカーを作る

想像する車を紙に描いてもらいます。車はどんな創造的な形でもかまいませんが、外縁ははっきりと閉じている必要があります。閉じた輪郭は、LaserMakerが後で使用可能な切断輪郭を作成するのに役立ちます。

紙に車のアイデアを描く手 — 学生はデジタル処理に移る前にオリジナルの車を描きます。

スキャンアプリまたは教室で承認された別の方法を使用して、図面をスキャンし、LaserMakerにインポートします。ソースワークフローでは、スキャンされた画像が画像ツールで処理されます。まず、Picture > Cropを使用して空白スペースを削除し、不要な背景干渉を減らします。

LaserMakerでスキャンした車の画像をトリミングする — ソフトウェアが便利な描画領域に焦点を合わせるように、スキャンした画像をトリミングします。

次に、画像> アウトラインを使用して画像からアウトラインを生成します。アウトラインはビットマップ画像と重なる可能性があるため、学生はビットマップレイヤーとベクターレイヤーを慎重に管理する必要があります。

車の図面にLaserMakerで画像の概要を使用する — LaserMakerで画像アウトラインを生成します。

BMPレイヤーから出力チェックマークを一時的に削除します。内側のアウトラインを選択して削除し、外側のアウトラインのみをカットします。次に、BMP出力チェックマークを復元し、すべてのオブジェクトを選択して、デザイン幅を140mmに変更します。

なぜ外側の輪郭だけを保つのですか?外側のベクトルの輪郭は、車の形状を切り取るために使用されます。元のビットマップは引き続き表面彫刻に使用できるため、学生の絵は木製の車に表示されたままです。

内側の輪郭を削除し、外側の車の輪郭を保つ — 外側の切断の輪郭を保ち、彫刻にビットマップを使用します。

BMPレイヤーを合板の彫刻または彫刻のパラメーターに設定します。 3.00mm素材の合板切断パラメータに切断層を設定します。レイヤーを確認してデザインをプレビューした後、ファイルをレーザーカッターに送信して処理します。

LaserMakerで合板彫刻パラメータを設定する — 彫刻または彫刻のパラメータを設定します。

LaserMakerで合板切断パラメータを設定する — 3mm合板の切断パラメータを設定します。

完成したシングルシルエットレーザーカット車 — シングルシルエットカーを完成させます。

5.2シングルピース車を作る

車の動きを助けるために、学生は車輪と小さな木製の指輪を追加します。 LaserMakerで、1つのホイールに30 mmの外側の円を描き、車軸の穴に2.7mmの内側の円を描きます。円を中心合わせしてから、2つの水平コピーと2つの垂直コピーを含む配列コピーを使用して4つのホイールを作成します。

LaserMakerで4つのレーザーカットホイールを描く — 中心に2.7mmの車軸穴を持つ4つの30mmホイールを作成します。

同じ方法を使用して、外径7mm、内径2.7mmの16の小さな木製リング構造を描きます。これらのリングは、車輪を木の棒の所定の位置に保持するのに役立ちます。

ホイール固定用の小さな木制リングを描く — ホイールの位置を固定するのに役立つ小さな木製リングを作成します。

車体の各車のホイール位置の中央に3mmの円を描きます。彫刻と切断パラメータを設定した後、レーザーは部品を切断します。車輪、木の棒、小さなリングを組み立てて、車輪付きの車を完成させます。

完成したレーザーカットの車輪付き車 — スティック、ホイール、リングでホイール車を組み立てます。

5.3完全な車のボディを作る

モデルを実際の車のように見せるために、学生はシャーシとフロントパネルとリアパネルを追加できます。車のシャーシに50mm x 35mmの長方形を描き、次にフロントパネルとリアパネルに15mm x 35mmの長方形を2つ描きます。

車のシャーシとフロントパネルとリアパネルを描く — シャーシとフロントとリアのカーパネルを描きます。

3 mm x 20 mmのサイズの4つの補助長方形を描きます。必要に応じて2つを90度回転させ、上下のシャーシエッジの中央と前面パネルと背面パネルに配置し、グラフ溶接またはユニオンスタイルの操作を使用してバヨネットスタイルのジョイント機能を作成します。

バヨネットスタイルのジョイントを追加するのはなぜですか?これらのジョイント機能は、組み立て中にシャーシ、フロントパネル、およびリアパネルがよりしっかりとフィットするのに役立ちます。

車体用のバヨネットスタイルのジョイントの作成 — バヨネットスタイルの機能を追加して、車体をよりしっかりと組み立てることができるようにします。

さらに3mm x 20mmの長方形を3つ描きます。ソースワークフローに示されているように、左右のシャーシ側と下車の車体領域の中央位置に配置します。水平フリップを使用して、マッチングボディ画像処理を完了します。

完全な車体デザインの反転と準備 — 一致するジョイント位置で完全な車体レイアウトを準備します。

アレイコピーを使用して、ホイールの数を8に増やします。次に、彫刻と切断のパラメーターを設定し、レーザーカッターで部品を処理し、一致するバヨネットスタイルのジョイントに従って車の完全なバージョンを組み立てます。

完全な車モデルのための8つの車輪を作成する — アップグレードされた車モデル用に8つのホイールを作成します。

完全なレーザーカットの車体を組み立てる — ジョイント機能を使用して完全な車体を組み立てます。

6.レーザー加工

生徒がLaserMakerファイルを完了したら、レイヤー設定、マテリアルの選択、およびプロセス設定を確認します。ソースレッスンでは、不完全な切断を避けるために、処理する前に焦点距離を調整するように生徒に思い出させます。

車のプロジェクトのためのレーザー切断機処理のリマインダー — レーザージョブを開始する前に、フォーカスと処理の設定を確認してください。

7. Worksのアップグレード: 関数とモーションを追加

7.1ヘッドライトを追加

学生は、LEDとボタンバッテリーでシンプルなヘッドライトを追加できます。長いLEDレッグをボタンバッテリーのプラス側に、短いLEDレッグをマイナス側にクリップします。ライトを車体の前面にテープで留めます。リアライトも同様に作成できます。

レーザーカット車にLEDヘッドライトを追加する — シンプルなLEDライトを追加して、車をよりリアルにします。

7.2半自動車を作る

車を単独で短い距離で運転させるために、学生は引きひもワインドアップデバイスを追加できます。後輪の小さな木製スティックをワインドアップ装置の回転シャフトに交換し、接着剤で車体に取り付けます。

レーザーカットカーにワインドアップパワーデバイスを追加する — ワインドアップ装置は、車に簡単な機械的パワーを提供することができる。

7.3全自動車を作る

より高度なアップグレードのために、学生はD穴リング、内輪、およびゴムバンドリンケージ構造を設計することができます。ソースワークフローでは、生徒はLaserMakerで8つの小さなD穴リング、4つの大きなD穴リング、1つの小さな内輪、および2つの大きな内輪を作成します。

パート	ソースサイズ参照
小さいD穴リング	7 mmの直径
大きいD穴リング	9 mmの直径
小さなインナーホイール	20 mmの直径
大型インナーホイール	25 mmの直径

自動車用のD穴リングとインナーホイールの設計 — 自動車のアップグレード用にD穴リングと内輪を設計します。

車体の内側にあるN20モーターをホットメルト接着剤で固定し、ソースのワークフローに従ってゴムバンドのリンケージ構造を組み立てます。 5番のバッテリーボックスをワイヤーでN20モーターに接続し、バッテリーボックスを車体に配置します。

自動車のためのゴムバンドリンケージ構造 — ゴムバンドリンケージ構造を組み立てます。

車のプロジェクトのためのN20モーターおよびリンケージアセンブリ — N20モーターとリンケージ部品を取り付けます。

バッテリーボックスとモーター付きの完成した自動車 — 自動車のアップグレードを完了します。

8.教室の実践と教育のヒント

8.1学生ワークフロー

手描き:生徒に紙とペンを渡してから、スキャンする前に、各図面の外縁がはっきりと閉じていることを確認します。

ソフトウェアデザイン:インポート、トリミング、アウトライン、内側の輪郭の削除、レイヤーのサイズ変更、設定を通じて生徒をガイドします。

マシン処理:安全な教室の順序で生徒のファイルを処理し、カットする前にフォーカスを確認します。

アセンブリ:グループでツールを配布し、生徒が教師のサポートを受けて自分の車のモデルを組み立てることができます。

8.2教師の提案

クラスのサイズに基づいて学生をグループに分割し、グループリーダーを選択して、資料と進捗状況を整理します。

グループの半分以上が前のステップを完了した後、次のモジュールに移動します。

授業時間が限られている場合は、事前にスペアパーツを用意してください。

複数の学生作品を1つのレーザー処理ファイルに配置して、必要に応じてバッチ処理を使用します。

各生徒が自分の作品を完成させて展示するのに十分な時間を与えます。

9.反射と評価

9.1リフレクションの質問

車の基本的な構造は何ですか?

あなたの想像上の世界で車はどのように進化するのでしょうか?

車の他に、同じプロセスで他に何を描き、構築し、アップグレードできますか?

9.2学生とピアの評価

学生は自分の仕事を評価し、創造性、構造の堅さ、外観、学習態度に基づいて仲間からフィードバックを与えることができます。

評価アイテム	自己評価	ピア評価
創造性、30ポイント
堅さ、30ポイント
外観、20ポイント
態度を学ぶ、20ポイント
合計、100ポイント

10.完成したプロジェクトと共有

レッスンの最後に、生徒は自分の車のモデルを提示し、デザインとアップグレードの選択肢を説明し、次のバージョンで何を改善するかについて話し合うことができます。これにより、プロジェクトが1回のクラフト活動から反復的なメーカーチャレンジに変わります。

レーザーカット車の発明家作品を発表する学生 — 学生は自分の車のデザインを表示して説明できます。

カー発明家学生ワークディスプレイ — 完成した作品は、創造的、技術的、チームワークの観点から議論できます。

11だエクステンションチャレンジ

車以外でも同じワークフローを使用できます。学生は、電車、飛行機、船、ロケット、動物、植物、キャラクター、またはその他の想像力豊かなオブジェクトを描いて構築できます。重要なアイデアは、図面から始めて、それをデジタルレーザーファイルに変換し、それを作成してから、一度に1つのバージョンをアップグレードすることです。

さらなる課題として、学生はさまざまなホイールサイズ、ゴムバンドの張力、モーターの位置、バッテリーの配置、およびボディの形状をテストして、各変更が動きと安定性にどのように影響するかを比較することにより、自動車を改善できます。

12. 教師向け機器ノート

このプロジェクトは、学生メーカーの活動のための薄い合板の彫刻と切断をサポートする教室のレーザーカッターに適しています。学校や初心者のSTEAMラボでは、手描きの車種、車輪付き車両、簡単な照明のアップグレード、初心者のLaserMakerアクティビティなどのプロジェクトを、次のような教室のレーザーカッターで完了できます。雷レーザーボルトシリーズ.

教師は、教室のスペース、生徒の年齢と監督のニーズ、材料の厚さ、プロジェクトのサイズ、換気のセットアップに基づいて、機械と材料のセットアップを選択できます。生徒は、最終的な切断の前に、常に設定をテストし、フォーカスを確認し、学校のレーザー安全規則に従う必要があります。

内容