このSTEAMメーカープロジェクトでは、学生はLaserMakerとレーザー切断機を使用してハート型のオルゴールを設計および構築します。このレッスンでは、クリエイティブな製品デザイン、形状編集、柔軟なボーダー構造、バヨネットスタイルのジョイント、穴の配置、レーザー処理、オルゴールの動きのインストール、およびハンズオンアセンブリを接続します。

このプロジェクトでは、学生にアートとメカニズムの両方を紹介します。生徒はハート型から始め、体を包むことができる柔軟なサイドボーダーをデザインし、オルゴールの動きのための取り付け穴を追加し、作業用の装飾オルゴールを組み立てます。

ハート型オルゴールSTEAMレーザー切断プロジェクトカバー画像 — 学生は、LaserMaker、レーザー切断、および組み立てスキルを使用して、ハート型のオルゴールを作成します。

1.レッスンの概要

アイテム	詳細
プロジェクト	ハート型オルゴールレーザー切断プロジェクト
ソフトウェア	LaserMaker
主なスキル	ギャラリー形状のインポート、比例スケーリング、長方形の描画、アレイコピー、歯付きバヨネットデザイン、溶接、ベッセル線画、垂直フリップ、回転、穴の配置、レイヤーパラメータのセットアップ、レーザー切断、およびアセンブリ
提案された材料と部品	レーザーカットシート素材、オルゴールムーブメント、ホットグルー、基本的な教室組み立てツール
教室フィット	レーザー切断とメーカープロジェクト、音楽をテーマにしたSTEAMアクティビティ、製品デザイン、初心者のLaserMaker実践、創造的なギフトプロジェクト、メカニズム観察レッスン

1.1プロジェクトの目標

生徒はハート型のオルゴール本体を設計し、カットラインを繰り返した柔軟なボーダーストリップを作成し、バヨネットスタイルの接続機能を追加し、オルゴールの動きに穴を開け、パーツをレーザーカットし、完成したオルゴールを組み立てます。

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、音楽、製品設計、デジタルファブリケーション、柔軟な構造、およびメカニズムの観察を結び付けます。

学生のために:アクティビティを使用して装飾的なオルゴールをデザインし、平らなレーザーカット部品がどのように3次元オブジェクトになるかを理解します。

Makerspacesの場合:形状デザイン、カーフスタイルの曲げ、組み立て、機械的な音を組み合わせたギフトスタイル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

オルゴールとは何かを説明し、サウンドを作成する主要な部分を特定します。

LaserMakerを使用してハート型をインポートし、比例してサイズを変更し、一致するボディデザインを準備します。

繰り返しのラインパターンと溶接接続機能を使用して、曲げ可能なボーダーストリップを作成します。

オルゴールの動きのためのバヨネットスタイルの構造と設置穴を設計します。

レーザーカット、組み立て、テスト、およびハート型のオルゴールモデルを改善します。

2.2 STEAMスキル開発

デザイン思考:オルゴールの形を選択し、視覚的なスタイルを計画し、完成したオブジェクトがどのように見え、感じるかを検討します。

計算思考:正確な本番ファイルを作成するには、寸法、繰り返し配列、間隔、反転、回転、およびレイヤー順序を使用します。

エンジニアリング思考:境界線の柔軟性、部品の適合性、穴の配置、オルゴールの移動クリアランス、接着剤の強度、および最終的なアセンブリの安定性について検討します。

2.3責任あるメイキング

学生は、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操作する必要があります。処理する前に、材料の配置、焦点距離、ラインオーダー、カッティングレイヤー、および機械の設定を確認してください。組み立て中は、ホットグルーを慎重に使用し、オルゴールの動きをしっかりと取り付けた後にのみテストします。

3.プロジェクトコンテキスト: オルゴールを特別にするものは何ですか?

オルゴールは、スプリング、クランク、または同様の電源によってその動きがアクティブになると音を再生する小さな機械的オブジェクトです。ソースレッスンでは、オルゴールを、サウンド、メモリ、クラフト、デザインを組み合わせたおなじみのオブジェクトとして紹介します。

この教室プロジェクトでは、学生は外側の構造とオルゴールの動きのインストールに焦点を当てます。彼らは、ボディ、ボーダー、穴、組み立てプロセスのデザインが、オルゴールをきちんとしっかりと完成させることができるかどうかにどのように影響するかを学びます。

オルゴールのインスピレーションと教室のディスカッション画像 — 教師は、生徒にオルゴールとは何か、そして人々が楽しんでいるオルゴールの種類を尋ねることから始めることができます。

4.クラス前の思考の質問

教師は、音、デザイン、機械的なオブジェクトに関する短い質問からレッスンを始めることができます。これらのプロンプトは、学生がプロジェクトを個人的な経験と製品デザインに結び付けるのに役立ちます。

オルゴールとは何ですか?

オルゴールはどこから来たのですか、そしてなぜ人々はそんなに長い間それらを好きだったのですか?

オルゴールを特別なまたは意味のあるものにする形状は何ですか?

フラットシートはどのようにして3次元ボックスになりますか?

オルゴールをより豊かに、またはより個人的に見せることができるものは何ですか?

5.レッスン手順

5.1ハート形状のインポートとサイズ変更

LaserMakerを開きます。ギャラリー> ポリゴンに移動し、ハートの形を選択して、空白のワークスペースにドラッグします。比例ロックをオンにしてから、心臓の幅を180 mmに調整します。教師は、プロジェクトの素材やオルゴールの動きに合う場合、生徒がサイズを変更できるようにすることができます。

LaserMakerでのハート型のインポートとサイズ変更 — ハートの形をインポートし、それに比例してサイズを変更して、メインのオルゴール本体を作成します。

5.2ボーダーストリップを描く

ハート型のオルゴールのサイドボーダーとして、250mm x 40mmの長方形を描きます。ボーダーストリップは心臓を包むのに十分な長さでなければならないので、学生は心臓のサイズを変えた場合に長さを調整する必要があります。

ハート型のオルゴールのボーダーストリップを描く — ハート型のボディを包む長いボーダーストリップを描きます。

バヨネットスタイルのフレーム機能用に、10mm x 3mmの小さな長方形を描画します。 8つの水平コピー、1つの垂直コピー、および0の間隔で配列コピーを使用します。ゼロ間隔は、各位置を揃えるのに役立ち、レイアウトエラーを減らします。

オルゴールの境界線に繰り返しバヨネットの長方形を作成する — 歯付きバヨネット構造用に繰り返し小さな長方形を作成します。

デザインレイアウトに従って8つの小さな長方形を配置し、余分な小さな境界領域を削除して、歯のあるバヨネット形状を形成します。完全な境界線を選択し、Shape > Weldingを使用して構造をマージします。

歯付きバヨネットボーダー用の小さな長方形の配置 — 小さな四角形を境界レイアウトに配置します。

余分な長方形を削除して歯付きバヨネット機能を作成する — 余分な境界領域を削除して、歯付きバヨネットを形成します。

LaserMakerでボーダーストリップ構造を溶接する — 溶接を使用してボーダーストリップ構造を完成させます。

5.3境界線に柔軟なカットラインを追加する

Draw Bessel Lines and Curvesを使用して、33 mmの直線を1本、16.5mmの直線を2本描画します。描きながら、各線が本当にまっすぐであることを確認してください。描かれた線が不要な幅の値を示す場合、それは十分にまっすぐではない可能性があり、切断する前に修正する必要があります。

フレキシブルなオルゴールの境界線の直線を描く — ボーダーストリップがハートの形の周りに曲がるのを助ける直線を描きます。

ソースワークフローに示すように、3本の線をボーダーストリップ内に配置します。次に、配列コピーを使用して境界線を越えてライングループを繰り返します。ソース例では、55の水平コピー、1つの垂直コピー、および1.5の間隔を使用します。境界線のサイズが変更された場合、生徒はこれらの値を調整できます。

最初のフレキシブルカットライングループをボーダーストリップに配置する — 最初のライングループをボーダーストリップ内に配置します。

ボーダーストリップを横切る柔軟なカットラインをコピーする配列 — カットライングループを繰り返して、フレキシブルボーダーパターンを作成します。

ボーダーストリップの端に3mm x 20mmの長方形を描き、それをデザインに溶接します。完成したボーダーストリップをコピー & ペーストしてから、Rotate > Flip Verticallyを使用して、一致するボーダー部分を作成します。

オルゴールの境界線ストリップに最後の四角形を追加する — 境界線接続を完了するには、最後の四角形を追加します。

端の長方形をオルゴールのボーダーストリップに溶接する — 追加した長方形をボーダーデザインに溶接します。

完成したボーダーストリップを垂直に反転させる — 一致する側のボーダーストリップをコピーして垂直に反転します。

5.4ハート型ギアバイヨネットを追加

同じバヨネット描画方法を使用して、別のギアバヨネット構造を作成します。心臓の下端の近くに移動し、心臓の形状の下の点と平行になるまで回転させます。

ハート形状の下端にギアバヨネットを作成する — 下部ギアバヨネットを作成して回転させます。

心臓の先端でギアバヨネットのフィットを確認する — バヨネットが心臓の下端に合うかどうかを確認します。

フィットが正しければ、ギアバヨネットをコピーして貼り付け、水平に回転または反転させ、心臓の先端の反対側に置きます。バヨネットの特徴をハートのデザインに溶接し、完成したハート型のプレートを複製します。

心臓の先端の反対側に一致するギアバヨネットを配置する — 一致するバヨネットを反対側に置きます。

ハート型オルゴール本体への溶接ギアバヨネット — バヨネットの特徴をハート型のボディに溶接します。

完成したハート型のオルゴールプレートを複製 — ボックス本体の完成したハートプレートを複製します。

5.5オルゴールの動きのための穴を加える

設置用に3つの円を描きます。ワインドアップ穴用に1つの7 mm円、ネジ穴用に2つの3 mm円です。 2つのネジ穴の間の距離の測定基準として、20mm × 1.5mmの長方形を描きます。

オルゴールの動きのためのワインドアップとネジ穴を描く — オルゴールの動きを取り付けるためのワインドアップ穴とネジ穴を追加します。

5.6セットレーザー加工パラメータ

デザインが完了したら、レイヤーパラメータを設定して処理順序を調整します。ソースワークフローは、切断する前にライン処理を行う必要があると述べています。レーザーカッターにジョブを送信する前に、レイヤーの注文、カットパス、および材料のセットアップを確認してください。

ハート型オルゴールのレーザー加工パラメータの设定 — 加工レイヤーを設定し、注文を手配して、カットの前にラインワークが行われるようにします。

6.レーザー加工

加工のためにレーザー切断機に保存されたデザインファイルをインポートします。切断する前に、不完全な切断のリスクを減らすために、焦点距離を慎重に調整してください。

ハート型オルゴール用レーザー切断機加工 — オルゴールのパーツを処理する前に、フォーカス、マテリアルの配置、レイヤーの設定を確認してください。

7.スプライシングとアセンブリ

7.1オルゴールの動きをインストールする

まず、オルゴールの動きを穴のあるハート型のプレートに取り付けます。部品を固定する前に、巻き上げ穴とネジ穴が動きと一致していることを確認してください。

オルゴールの動きをハート型のプレートに取り付ける — オルゴールの動きをハート型のボディプレートに取り付けます。

7.2フレキシブルボーダーを取り付ける

ホットグルーを使用して、フレキシブルフレームストリップを心臓の外側に巻き付けます。ゆっくりと作業して、ストリップがカーブをきちんとたどり、エッジがハート型のプレートと一致するようにします。

ハート型のオルゴールの周りにフレキシブルなボーダーストリップを包む — ハート型のボディの周りに柔軟な境界線を包み、接着します。

7.3オルゴール本体を閉じる

ボーダーストリップを取り付けた後、2番目のハート型プレートを構造の反対側に接着します。オルゴールを巻いてテストする前に、エッジを確認し、接着剤をセットできるようにします。

ハート型オルゴールアセンブリの完成 — オルゴール本体を完成させるために2番目のハート型プレートを取り付けます。

8.オルゴールのしくみ

オルゴールの動きには、通常、電源、回転シリンダー、櫛のようなサウンドプレート、ベースプレート、およびトランスミッション構造が含まれます。スプリングまたはクランクがシリンダーに動力を供給すると、シリンダーの小さなピンがサウンドプレートの薄い金属の歯を引き抜きます。異なる歯の長さは異なるノートを生成します。

シリンダーは保存された音楽パターンとして理解できますが、サウンドプレートは調整されたキーのセットのように機能します。これにより、生徒は機械的な動きとサウンドプロダクションを簡単に接続できます。

オルゴールの動きの説明画像 — 学生は、オルゴールの動きが回転を音に変える方法を観察できます。

9.教室の実践と教育のヒント

9.1学生ワークフロー

デザイン計画:生徒は、描画する前に、形状、スタイル、オルゴールの動きの配置について話し合います。

ソフトウェアデザイン:生徒はハートの形をインポートし、ボーダーストリップを描き、柔軟なカットラインを作成し、銃剣を追加し、動きの穴を配置します。

マシン処理:生徒は、教師の監督下で安全な教室の順序でファイルを処理します。

アセンブリ:学生はムーブメントを取り付け、ボーダーストリップを接着し、体を閉じ、オルゴールをテストします。

9.2教師の提案

学生がワインドアップ穴、ネジ穴、シリンダー、サウンドプレートを観察できるように、サンプルのオルゴールの動きを準備します。

ボーダーストリップの長さはハートの形のサイズと一致する必要があることを生徒に思い出させます。

小さな間隔エラーが境界線の曲がり方に影響を与える可能性があるため、カットする前に柔軟なカットラインパターンを確認してください。

最終的な接着の前に、動きをテストフィットするように生徒に依頼します。

基本的なオルゴールの構造が機能した後、安全な装飾の詳細を追加するように学生を奨励します。

10.反射と評価

10.1リフレクションの質問

オルゴールはどのように音を出しますか?

ハートの形に加えて、他にどのようなオルゴールの形をデザインできますか?

柔軟なボーダーは、平らな素材が湾曲したボディを包むのにどのように役立ちましたか?

オルゴールをより豊かに見せることができる装飾や構造は何ですか?

オルゴールデコレーションエクステンションの例1 — 生徒は外観を再設計したり、装飾的な詳細を追加したりできます。

オルゴールデコレーションエクステンション例2 — さまざまな形状と表面の詳細が同じメカニズムを新しいデザインに変えることができます。

10.2学生とピアの評価

学生は自分の作品を評価し、創造性、技術的プロセス、芸術的効果、コラボレーションに基づいてピア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
テクノロジー、30ポイント
アート、20点
アシスト、20点
合計、100ポイント

11だエクステンションチャレンジ

ハート型のオルゴールを完成させた後、学生は体を星、円、動物、本、家、またはカスタムギフトフォームなどの別の形状に再設計できます。さまざまな形状が境界線の長さ、曲げパターン、穴の配置、および組み立ての難しさにどのように影響するかを比較できます。

学生は、刻印された装飾、層状のパネル、名前のテキスト、テーマパターン、またはディスプレイスタンドを追加して、オルゴールをより個人的で視覚的に完成させることもできます。

12. 教師向け機器ノート

このプロジェクトは、小さなメーカープロジェクトのシート材料の切断とライン処理をサポートする教室用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、ハート型のオルゴール、装飾ボックス、柔軟なボーダー構造、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、学生の監督のニーズ、材料の厚さ、プロジェクトのサイズ、オルゴールの動きの寸法、および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。

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