このSTEAMエンジニアリングプロジェクトでは、学生はLaserMakerを使用して積み重ねられたコインバンクを設計および作成します。このレッスンでは、実用的な3Dオブジェクトを介した、通常のジオメトリ、繰り返しの部品設計、長方形の配列、位置合わせ、切断、ボンディング、および層状構造について説明します。

このプロジェクトは、平らなレーザーカット部品を積み重ねて接着し、3次元構造を作成する方法を学生が理解するのに役立ちます。エンジニアリングデザイン、メーカー教育、ジオメトリベースのモデリング、教室でのレーザー切断活動に適しています。

1.レッスンの概要

アイテム	詳細
プロジェクト	積み重ねられたレーザーカットコインバンク
ソフトウェア	LaserMaker
主なスキル	ギャラリーグラフィック、通常の六角形デザイン、コピーとサイズ変更、長方形配列、整列ガイド、長方形ツール、切断パラメーターのセットアップ、およびレイヤードアセンブリ
推奨材料	バスウッド合板ボード、アクリルボード、またはOsungボード
教室フィット	エンジニアリングの課題、積み重ね構造設計、ジオメトリベースのモデリング、メーカー教育、製品設計、教室でのレーザー切断

1.1プロジェクトの目標

生徒は、繰り返し幾何学的なレイヤーを作成し、シート素材からパーツを切り取り、レイヤーを機能的な3次元オブジェクトに組み立てることで、シンプルなコインバンクを設計します。

1.2推奨される教室の使用

教師の場合:このレッスンを使用して、ジオメトリ、製品設計、繰り返し部品作成、積み重ねられた構造、およびエンジニアリングアセンブリを接続します。

学生のために:プロジェクトを使用して、繰り返し平らな部分がどのように固体のオブジェクトを形成するかを学びながら、単純なコインバンクを設計します。

Makerspacesの場合:フラットな2Dレーザー切断プロジェクトから積み重ねられた3D構築および製品プロトタイピングへの架け橋として使用します。

2.学習目的

2.1学生が学ぶこと

長方形配列ツールを使用して、複数の繰り返しグラフィックスを効率的に作成します。

ギャラリー素材と整列ガイドを使用して、通常の幾何学的なパーツを作成します。

積み重ねて3次元オブジェクトに結合できる繰り返しレイヤーを設計します。

レーザー切断パラメータを設定し、完成したコインバンクのフィット感、ボンディング、使いやすさをテストします。

2.2 STEAMスキル開発

デザイン思考:通常の幾何学的モデルと実用的な製品使用シナリオを一致させます。

計算思考:繰り返される線と表面のセクションが、通常の幾何学的形式をどのように定義できるかを分析します。

エンジニアリング思考:接着、フィット、材料量、製造コスト、および層を積み重ねるときの構造安定性を考慮してください。

2.3責任あるメイキング

学生は、装飾的なテキストやグラフィックを追加するときに、学校に適したデザインを作成し、個人情報を保護する必要があります。彼らはインスピレーションを得るために既存のコインバンクのデザインを研究するかもしれませんが、最終的なプロジェクトには彼ら自身の改善と創造的な選択を含めるべきです。

3.実世界のコンテキスト: コインバンクとは何ですか?

コインバンクは、コインを保管するために使用されるコンテナです。通常、上部にコインを挿入するためのスロットと、コインを取り出すためのより大きな開口部または取り外し可能な部分が含まれています。多くの家庭や教室では、子供たちが貯蓄や基本的なお金の管理を理解するのに役立つコインバンクも使用されています。

このレッスンでは、学生はコインバンクの形状と構造を観察し、積み重ねられたレーザーカットレイヤーを使用してシンプルなバージョンをデザインします。

教室での議論のためのコインバンクの例 — コインバンクを使用して、製品の構造、機能、および日常の経済的習慣について話し合うことができます。

4.デザインとエンジニアリングに関する考察

LaserMakerで描く前に、学生はコインバンクを物理的な商品として分析する必要があります。デザインは、形状、サイズ、繰り返し部品、接着、材料の選択、およびコインの出入り方法を考慮する必要があります。

プロダクト形:学生は、デザインの目標に基づいて、円柱、立方体、多面体、または別の通常の幾何学的なフォームを選択できます。

モデリング方法:ソースプロジェクトでは、平面スタッキング法を使用します。この方法では、2次元セクションを繰り返してレイヤー化し、3次元フォームを作成します。

部品サイズ:学生は、対象のコインバンクのサイズに基づいてセクショングラフィックのサイズを決定する必要があります。

ボンディング方法:ソースのレッスンでは、積み重ねられた層を固定するための木材と互換性のある強力な接着剤または縦方向のミシン目が提案されています。

材料の選択:Basswood合板ボード、アクリルボード、またはOsungボードは、デザインと教室の材料に応じて選択できます。

プロセス効果:主なプロセスはレーザー切断であり、その後に層状アセンブリが続きます。

5.レッスン手順

LaserMakerスタックコインバンクモデリングプロセスの概要 — コインバンクプロジェクトは、測定とスケッチから幾何学的描画、長方形配列の複製、切断のセットアップ、テスト、およびアセンブリに移行します。

5.1コインバンクの測定とスケッチ

コインバンクの全体的なサイズを決定することから始めます。学生は、デジタルデザインを作成する前に、長さ、幅、高さをミリメートルで記録する必要があります。

測定データ記録/単位: mm
長さ:	幅:	高さ:

生徒は、ボトムシェイプ、繰り返されるボディレイヤー、コインスロット、テストしたい開口部またはストッパーのアイデアなど、コインバンクの構造をスケッチする必要があります。

5.2ボトムシェイプを描く

LaserMakerで、 [ギャラリーの選択] パネルを開きます。 [共通グラフィックス] で [通常の六角形] を選択し、描画領域にドラッグします。測定計画に従って六角形のサイズを調整し、コインバンクの底として使用します。

LaserMakerでコインバンクの底に通常の六角形を追加する — コインバンクの基本形状として、ギャラリーの正六角形を使用します。

5.3積み重ねられたボディ層を作成する

通常の六角形をコピー & ペーストして、追加の図形を作成します。 1つのコピーが縮小され、大きな六角形の内側に配置されて、リング状の六角形の層が形成されます。

LaserMakerでコインバンク本体の通常の六角形をコピーする — 六角形をコピーしてボディレイヤーのパーツを作成します。

コインバンク用のリング状の六角形レイヤーを作成する — 1つの六角形のサイズを変更し、中央に配置してリング状のレイヤーを作成します。

リング型の六角形を選択し、長方形の配列ツールを使用して繰り返しコピーを作成します。ソースワークフローでは、水平番号が6に設定され、垂直番号が3に設定されているため、積み重ねられたコインバンク本体に複数のレイヤーが作成されます。

積み重ねコインバンクレイヤーの長方形配列設定 — 長方形の配列を使用して、リング状のボディレイヤーを繰り返します。

コインバンクのための繰り返し六角形のボディレイヤー — 繰り返される層はコインバンクの本体を形成します。

5.4コインスロットを描く

下の正六角形をコピーして、コインスロットの最上位レイヤーとして使用します。長方形ツールを使用して、六角形の中心にスロットを描画します。

ソースレッスンでは、1元のコインの直径は25mm、厚さは1.85mmであるため、スロットはコインよりも大きくする必要があります。サンプルデザインでは、スロットは長さ45mm、幅10mmに設定され、中央に整列ガイドが配置されています。

上部の六角形レイヤーにコインスロットを描く — コインスロットを上の六角形のレイヤーに描画して中央に配置します。

5.5セット切削パラメータ

コインバンクオブジェクトを選択して、対応する黒いカッティングプロセスレイヤーを開きます。ソースワークフローでは、材料はバスウッド合板に設定され、プロセスは切断に設定され、処理厚さは3mmに設定されます。

テスト製品をカットした後、生徒は [処理パラメーター] ダイアログボックスに戻って、部品がきれいにカットされないか、期待どおりに収まらない場合に値を調整できます。

スタックコインバンクプロジェクトのパラメータ設定の切断 — 生産前にカッティングレイヤーを設定し、処理パラメータを確認してください。

5.6テスト、デバッグ、および改善

最終的なコインバンクを組み立てる前に、学生はカット品質、レイヤーフィット、ボンディング方法、およびスロット機能をテストする必要があります。また、コインバンクに取り外し可能なストッパーが必要か、コインを取り出す別の方法が必要かを検討する必要があります。

積み重ねられたレイヤーは正確に整列しますか?

選択した材料をしっかりと接着できますか?

コインスロットは意図したコインに十分な大きさですか?

コインホールとボトムプラグのデザインはどうすればよいですか?

6.完成したプロジェクト

最終設定が確認された後、生徒は六角形の部分を切り取り、層を1つずつ結合し、必要に応じて色または仕上げ処理を追加できます。完成した結果は、レーザーカット部品で作られたシンプルな積み重ねコインバンクです。

完成したスタックレーザーカットコインバンクプロジェクト — LaserMakerで作られた完成した積み重ねられたコインバンクのサンプル。

7. Extensionチャレンジ

コインバンクを完了した後、学生は同じ積み重ね構造法を別のオブジェクトに適用できます。ソースレッスンでは、長方形アレイツールと層状構造を使用して小さなスツールを設計することを提案しています。

小さなスツールスタック構造拡張プロジェクト — 拡張のアイデア: 同じ積み重ね構造法を使用して、小さなスツールまたは別の層状のオブジェクトを設計します。

8.インスピレーションギャラリー

次の例は、教室でのディスカッション、デザインのインスピレーション、学生の反省に使用できます。積み重ねられた層、繰り返し部品、材料の厚さ、および接着方法が最終的な構造にどのように影響するかを比較するように学生に勧めます。

積み重ねられたレーザーカット構造のインスピレーションの例1 — 積み重ねられた構造の例1

積み重ねられたレーザーカット構造のインスピレーションの例2 — 積み重ねられた構造の例2

積み重ねられたレーザーカット構造のインスピレーションの例3 — 積み重ねられた構造の例3

積み重ねられたレーザーカット構造のインスピレーションの例4 — 積み重ねられた構造の例4

積み重ねられたレーザーカット構造のインスピレーションの例5 — 積み重ねられた構造の例5

積み重ねられたレーザーカット構造のインスピレーションの例6 — 積み重ねられた構造の例6

9.教師のための装置のノート

このプロジェクトは、シート材料の小型切断をサポートする教室レーザーカッターに适しています。学校、メーカースペース、初心者のSTEAMラボでは、積み重ねられたコインバンク、小さなスツール、層状モデル、パズル構造、製品プロトタイプ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、プロジェクトのサイズ、材料の選択、結合方法、および学習目標に基づいて、機械と材料の設定を選択できます。同じスタック構造のワークフローは、学生がより大きなモデルやより高度なエンジニアリングの課題に移行するときに、他のCO2レーザーマシンにも適合させることができます。

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