Cu toată puterea înainte! la Infinity & Beyond: 11 pași

2024 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-30 11:44

O colaborare între Alicia Blakey și Vanessa Krause

Cine este ** Fibonacci?

Pe baza designului Alicia (uneltele planetare imbricate) am decis să colaborăm pentru a încerca să creăm un sistem de lucru al uneltelor care poate fi afișat în poziție verticală. În mod ideal, dorim ca publicul nostru să se simtă confortabil și constrâns să interacționeze cu acest design. Folosind o varietate de metode prezentate în acest document, vom vorbi despre procesul de proiectare și despre modul în care ne-am luptat prin probleme matematice, logică și alegeri materiale.

Bin-it

Înrolarea fraților noștri înclinați în matematică să vă ajute: fratele meu Joey mi-a trimis o formulă a lui Binet … fără nicio explicație despre cum să o folosesc. Când i-am trimis un mesaj și i-am spus „Hei Joey, ai putea să mi-l explici?” la care a răspuns: „Care parte?”

Întrucât nu am nicio înclinație matematică, l-am rugat pe fratele Aliciei, Merrick, să explice cum se poate aplica formula pentru a face uneltele de cuibărit. A petrecut aproximativ zece minute rezolvându-l, a răspuns cu „da, funcționează” și apoi a spus „Trebuie să plec” și ne-a lăsat fără răspunsuri și fără formulă tradusă.

Am mai petrecut 30 de minute căutând un răspuns la întrebarea noastră …

Internetul are răspunsuri

Pentru a trece dincolo de bariera Binet, am decis să parcurgem internetul pentru răspunsuri și sugestii cu privire la rezolvarea ghicitorilor noștri. Am găsit mai multe site-uri care sunt capabile să creeze unelte compatibile.

Unele dintre aceste site-uri sunt:

Generator de viteze planetare

Gear Catalyst

Odată ce am avut aceste generatoare de unelte pentru a ajuta cu aspectele matematice ale acestui proiect, ne-am mutat în Adobe Illustrator pentru a crea versiuni de linii ale acestor unelte. Alicia s-a concentrat pe redarea fiecărei unelte pentru a fi compatibilă cu dispozitivele de tăiere cu laser din centrul 100 McCaul RP. Am decis să folosim placaj de mesteacăn Baltic ⅛”pentru tăierea inițială, pentru a ne asigura că matematica este aliniată corect. Alicia a realizat peste 3 mici machete din ceea ce ar putea arăta aceste unelte. Cu fiecare iterație, au existat probleme cu dispozitivul de tăiere cu laser care scotea prea puțin sau prea mult din sistemele de angrenaje mici, astfel încât acestea să nu se mai blocheze și să se întoarcă în mod eficient (ea a folosit atât acrilic, cât și placaj (⅛”). Acest proces a fost frustrant, dar ne-a ajutat să realizăm limitele tăierii cu laser pentru acest proiect.

Prof știe cel mai bine

Eu și Alicia suntem foarte încăpățânați și hotărâți să rezolvăm enigma uneltelor cuibărite. Am fost dispusă să mă stabilesc cu unelte de blocare planetare, cu toate acestea, Alicia avea nevoie de răspunsuri! Într-o ultimă încercare de a găsi consolare cu matematica, Alicia a contactat un profesor pensionar de la Universitatea Queen’s. El a explicat că, pentru a măsura cu ușurință distanțele dintre fiecare angrenaj, ea ar trebui să împartă și să măsoare 37 de segmente. Acest lucru ar permite tuturor dinților să se alinieze corect. Cheltuind timpul rezolvând enigma, a existat încă o mică problemă matematică cu alinierea. Ne-am așezat pe uneltele planetare, având în vedere contracțiunea noastră generală de timp.

Ridicare

În timp ce Alicia rezolva probleme matematice profunde, m-am concentrat pe imprimarea navelor spațiale 3D. Acest lucru a contribuit la consolidarea temei generale și, de asemenea, conferă piesei noastre o calitate interactivă mai primitoare. Folosind Thingiverse, am reușit să găsesc un design distractiv de navă spațială retro (creat de cerberus333). Acest design mi-a permis să modific scala pentru a fi mult mai mică. Prin adăugarea navei spațiale, publicul nostru va putea să o țină, pe măsură ce angrenajele se rotesc împreună. Aceasta a fost o soluție foarte simplă pentru a face piesa mai primitoare pentru alții. Pe baza naturii open-source a Thingiverse, oricine are un computer și are acces la o imprimantă 3D poate crea acest obiect pentru ei înșiși. Imprimarea a fost, de asemenea, relativ rapidă (a fost nevoie de mai puțin de 2 ore pentru a tipări 7 nave spațiale). Am ajuns doar să folosim 3 sau cele 7 exemplare tipărite.

Trage pentru lună …

Pe baza ideii inițiale de proiectare, Alicia și cu mine am vrut să creăm unelte planetare cu multe lumini LED încorporate care ar fi activate de magneții noștri (atașați la spatele fiecărei unelte), astfel încât modelul să poată sta în poziție verticală și să lumineze fiecare „stea”. sistemul pe măsură ce se rotește. Alicia s-a dus la Home Hardware și a cumpărat circuitul LED cu comutator Reed și senzori magnetici. Am folosit un burghiu și un ferăstrău manual pentru a face deschiderea corectă pentru ca senzorul LED și magnetic să se încadreze în placa de placaj din lemn. Ne-am dat seama mai târziu că pachetele de baterii achiziționate de la Home Hardware de la College și Spadina erau de fapt defecte și nu aprindeau decât un singur bec cu LED-uri pe măsură ce trecea magnetul.

Mai mult decât simplu vandalism

Pentru acest proiect, am vrut să mai aplic câteva tehnici creative. Deși uneltele din lemn și acrilice erau frumoase pe cont propriu, le lipsea o temă comună cu navele spațiale. Am decis să folosesc vopseaua Molotow Acrylic Spray pentru a crea un motiv de galaxie pentru sistemele de angrenaje. Deși plănuiam să vopsim prin pulverizare întreaga placă, am fost întâmpinați la scara mică a cabinei de pulverizare situată în Maker Lab la unitatea noastră de absolvenți. Pe baza acestei limitări de dimensiune, am decis să pulverizăm uneltele prin pulverizare în moduri asimetrice. În acest fel, nava spațială ar putea sta pe unul dintre angrenajele simple sau pictate cu spray pentru a ajuta la înțelegerea participantului asupra temei noastre generale.

Orbită

Odată ce toate angrenajele la scară largă au fost asamblate, Alicia a folosit instrumentele de lipit pentru a sudura senzorul magnetic și LED-ul. Am decis amplasarea 1 LED-ului de lucru și l-am pus lângă treapta de mijloc. Când s-au așezat 3 magneți puternici sub nava spațială, s-a întâmplat rezultatul dorit! Am avut lumină! Cu toate acestea, a avea alți magneți sub roți dințate (pentru a le menține vertical) ar fi interferat cu senzorul magnetic. Prin urmare, am decis că designul trebuie să rămână în schimb o versiune de masă.

Partea intunecata a lunii

Principalele provocări cu care ne-am confruntat în această iterație colaborativă au fost limitările tehnologiei de tăiere cu laser și a bateriei. Fișierul de proiectare, navele spațiale de imprimare 3D și asamblarea manuală (folosirea instrumentelor tradiționale, cum ar fi burghiele, ferăstrăul manual, lipici și cleme a fost surprinzător de ușoară). Dacă cineva unde să recreeze această piesă, principala provocare ar fi ca ei să folosească matematica pentru a identifica cel mai ideal design pe care laserul îl poate tăia. De asemenea, ne-am luptat cu limitarea timpului și, în mod ideal, am dori să revizuim acest proiect în viitorul apropiat pentru a continua să ne extindem asupra acestui concept.

Instrumente și tehnologie

Pentru a crea acest proiect cu fidelitate, ar trebui să aibă cunoștințe de bază despre procesul de proiectare, matematică, cum să folosească AI și să fie configurat corect pentru a fi tăiat un fișier laser. Apoi, ar avea nevoie de o înțelegere de bază a electricității (LED, senzor magnetic și lipire). Ei vor avea nevoie de acces la o zonă bine ventilată pentru vopsirea prin pulverizare și proiectarea personalizată a acestor unelte. Un Taz Lulzbot 6 a fost folosit pentru a imprima nava spațială, împreună cu filamentul PLA Village Plastics (orice culoare va face, deoarece puteți să le vopsiți și prin pulverizare). În cele din urmă, vor avea nevoie de cunoștințe de bază despre cum să folosească un burghiu și un ferăstrău manual pentru a tăia dimensiunile corespunzătoare ale găurilor pentru fiecare LED și senzor magnetic (acest lucru trebuie măsurat cu atenție, deoarece senzorul nu este foarte puternic și trebuie așezat la mică distanță de magnet). În cele din urmă, dacă doriți să recreați cu fidelitate acest proiect, veți avea nevoie și de spațiu de asamblare!

Un salt uriaș pentru omenire

Am ajuns la MARS! Glumeam doar! Folosind metode de fabricație digitală, am reușit să creăm un sistem matematic de angrenaje și să realizăm din lemn și acril (în viteza necesară pentru a-ți pune casca de astronaut). Acest lucru nu ar fi fost posibil fără tehnologia fișierelor Adobe Illustrator combinată cu tăierea cu laser. Laserele sunt extrem de precise și rapide. Ceva ce ar fi fost imposibil de realizat doar cu instrumentele tradiționale de fabricație. Deși metodele tradiționale nu au fost utilizate în procesul principal de fabricație, ele au devenit extrem de importante în asamblarea finală și includerea tehnologiei.

Cu toată puterea înainte

Din punct de vedere educațional, acest sistem de angrenaje planetare a încorporat toate bazele învățării prin faptă. Gamificarea joacă un rol important în produsul final, pentru a-l face atrăgător pentru utilizatori. Cu toate acestea, unul dintre principalii beneficiari ai acestui proiect este Educația. Acest proiect poate preda abilități practice, începând cu matematică, inginerie, raționament spațial și cicluri electronice. Poate oferi elevilor șansa de a vedea cum se conectează matematica la lumea fizică și cum procesele mecanice (cum ar fi tăierea cu laser) depind de calcule exacte. În cele din urmă, elevii au șansa de a aplica creativitatea și artele vizuale la procesul de adăugare a vopselei, culorii, colajului pentru a-și specifica designul. De asemenea, le permite să creeze un mediu de învățare interactiv care să susțină STEAM în clasă. STEAM este inclus în toate criteriile de creare a acestui proiect prin încorporarea eficientă a:

Ştiinţă

Tehnologie

Inginerie

Arte

Matematică

În ultimii ani, s-a înregistrat o apăsare de îmbunătățire a competenței și dezvoltării mediatice la elevii de până la clasa 1. Așa cum sugerează Curriculum-ul din Ontario, a avea oportunități transversale pentru educație este important în construirea iubirii studenților (K-12) pentru învățare. Acest proiect este o abordare conștientă a rezolvării problemelor, a colaborării, a învățării practice open source, care este necesară în multe discipline din Curriculum-ul Ontario și nu numai!

Constelații nelimitate

În cele din urmă, este important să recunoaștem că acest design ar putea fi mult îmbunătățit în mâinile altor oameni. Aceasta înseamnă că, deși toate componentele se găsesc aici, există încă multe modificări și remixări ale acestui design care sunt posibile. Lucrând în colaborare, acest design are un potențial nelimitat. Este un proiect inițial excelent pentru oricine este interesat să aplice STEAM la propria practică de învățare. Deoarece designul se bazează pe matematică, poate fi schimbat, modificat și refăcut în multe constelații diferite. Acest proiect promovează ideea că nu există o singură modalitate de a face.

Pasul 1: Bin It

Poți rezolva acest puzzle?

Pasul 2: Generarea Gears

Utilizând secțiunea referințe care poate fi găsită mai jos, v-am furnizat instrumente pentru a genera unelte. Există 2 site-uri web, unul care este exclusiv pentru planurile matematice, iar celălalt site discută diferitele materiale și varianțe dacă ați fi nevoit să tăiați singuri uneltele.

Ambele sunt importante atunci când planificați și construiți fișierul tăiat cu laser, deoarece ambele vă vor ajuta să luați în considerare materialele și să înțelegeți cum să lucrați în construcțiile unor ușoare variații neprevăzute.

Cercetare Infamă pentru cunoștințele sale comune Matthias este ecou în multe proiecte de echipament, deoarece oferă informații simplificate despre cum să-ți tai cu mâna propriile unelte. De asemenea, el oferă informații de bază, astfel încât să puteți începe proiectul cu o bază bună. Acest lucru este esențial pentru a genera un sistem care funcționează și abilități de rezolvare a problemelor pentru a depana ulterior. Glosarul furnizat mai jos este creat și furnizat de: [email protected]

Pasul 3: Spațierea dinților

Numărul de milimetri de la un dinte la altul, de-a lungul diametrului pasului.

Dinți dințate 1: numărul de dinți din roți dințate care trebuie redate pentru unelte. Controlează treapta stângă atunci când afișează două trepte de viteză. Introduceți valoarea negativă pentru roțile dințate.

Cremalieră și pinion: schimbați treapta 1 cu o treaptă liniară (cremalieră). De asemenea, puteți transforma celelalte unelte în cremalieră introducând „0” pentru numărul de dinți.

Distanța măsurată a calității (mm): După tipărirea unei pagini de testare, măsurați distanța dintre liniile marcate „aceasta ar trebui să fie de 150 mm”. Dacă nu este de 150 mm, introduceți valoarea în acest câmp pentru a compensa scalarea imprimantei. Următoarea imprimare trebuie să aibă dimensiunea corectă.

Unghiul de contact (deg): Unghiul de presiune al angrenajelor. Pentru unelte cu un număr mai mic de dinți, setați-l puțin mai mare, pentru a obține dinți mai înclinați, care sunt mai puțin susceptibili să se blocheze.

Angrenaj 2 dinți: numărul de dinți pentru angrenajul din dreapta, dacă este redat. Caseta de selectare controlează dacă sunt redate una sau două trepte de viteză.

Două trepte de viteză: la tipărirea șabloanelor, este util să fie afișat un singur angrenaj.

Spițe: Arătați treapta cu spițe. Spițele sunt afișate numai pentru unelte cu 16 sau mai mulți dinți.

Pasul 4: Matematică

Am găsit ecuația de mai jos pentru a ajuta la construcția aranjamentului meu de viteze și pentru a determina dacă angrenajele vor funcționa și se vor potrivi împreună.

Notați R, S și P ca număr de dinți de pe angrenaje.

Prima constrângere pentru ca un angrenaj planetar să funcționeze este că toți dinții au același pas sau distanța dintre dinți. Acest lucru asigură că dinții se plasează. Ceea ce am făcut a fost să fac 3 laturi separate care aveau același pas, dar nu se potriveau, astfel încât uneltele să fie întotdeauna aliniate, dar într-un model diferit. A doua constrângere este: R = 2 × P + S

Adică numărul de dinți din angrenajul inelar este egal cu numărul de dinți din angrenajul solar de la mijloc plus dublul numărului de dinți din angrenajele planetei. Un exemplu în acest sens ar fi 30 = 2 × 9 + 12. Sau puteți accesa site-ul web care generează unelte la https://geargenerator.com sau

Pasul 5: Fișiere SVG și Illustrator

Dacă importați un fișier din generatorul de viteze și nu ați construit în Illustrator, va trebui să urmați instrucțiunile de mai jos pentru a lucra cu fișiere SVG în ilustrator.

Illustrator oferă un set implicit de efecte SVG. Puteți utiliza efectele cu proprietățile lor implicite, puteți edita codul XML pentru a produce efecte personalizate sau puteți scrie noi efecte SVG.

Pentru a importa un fișier SVG în Illustrator:

Alegeți Efect> Filtru SVG> Importați filtru SVG.

Selectați fișierul SVG din care doriți să importați efecte și faceți clic pe Deschidere.

Pentru a manipula fișierul SVG în Illustrator: Selectați un obiect sau un grup (sau vizați un strat în panoul Straturi).

Efectuați una dintre următoarele acțiuni: Pentru a aplica un efect cu setările implicite, selectați efectul din secțiunea de jos a submeniului Efect> Filtre SVG.

Pentru a aplica un efect cu setări personalizate, alegeți Efect> Filtre SVG> Aplicați filtru SVG.

În caseta de dialog, selectați efectul și faceți clic pe butonul Editare filtru SVG fx.

Editați codul implicit și faceți clic pe OK.

Pentru a crea și a aplica un nou efect, alegeți Efect> Filtre SVG> Aplicați filtru SVG.

În caseta de dialog, faceți clic pe butonul Filtru SVG nou, introduceți noul cod și faceți clic pe OK.

Când aplicați un efect de filtru SVG, Illustrator afișează o versiune rasterizată a efectului pe tablă. Puteți controla rezoluția acestei imagini de previzualizare modificând setarea rezoluției de rasterizare a documentului.

Pasul 6: Salvarea fișierului

Exportați fișierul ca.eps sau.ai.

Accesați setările și asigurați-vă că lucrați în modul RGB, NU CMYK.

Puteți schimba acest lucru accesând:

Selectați Fișier -> Document Color Mode -> RGB

Toate liniile tăiate trebuie indicate cu ajutorul liniilor roșii albastre și verzi cu o greutate a cursei de.01pt

Laserul va interpreta culorile ca linii de tăiere ordonate care lucrează din interior spre exterior.

Începând cu roșu (RGB: 255, 0, 0) urmat de albastru (RGB 0, 0, 255) și, în cele din urmă, verde (RGB 0, 255, 0).

Toate tăieturile interioare ar trebui tăiate mai întâi și, prin urmare, ar trebui să fie roșii, orice alte tăieturi fiind albastre, iar tăieturile exterioare finale fiind verzi. Asigurați-vă că toate uneltele se potrivesc împreună și că nu există linii care se intersectează înainte de a configura imprimarea.

Dacă uneltele dvs. par să nu fie formatate corect, puteți consulta înapoi pagina generatorului de viteze și puteți reevalua calculele.

Salvați ca fișiere.ai și transferați în programul Bosslaser.

Acest program vă permite, de asemenea, să vă manipulați fișierul. Puteți utiliza acest program pentru a trimite fișierul direct la dispozitivul de tăiat cu laser.

Pasul 7: Thingiverse și imprimare 3D

După cum sa menționat în schema principală a acestui proiect, puteți imprima navele dvs. spațiale 3D oricând! Vino cu propriul tău design folosind ThinkerCAD, OpenSCADFusion360 sau Rhino, sau mergi la Thingiverse și găsește un proiect creative commons de imprimat! Poate chiar puteți modifica unele dintre fișiere pentru a se potrivi provocării dvs. unice de design! Aceste nave spațiale au fost tipărite pe un Taz Lulzbot 6 cu PLA Village Plastics la cea mai mare viteză (au durat mai puțin de 2 ore pentru 7 nave spațiale).

Pasul 8: Circuit LED cu comutator Reed

Un comutator reed este un comutator electromagnetic care este pornit de un magnet adus în vecinătatea sa.

Acest circuit încorporează un comutator reed, LED și sursă de alimentare de 3 V de la 2 baterii AA.

Acest proiect formează fundamentele modului în care funcționează întrerupătoarele reed.

Din schema de mai jos puteți discerne unde sunt plasate LED-ul și comutatorul.

Acumulatorul are 2 fire negru și roșu. Firul negru este împământat, iar firul roșu este puterea.

Sârmă roșie se va lipi la ambele capete ale comutatorului Reed.

Comutatorul reed va fi lipit pe partea lungă + a LED-ului. LED - partea scurtă se va lipi la împământarea firului negru care duce la acumulator.

Pasul 9: încorporarea circuitului în placă

Este important să măsurați distanța de care magnetul trebuie să fie amplasat la comutator. Fără testare, puteți face o gaură care este departe de magnetul dvs. și apoi comutatorul nu va funcționa corect. Puterea magnetului dvs. va însemna că poate exista un decalaj mai mare sau mai scurt între comutatorul Reed și magnet. Am măsurat acest lucru, apoi am forat o gaură pentru LED și o deschidere pentru întrerupător în placa noastră de mesteacăn.

Pasul 10: Distrează-te

Ați făcut multă muncă grea în acest moment. Este timpul să fii creativ!

Folosiți vopsea acrilică (Molotow) pentru a obține un efect cosmos atât asupra acrilicului, cât și asupra lemnului. Folosiți culorile care se potrivesc proiectului dvs. Asigurați-vă că purtați un aparat de protecție (ideal mască respiratoră cu jumătate de față sau mască), purtați mănuși pentru a vă proteja mâinile și lucrați ÎNTOTDEAUNA într-o zonă bine ventilată (niciodată în interior!).

Lăsați uneltele să se usuce timp de aproximativ 24 de ore înainte de a le așeza pe tablă pentru a evita zgârierea vopselei.

De asemenea, puteți vopsi prin pulverizare micile dvs. nave spațiale!

Pasul 11: Lista materialelor și a altor resurse

Iată o listă cuprinzătoare de materiale și alte referințe utile:

Reed Switch

Rezistor 470Ω

1 LED alb

Magnet Adobe

Aplicația Illustrator CC pentru crearea de fișiere vectoriale pentru tăierea cu laser

Program Bosslaser pentru configurarea fișierului pentru mașina de tăiat cu laser.

Hârtie de șlefuit de grad mediu.

Placaj de mesteacan baltic de 1/8 lungime 48 inci x 27 inci x 2

Acrilic clar de 1/8 , 48 inci lungime x 27 inci înălțime x 1

Vopsea acrilică spray în diverse culori

Respirator cu cartuș organic

Mănuși

Burghiu fără fir (cu diverse burghie)

Lipici de lemn

Lipici instant (pentru nave spațiale)

Cura-pentru Lulzbot

Taz Lulzbot

PLA Village Plastic Filament

Referințe utile:

geargenerator.com/#200, 200, 100, 6, 1, 0, 0, 4, 1, 8, 2, 4, 27, -90, 0, 0, 16, 4, 4, 27, -60, 1, 1, 12, 1, 12, 20, -60, 2, 0, 60, 5, 12, 20, 0, 0, 0, 2, -563

demonstrations.wolfram.com/NoncircularPlan…

helpx.adobe.com/ca/illustrator/using/svg.h…