şÝşÝߣ

şÝşÝߣShare a Scribd company logo

3D-tulostus ammattikoulutuksesas

•Download as PPTX, PDF•
•
Nappiparisto - vertaisvoimaa oppimisympäristöjen kehittämiseen
Nappiparisto - vertaisvoimaa oppimisympäristöjen kehittämiseen

Sovellon Risto Linturin esitys aiheesta 3D-tulostus ammatillisessa koulutuksessa, esityksen lisäsi Minna T-S/OPH Tervehdys Opetushallituksen 3D-tulostuksen opetuskäytön mahdollisuudet ammattikoulutuksessa –työseminaarista.

1 of 29
Downloaded 22 times
3D-tulostus ammatillisessa käytössä Risto Linturi
Teolliset vallankumoukset Rifkin & al., endorsed by European Parliament in 2007 1. vallankumous – painokoneet ja laaja lukutaito höyrykoneiden avulla, höyryvoimalla toimiva joukkoliikenne ja teollinen tuotanto 2. vallankumous – sähköinen viestintä, öljypohjaiset koneet, sarjatuotanto, esim. Fordin T-Malli, ihmisten ja tavaran mobilisaatio. 3. vallankumous – uusiutuva energia, kasvava hajautettu sähkövoiman tuotanto/varastointi/käyttö sekä pikavalmistuksen/3D-tulostuksen avulla paikalliseksi hajautettu ja yksilöllistetty tuotanto http://en.wikipedia.org/wiki/The_Third_Industrial_Revolution http://www.worldfinancialreview.com/?p=1547
Käyttötarkoitukset Mallit ja koristeet Prototyypit Pienet sarjat Yksilölliset käyttöesineet Lääketiede Korjausosat ja tarvikkeet Työkalut ja ohjaimet Valumuotit ja mallit Kokeilu ja opetus
Esimerkki: uudentyyppiset tuotteet • Valmistus pikavalmistuslaitteella • Kuvan latausteline ja kuori kaupassa hintaan 37E + 20E • Keittiön pöydälle sopiva 10K-euron laitteisto voi valmistaa 5.000 kpl iPhonekuoria kuukaudessa, materiaalikustannus 2.000E • Kuoret voivat olla yksilöllisesti nimikoituja, kuvioituja ja värjättyjä – esim. pöytäliinan mukaan • Tuomarinpillejä voisi omakotitalossa valmistaa 10 KE investoinnilla noin puoli miljoonaa kappaletta vuodessa. Kauppahinta nyt 5 e/kpl.
Jotta tuote voisi olla edullinen, tulee tuotantokoneen olla nopea tai halpa! • Edulliset 3D-tulostimet järkeviä tuotteiden valmistukseen, jos valmistusmäärät ja tuoteominaisuudet sopivia • Huomattavaa: muovimuotin kustannus helposti 10KE. Jos sarjan koko on esim. tuhat kappaletta, muotin kustannus kappaletta kohden jo 10E. • Edullisen 3D-tulostimen tuloste saadaan jälkikäsittelyllä viimeistellyksi • Tuomarinpillin pääomakustannus pilliä kohden noin kaksi sentttiä, materiaali 2-20 senttiä riippuen siitä, tehdäänkö lanka itse • Yksi käyttäjä hoitaa 20-40 konetta!
Uudentyyppinen t&k-prosessi, esim • Crowd sourcing • verkon käyttäjät voivat esitellä tuotteiden 3D-malleja asiakkaiden äänestettäväksi tai tilattavaksi • Crowd sourcing hankala, jos käyttäjillä ei ole omia tulostimia • Verkossa useita hankkeita, joissa ryhmä kehittää yhteistä laitetta, esimerkiksi kaappikelloa
Kotitulostus, koulut, kirjastot, tutkimus • Valmiiden mallien tulostus • Harrasteet, oma mallinnus • Oppiminen / koulut, kirjastot • Kokeilut, kehittäminen modifiointi • materiaalit • laiterakenteet • ohjelmistot
3D-tulostuksen hyödyt kiteytettynä 1. Kokoonpanotyötä ei tarvita, monimutkaisuus ei lisää kustannuksia 2. Ainetta ei kulu tarpeettomasti 3. Valmistus voi olla yksilöllistä 4. Kappaleiden geometria voi olla vapaa työstökoneiden rajoituksista 5. Logistiikkakustannuksia ja varastointikustannuksia ei ole 6. Minkä tahansa tulosteen voi käynnistää välittömästi 7. Valmistustaitoa ei tarvita (yhtä paljon kuin perinteisillä menetelmillä) 8. Laitteistot ovat pienikokoisia ja siirrettäviä 9. Valmistusmateriaalien kirjo on runsas 10. Toistettavuus ja kopioitavuus on erinomainen
3D-tulostus ammattikoulutuksesas
Verkossa jo tuhansittain valmiita malleja Tässä kamerakuvista tuotettu 3D-malli • Autodeskin 123D Catch – maksuton pilvipalvelu • Kuvataan 20-60 valokuvaa kappaleen eri puolilta • Lähetetään valokuvat maksuttomaan palveluun • Vastaanotetaan valmis 3D-malli • jatkomuokkaus muissa ohjelmissa
Ohjelmistot: aloitteluun maksuttomiakin erinomaisia CAD- ja 3D-muotoilusovelluksia
Soveltuvuus perusopetukseen ja lukioon - edullisimmat koneet soveltuvia, joitakin rajoitteita • Yhteistyötaidot • Yrittäjyyskasvatus • Taidekasvatus • Teknologiakasvatus • Kulttuurihistoria • Maantiede • Matematiikka • Fysiikka • Kemia? • Mallien etsintä ja tuottaminen alkuopastuksen jälkeen itsenäistä ainakin jo 10 vuotiaista alkaen • Valmiin mallin tulostus sujuu helpoimmin, jos alussa on valvova "mestari" joka tarkistaa asetukset ja käynnistää tulostuksen • Innostuneista oppilaista voi helposti tulla mestareita, mutta ehkä noin 14 vuotiaista alkaen • Mallien viimeistely omatoimista Ammattiopinnoissa tarvitaan perusteiden jälkeen usein suurempia laitteita
3D-tulostus ammattikoulutuksesas
3D-tulostus ammattikoulutuksesas
3D-tulostus ammattikoulutuksesas
3D-tulostus ammattikoulutuksesas
3D-tulostus ammattikoulutuksesas
3D-tulostus ammattikoulutuksesas
3D-tulostus ammattikoulutuksesas
3D-tulostus ammattikoulutuksesas
3D-tulostus ammattikoulutuksesas
3D-tulostus ammattikoulutuksesas
Keskeisiä teknologioita tyypillisine lyhenteineen • stereolitografia (SLA) • lasersintraus (SLS) • multi-jet modeling (MJM) • film transfer imaging (FTI) • laser-sulatus (SLM) • muovipursotus (PJP, FDM) Tarkastellaan erikseen tyypillinen tapa seuraaviin asioihin • materiaalin lisääminen • jauhemaiset • nestemäiset • kiinteät • materiaalin kiinnittäminen • direct metal deposition (DMD) • jälkikäsittely • electron beam melting (EBM) Tarkastellaan erikseen laitevalmistajien ratkaisut • mustesuihku • PolyJet • suurimmat ja kiinnostavimmat laitevalmistajat ja teknologiat
Tulostusmateriaalien ominaisuudet • Materiaalit voidaan jakaa karkeasti • • • • • • • metallit muovit hartsipohjaiset komposiitit sekalaiset muut pikavalmistuksen kannalta lupaavat materiaalit Tulostusteknologia rajaa materiaalivaihtoehtoja Materiaalikehitys on aluillaan, eikä materiaaleja vielä kovin intensiivisesti ole kehitetty pikavalmistusta varten Komposiitti-termi merkitsee usean materiaalin yhdistelmää, komposiitteja ovat esim. • rusinapulla, betoni ja lujitemuovi
miniFactory 3 – kotimainen 3D-tulostin 1.499E + alv. • Tulostusala 150mm*150mm*150mm • Tukeva viimeistelty ohutlevyrunko • Lämmitetty lasinen tulostusalusta • Kerrosväli 0.1mm, kohdistustarkkuus 0.01-0.016mm, pursotin 0.35mm • Pursotin ja lankapaksuus vaihdettavissa, tulostusalusta helposti vaihdettavissa • Helppo huollettavuus • Toiminta avoimen koodin sovelluksilla • Pursotin, elektroniikka, mekaniikka ja tulostusalusta kaikki omaa suunnittelua • Lämpötila-alue PLA, ABS, Nailon, HPDE
Hankkeen mahdollinen sisältö • Opettajien koulutus tulostimien ja sovellusten perusteisiin • Oppimateriaalin tuottaminen opettajien käyttöön • 3D-tulostuksen perusteet tyypillisillä laitteilla ja materiaaleilla • 3D-mallinnuksen perusteet: CAD, vapaa 3D ja skannaus • Tulostusharjoituksia ja niksejä • harjoitustyöohjeet • harjoitusmallit • (videodemonstraatiot) • Mallinnusharjoituksia • harjoitustyöohjeet • harjoitusmallit • (videodemonstraatiot) • (Mallien jälkikäsittely) • (Opettajan käsikirja) • (Oppiainekohtaisia virikejaksoja)
Opettajien kurssijakso 1. 3D-tulostus 1. päivä Johdanto: pikavalmistuksen mahdollisuudet ja teknologiat • • 2. päivä Firmware ja sen versiopäivitykset - Marlin & Arduino • Kuoriohjelmat, Repetier Host ja Pronterface • Pursotinlaitteiden rakenne ja toimintaperiaatteet • G-koodi ja sen generointi, Slic3r ja Skeinforge • Workshop: • Kerrospaksuus, pursotuslämpötila, tulostusnopeus laitteen kokoaminen ja käyttöönotto • Tukimateriaali, täyttö, pintojen määrä, brim/raft • Tyypilliset hankalat tulosteet ja niihin liitttyvät niksit • Tulostusalusta ja sen säädöt, niksit tulosteen kiinnittymiseen • Tulostusmateriaalit: ABS, PLA, Nailon, Laywood ym. • Tulostusharjoituksia keskeisistä asioista • Tulosteiden jälkikäsittely • • • • Testaus ja tulostusharjoitus Koottava laite valinnan mukaan • • miniFactory Makibox
Opettajien kurssijakso 1. 3D-mallinnus • 1. päivä • 2. päivä • 3D-mallien tuottaminen valokuvista ja muu 3D-kopiointi • CAD-sovelluksen käyttö -yleisperiaatteet • Vapaamuotoisten 3D-mallien tuotto, Sculptris • Valmiiden mallien käyttö • Tulostusharjoituksia Johdanto: Tinkercad Johdanto: Sketchup • Tulostusharjoituksia • Pikavalmistuksen tulevaisuus
Kysymyksiä • Mitkä tärkeimpiä 3D-tulostinten opetuksellisia tavoitteita? • Missä oppiaineissa tai aihekokonaisuuksissa 3D-tulostus tärkeä? • Minkälainen pedagoginen ajatus ja lähtökohta on hankkeeseen? • Minkälaisia pedagogisia malleja ja menetelmiä on tavoitteena kehittää liittyen 3D-tulostimien käyttöön? esim. videoopasteet, mallisuoritteet, harjoitustyöohjeet, virike- ja niksikokoelmat, taustateoriat ja erilaiset teknologiat, mahdollisuudet ja sovellusalueet.

More Related Content

3D-tulostus ammattikoulutuksesas

  • 2. Teolliset vallankumoukset Rifkin & al., endorsed by European Parliament in 2007 1. vallankumous – painokoneet ja laaja lukutaito höyrykoneiden avulla, höyryvoimalla toimiva joukkoliikenne ja teollinen tuotanto 2. vallankumous – sähköinen viestintä, öljypohjaiset koneet, sarjatuotanto, esim. Fordin T-Malli, ihmisten ja tavaran mobilisaatio. 3. vallankumous – uusiutuva energia, kasvava hajautettu sähkövoiman tuotanto/varastointi/käyttö sekä pikavalmistuksen/3D-tulostuksen avulla paikalliseksi hajautettu ja yksilöllistetty tuotanto http://en.wikipedia.org/wiki/The_Third_Industrial_Revolution http://www.worldfinancialreview.com/?p=1547
  • 3. Käyttötarkoitukset Mallit ja koristeet Prototyypit Pienet sarjat Yksilölliset käyttöesineet Lääketiede Korjausosat ja tarvikkeet Työkalut ja ohjaimet Valumuotit ja mallit Kokeilu ja opetus
  • 4. Esimerkki: uudentyyppiset tuotteet • Valmistus pikavalmistuslaitteella • Kuvan latausteline ja kuori kaupassa hintaan 37E + 20E • Keittiön pöydälle sopiva 10K-euron laitteisto voi valmistaa 5.000 kpl iPhonekuoria kuukaudessa, materiaalikustannus 2.000E • Kuoret voivat olla yksilöllisesti nimikoituja, kuvioituja ja värjättyjä – esim. pöytäliinan mukaan • Tuomarinpillejä voisi omakotitalossa valmistaa 10 KE investoinnilla noin puoli miljoonaa kappaletta vuodessa. Kauppahinta nyt 5 e/kpl.
  • 5. Jotta tuote voisi olla edullinen, tulee tuotantokoneen olla nopea tai halpa! • Edulliset 3D-tulostimet järkeviä tuotteiden valmistukseen, jos valmistusmäärät ja tuoteominaisuudet sopivia • Huomattavaa: muovimuotin kustannus helposti 10KE. Jos sarjan koko on esim. tuhat kappaletta, muotin kustannus kappaletta kohden jo 10E. • Edullisen 3D-tulostimen tuloste saadaan jälkikäsittelyllä viimeistellyksi • Tuomarinpillin pääomakustannus pilliä kohden noin kaksi sentttiä, materiaali 2-20 senttiä riippuen siitä, tehdäänkö lanka itse • Yksi käyttäjä hoitaa 20-40 konetta!
  • 6. Uudentyyppinen t&k-prosessi, esim • Crowd sourcing • verkon käyttäjät voivat esitellä tuotteiden 3D-malleja asiakkaiden äänestettäväksi tai tilattavaksi • Crowd sourcing hankala, jos käyttäjillä ei ole omia tulostimia • Verkossa useita hankkeita, joissa ryhmä kehittää yhteistä laitetta, esimerkiksi kaappikelloa
  • 7. Kotitulostus, koulut, kirjastot, tutkimus • Valmiiden mallien tulostus • Harrasteet, oma mallinnus • Oppiminen / koulut, kirjastot • Kokeilut, kehittäminen modifiointi • materiaalit • laiterakenteet • ohjelmistot
  • 8. 3D-tulostuksen hyödyt kiteytettynä 1. Kokoonpanotyötä ei tarvita, monimutkaisuus ei lisää kustannuksia 2. Ainetta ei kulu tarpeettomasti 3. Valmistus voi olla yksilöllistä 4. Kappaleiden geometria voi olla vapaa työstökoneiden rajoituksista 5. Logistiikkakustannuksia ja varastointikustannuksia ei ole 6. Minkä tahansa tulosteen voi käynnistää välittömästi 7. Valmistustaitoa ei tarvita (yhtä paljon kuin perinteisillä menetelmillä) 8. Laitteistot ovat pienikokoisia ja siirrettäviä 9. Valmistusmateriaalien kirjo on runsas 10. Toistettavuus ja kopioitavuus on erinomainen
  • 10. Verkossa jo tuhansittain valmiita malleja Tässä kamerakuvista tuotettu 3D-malli • Autodeskin 123D Catch – maksuton pilvipalvelu • Kuvataan 20-60 valokuvaa kappaleen eri puolilta • Lähetetään valokuvat maksuttomaan palveluun • Vastaanotetaan valmis 3D-malli • jatkomuokkaus muissa ohjelmissa
  • 11. Ohjelmistot: aloitteluun maksuttomiakin erinomaisia CAD- ja 3D-muotoilusovelluksia
  • 12. Soveltuvuus perusopetukseen ja lukioon - edullisimmat koneet soveltuvia, joitakin rajoitteita • Yhteistyötaidot • Yrittäjyyskasvatus • Taidekasvatus • Teknologiakasvatus • Kulttuurihistoria • Maantiede • Matematiikka • Fysiikka • Kemia? • Mallien etsintä ja tuottaminen alkuopastuksen jälkeen itsenäistä ainakin jo 10 vuotiaista alkaen • Valmiin mallin tulostus sujuu helpoimmin, jos alussa on valvova "mestari" joka tarkistaa asetukset ja käynnistää tulostuksen • Innostuneista oppilaista voi helposti tulla mestareita, mutta ehkä noin 14 vuotiaista alkaen • Mallien viimeistely omatoimista Ammattiopinnoissa tarvitaan perusteiden jälkeen usein suurempia laitteita
  • 23. Keskeisiä teknologioita tyypillisine lyhenteineen • stereolitografia (SLA) • lasersintraus (SLS) • multi-jet modeling (MJM) • film transfer imaging (FTI) • laser-sulatus (SLM) • muovipursotus (PJP, FDM) Tarkastellaan erikseen tyypillinen tapa seuraaviin asioihin • materiaalin lisääminen • jauhemaiset • nestemäiset • kiinteät • materiaalin kiinnittäminen • direct metal deposition (DMD) • jälkikäsittely • electron beam melting (EBM) Tarkastellaan erikseen laitevalmistajien ratkaisut • mustesuihku • PolyJet • suurimmat ja kiinnostavimmat laitevalmistajat ja teknologiat
  • 24. Tulostusmateriaalien ominaisuudet • Materiaalit voidaan jakaa karkeasti • • • • • • • metallit muovit hartsipohjaiset komposiitit sekalaiset muut pikavalmistuksen kannalta lupaavat materiaalit Tulostusteknologia rajaa materiaalivaihtoehtoja Materiaalikehitys on aluillaan, eikä materiaaleja vielä kovin intensiivisesti ole kehitetty pikavalmistusta varten Komposiitti-termi merkitsee usean materiaalin yhdistelmää, komposiitteja ovat esim. • rusinapulla, betoni ja lujitemuovi
  • 25. miniFactory 3 – kotimainen 3D-tulostin 1.499E + alv. • Tulostusala 150mm*150mm*150mm • Tukeva viimeistelty ohutlevyrunko • Lämmitetty lasinen tulostusalusta • Kerrosväli 0.1mm, kohdistustarkkuus 0.01-0.016mm, pursotin 0.35mm • Pursotin ja lankapaksuus vaihdettavissa, tulostusalusta helposti vaihdettavissa • Helppo huollettavuus • Toiminta avoimen koodin sovelluksilla • Pursotin, elektroniikka, mekaniikka ja tulostusalusta kaikki omaa suunnittelua • Lämpötila-alue PLA, ABS, Nailon, HPDE
  • 26. Hankkeen mahdollinen sisältö • Opettajien koulutus tulostimien ja sovellusten perusteisiin • Oppimateriaalin tuottaminen opettajien käyttöön • 3D-tulostuksen perusteet tyypillisillä laitteilla ja materiaaleilla • 3D-mallinnuksen perusteet: CAD, vapaa 3D ja skannaus • Tulostusharjoituksia ja niksejä • harjoitustyöohjeet • harjoitusmallit • (videodemonstraatiot) • Mallinnusharjoituksia • harjoitustyöohjeet • harjoitusmallit • (videodemonstraatiot) • (Mallien jälkikäsittely) • (Opettajan käsikirja) • (Oppiainekohtaisia virikejaksoja)
  • 27. Opettajien kurssijakso 1. 3D-tulostus 1. päivä Johdanto: pikavalmistuksen mahdollisuudet ja teknologiat • • 2. päivä Firmware ja sen versiopäivitykset - Marlin & Arduino • Kuoriohjelmat, Repetier Host ja Pronterface • Pursotinlaitteiden rakenne ja toimintaperiaatteet • G-koodi ja sen generointi, Slic3r ja Skeinforge • Workshop: • Kerrospaksuus, pursotuslämpötila, tulostusnopeus laitteen kokoaminen ja käyttöönotto • Tukimateriaali, täyttö, pintojen määrä, brim/raft • Tyypilliset hankalat tulosteet ja niihin liitttyvät niksit • Tulostusalusta ja sen säädöt, niksit tulosteen kiinnittymiseen • Tulostusmateriaalit: ABS, PLA, Nailon, Laywood ym. • Tulostusharjoituksia keskeisistä asioista • Tulosteiden jälkikäsittely • • • • Testaus ja tulostusharjoitus Koottava laite valinnan mukaan • • miniFactory Makibox
  • 28. Opettajien kurssijakso 1. 3D-mallinnus • 1. päivä • 2. päivä • 3D-mallien tuottaminen valokuvista ja muu 3D-kopiointi • CAD-sovelluksen käyttö -yleisperiaatteet • Vapaamuotoisten 3D-mallien tuotto, Sculptris • Valmiiden mallien käyttö • Tulostusharjoituksia Johdanto: Tinkercad Johdanto: Sketchup • Tulostusharjoituksia • Pikavalmistuksen tulevaisuus
  • 29. Kysymyksiä • Mitkä tärkeimpiä 3D-tulostinten opetuksellisia tavoitteita? • Missä oppiaineissa tai aihekokonaisuuksissa 3D-tulostus tärkeä? • Minkälainen pedagoginen ajatus ja lähtökohta on hankkeeseen? • Minkälaisia pedagogisia malleja ja menetelmiä on tavoitteena kehittää liittyen 3D-tulostimien käyttöön? esim. videoopasteet, mallisuoritteet, harjoitustyöohjeet, virike- ja niksikokoelmat, taustateoriat ja erilaiset teknologiat, mahdollisuudet ja sovellusalueet.