Navrhni si pokoj
Žáci si utvoří skupinky za účelem vytvoření modelu bytu s vybavením v měříku. Nejprve se musí společně dohodnout, kdo zpracuje jakou část, aby byl byt kompletní. Po naplánování základních rozměrů si zvolí měřítko, ve kterém budou byt následně modelovat a tisknout na 3D tiskárně. Každý si svůj pokoj vybaví staženým vybavením (nebo případně vymodelovaným dle zájmu). Všechno vybavení bude nutné zmenšit dle zvoleného měřítka tak, aby do pokoje rozměrově sedělo. Po dokončeném tisku pak můžou žáci odprezentovat ve skupině celou bytovou jednotku.

Martina Ondrová

22.12.2020

I. Uvedení do tématu

O čem to je?

Měřítko používáme hlavně v nákresech, modelech nebo mapách. Pokud máme být schopni si představit (zrekonstruovat) rozměry originálu, musíme mít informaci o tom, do jaké míry byl obrázek zmenšen (zvětšen). Měřítko se běžně udává buď v číselné nebo v grafické podobě. Číselná podoba má tvar: 1:100, je to poměr model:realita. Takový poměr značí, že jedna zvolená jednotka na modelu je sto stejných jednotek ve skutečnosti. Jinak řečeno, model s měřítkem 1:100 je stokrát menší než skutečnost.

Postup lekce

  1. Žáci utvoří skupiny po pěti až šesti členech.
  2. Každý ze skupiny si vybere jeden pokoj (obývací pokoj, koupelna, kuchyň atd.), aby všichni dohromady sestavili celý byt.
  3. Žáci si zvolí základní půdorysné rozměry jednotlivých pokojů.
  4. Každý vymodeluje svůj vybraný pokoj v Tinkercadu ve zvoleném měříku.
  5. Žáci si z libovolného webu postahují 3D modely vybavení (3 až 5 kusů)  každý do svého pokoje a zmenší je dle zvoleného měřítka.
  6. Všechny pokoje si žáci vyexportují a připraví k tisku a vytisknou na 3D tiskárně.
  7. Žáci prezentují celý byt, každý se svým zvoleným zařízením.

Procvičovaná látka

V této lekci si žáci procvičí následující látku:

  • volba měřítka s požadovaným poměrem,
  • převod jednotek délky dle poměru,
  • prostorovou představivost,
  • 3D modelování v Tinkercadu,
  • 3D tisk,
  • experimetnální práci s vytištěným modelem,
  • skupinovou práci,
  • prezentování vlastního návrhu

Materiál

  • Filament PLA různých barev

Stroje

  • 3D tiskárna (v této lekci je postup demonstrován na tiskárně Prusa MK3s)

Pomůcky

  • Papír a tužka

Software

  • Tinkercad
  • Slicer (v této lekci je použit PrusaSlicer)

Galerie

II. Zadání

Vysvětlete žákům průběh lekce a to, jaký je účel cvičení. Uveďte příklady z praxe např. využití měřítek na mapách, technických výkresech atd. Promítněte žákům příklad modelu, který budou mít za úkol vytvořit. Dále jim vysvětlete daná rozměrová omezení. 

Nechce žáky, aby mezi sebou utvořili skupinky.  Dále se musí se mezi sebou dohodnout, kdo zpracuje, jakou část projektu. Každý žák si vybere jeden pokoj. Musí vždy pokrýt alespoň ty základní jako obývací pokoj, kuchyně, ložnice, koupelna, chodba. I když bude žáků ve skupině více nebo méně, ať se snaží pokrýt celý byt různým uspořádáním – např. záchod je místnost zvlášť nebo součást koupelny apod. 

Bytová jednotka musí být vzájemně průchozí. Žáci by měly spolupracovat, aby jim navazovaly například dveře u jednotlivých místností. Je tedy dobré, aby společně před samotným začátkem o tom popřemýšleli.  

Dle možností 3D tiskárny zvolte maximální velikost půdorysu tak, aby celá skupina mohla projekt vytisknout naráz. Berte v potaz délku tisku a možnost spotřeby materiálu.
Zvolte měřítko tak, že si žáci nakreslí reálný půdorys bytu. Dle tiskové plochy navrhnou měřítko. Celá skupina pak bude pracovat ve stejném měřítku pro každý pokoj. Jako měřítko vždy volte celá a kulatá čísla pro lepší přepočet. 

Pro ukázkový byt bylo zvoleno měřítko 1:55. Zpracovaný pokoj pro tuto ukázku bude obývací pokoj o rozměrech 3500×5500 mm.

III. 3D modelování

V této lekci budou žáci pracovat se základním tělesem, a to kvádrem. Pomocí něj si vytvoří základní půdorys bytu a stěny. Tyto prvky následně  Seskupí. V další fázi si žáci postahují 3D modely nábytku z libovolné databáze 3D modelů, např. Thingiverse. Tato platforma nabízí již hotové modely, připravené rovnou k tisku. Lepší je zvolit vyhledávání v angličtině pro více výsledků. Všechny stažené prvky si žáci vloží do vytvořeného půdorysu bytu v daném měřítku.

TIP!
Počet prvků do každého pokoje zvolte dle věku žáků a dle vašich tiskových a časových možností. Pokud žáci chtějí projektu věnovat více času, mohou si základní prvky jako stůl, židle atd. vymodelovat sami pomocí skládání základních těles, které jsou v Tinkercadu již předpřipravené.

Vyzvěte žáky, ať si otevřou program Tinkercad a vytvoří si v něm Nový projekt. Pro snadnější splnění podmínky týkající se maximálních rozměrů půdorysu žákům ukažte, kde si mohou nastavit velikost mřížky pracovní plochy každý na půdorysný rozměr svého pokoje. V pravém dolním rohu kliknutím na tlačítko Upr. mřížkuzmění nastavení na hodnoty dle ukázky výška 100 mm a šířka 80 mm. Dle potřeby si mohou nastavit i jiný krok. 

tinkercad-úprava-mřížky

Dále již žáci postupují sami. Postupně si vytvoří základové zdi příkazem kvádru. Každému tak vznikne jeden pokoj o vlastních rozměrech. Výška stropů je 2600 mm. Tloušťka stěn je zvolena 100 mm.

V této lekci jsme zvolili měřítko 1:55. Základní rozměry pokoje v měřítku 100×80×42,3 mm. Tloušťka stěn je po zaokrouhlení 2 mm.

Pro zarovnání stěn tak, aby na sebe žákům přesně seděli jim poraďte použití příkazu vpravo nahoře  Zarovnat (L).

tinkercad-align

Nakonec je potřeba všechny stěny označit a dát vpravo nahoře Seskupit (Ctrl+G).

V tomto kroku počkejte na ostatní žáky, aby všichni měli hotovo. Vysvětlete, ať si otevřou libovolnou databázi 3D modelů, např. již zmiňovanou Thingiverse. Na stránce ukažte, jak vyhledávat modely a jak je stahovat. Ideální je stahovat modely ve formátu .stl – tento formát podporuje Tinkercad. Každý si tedy stáhne potřebné modely do svého pokoje.

1. Žáci vyhledají svůj prvek – např. sofa.
2. Projdou si modely na stránce a vyberou jeden, který je zaujme.
3. Rozkliknou soubor a pod obrázkem kliknou na Thing Files.
3. Stáhnou .stl soubor.

V této lekci zpracováváme obývací pokoj, do kterého jsme si stáhli model pohovky.

TIP!
Vyhledávejte daná slova v angličtině. Výsledků bude více a budou přesnější. Například použijte heslo chair místo židle atd.
thingiverse-výběr

Dále žáci znovu otevřou svůj soubor v Tinkercadu a dají Import.

V nabídce okna Import je možnost zvolit měřítko nebo zadat základní rozměry (výšku, šířku a délku). Dle zvoleného měřítka všichni upraví jednotlivé rozměry. Lze buď jednotlivé rozměry vydělit 55 (poměr zvoleného měřítka nebo zadat měřítko přímo do zvoleného pole). Vše si žáci ověří výpočtem a vizuální kontrolou, jestli intuitivně jednotlivé rozměry odpovídají skutečnosti.

V naší ukázce použitá pohovka má v měřítku 1:55 základní rozměry 48,5×39×17,8 mm.

tinkercad-import

 

Po vložení ve správném měřítku poraďte žákům, jak nábytek zarovnat k podlaze pomocí příkazu Zarovnat (L). Musí označit oba objekty a po příkazu zarovnat se objeví zarovnávací možnosti – ke stěně, podlaze atd. Všichni zvolí zarovnání k podlaze a stejným způsobem pokračují se stahováním dalších objektů, které chtějí v pokoji.

 

tinkercad-align

Jako další jsme v ukázce stáhli a importovali tyto produkty:

1. křeslo,
2. konferenční stolek,
3. knihovna.

export

Posledním krokem, který je třeba provést v Tinkercadu je export modelu kliknutím na tlačítko Export a jeho uložení ve formátu .stl do lokálního úložiště.

Při exportu mají žáci dvě možnosti:

1. Exportovat vše, co je v návrhu – byt i s nábytkem se vyexportuje jako jeden kus a už s ním nebude možné hýbat.
2. Exportovat vybrané tvary – označit vždy jeden prvek a postupně exportovat všechny prvky a poskládat je v prusaslicer tak, aby se jich vešlo co nejvíce vedle sebe.

V této ukázce jsme zvolili možnost exportu č. 2.

export

III. 3D tisk

Opět počkejte v této fázi na všechny žáky. Skupina se pokusí na jednom počítači importovat všechny soubory (například z flash disků), aby se mohly tisknout naráz. Jednotlivé kusy nábytku musí žáci co nejúsporněji uspořádat na podložku vedle pokoje. Všechny stoly s nožkama apod. je potřeba položit na podložku tak, aby to bylo výhodné pro tisk. To znamená ve většině případů je otočit o 180° tak, aby nožky trčely do vzduchu.

I v našem případě bylo nutné tištěné objekty optimalizovat pro tisk na 3D tiskárně tak, abychom nemuseli využívat podpory.

3d-tisk-prusaslicer

Před vlastním 3D tiskem je nutné model vyslicovat. Použitý software se ve většině případů liší v závislosti na modelu tiskárny. Jelikož se jedná o model, který nebude mechanicky ani teplotně namáhaný, je dobrou volbou materiál PLA. Kvalita tisku bude postačovat standardní. Pro tisk tohoto modelu jsou doporučte žákům následující nastavení:

  • Výška vrstvy: 0,20 mm
  • Podpěry: dle potřeby
  • Výplň:  10 %
  • Perimetry: 2
  • Počet plných vrchních a spodních vrstev: 3

V Prusaslicer mohou žáci použít jednoduchý příkaz Rotate (R) pokud potřebují otočit model do správné polohy.

Nastavení samozřejmě uzpůsobte svému modelu a tiskárně. Pro úsporu tiskového času můžete na tiskovou podložku umístit více modelů zaráz. Díky správně zvolenému měřítku by se měly vejít na podložku všechny pokoje a měl by být dostatek místa i na jednotlivé kusy nábytku.

 

TIP!

Možností jak mohou žáci každý svůj pokoj odlišit je použití různě barevného filamentu. Každý si zvolí svoji barvu a jednotlivé pokoje budou barevné.

Po provedení nastavení a uložení G-code jej žáci pošlou k tisku. Na obrázcích níže je možné vidět tisk první vrstvy a finální podobu tisku.

 

3D-print-vybaveni

V. Shrnutí

Celá skupina žáků prezentuje svoji bytovou jednotku dohromady jako celek. Každý řekne, kterou část zpracoval a jak ji vybavil. V průběhu celého projektu se žáci naučili, jak si rozdělit práci na společném projektu a jak nakonec jednotlivé části propojit do jednoho celku a společně odprezentovat a odůvodnit své řešení před ostatními.

Tyto dovednosti se jim budou hodit v budoucnu při další práci na společných projektech. Znalosti měřítek také využijí běžně v praxi, mohou si například později navrhnout vlastní pokoj a rozmístění nábytku.

Úvodní-foto-měřítka
0 KOMENTÁŘŮ

0 komentáøù

Přidat komentář

Nejnovější lekce a projekty

Obléhací klání

Obléhací klání

Máte rádi historii a historické zbraně? Pak je tato lekce pro vás jako stvořená. V průběhu lekce se seznámíte s obléhacími válečnými stroji, které se zrodily již v antice. Tentokrát se dozvíte něco o historickém zařazení, vývoji a konstrukci. V druhé části lekce si navrhnete i vlastní zmenšený model. Inspirací vám mohou být existující historické trebuchety, katapulty nebo praky, ale fantazii se meze nekladou a můžete využít i svůj vlastní návrh mechanismu, který katapultuje projektily. Po vytištění a sestavení modelu můžete společně se spolužáky uspořádat klání a otestovat tak, který mechanismus nebo čí stroj je nejlepší!

Nebojte se zlomků

Nebojte se zlomků

Zlomky patří mezi nejdůležitější základní věci, které se v matematice učí. Člověk je používá každý den, i když si to ani nemusí uvědomit. Určitě už jste dělili pizzu nebo koláč na několik stejných dílů nebo taťka doma řezal laťku na dvě stejné části. Je proto nutné, aby každý do této kapitoly investoval trochu více svého času, protože se se zlomky bude setkávat a využívat je velice často.
V této lekce si tak mohou všichni připravit jednoduchou pomůcku pro pochopení úplných základů zlomků. A navíc kromě procvičování zlomků si ve volných chvílích mohou stavět, na co zrovna mají chuť!

Jak se hýbe naše kostra?

Jak se hýbe naše kostra?

Zajímalo vás někdy, jak se všechny stroje pohybují? A kdo všechny ty pohyby vymyslel? A víte, že ten základní pohyb možná vychází z něčeho, co sami dobře znáte? V této lekci se dozvíte základní kloubní spojení lidského těla, jejich pohyblivost a omezení. Kloub je totiž spojení a zároveň ohebné místo dvou nebo více se vzájemně dotýkajících kostí. To stejné je kloub z mechanického hlediska.
V této lekci si představíte základní kloubní spojení lidského těla. Ty převedete na jednoduché mechanické klouby, vymodelujete a na závěr vytisknete na 3D tiskárně. Žáci tak zjistí, že většina základních mechanických pohybů mají původ v těch organických v našem těle. Získané znalosti pak mohou žáci využít v praxi při návrhu ohebných spojů.

Švihej!

Švihej!

Co takhle si dát mezi sebou soutěž o to, kdo vydrží déle skákat přes švihadlo? Nebo se naučit nové triky jako vajíčko nebo dvakrát omotat švihadlo na jeden výskok? Ne v každé škole jsou ideální pomůcky pro všechny žáky ve třídě. V této lekci mohou žáci všechno vyzkoušet pomocí vlastního švihadla, které si navrhnou a sami vyrobí!
Nejen předměty jako matematika mohou využívat nové technologie. Své uplatnění najdou i v tělocviku! Ne každému půjde vše napoprvé. Právě příležitost zažít a opakovaně překonat neúspěch je klíčovou zkušeností pro budování zdravé sebedůvěry.

Pin It on Pinterest

Share This