Staň se architektem
Vžít se do role architekta může být snem mnoha žáků! Získat alespoň částečnou představu, jaké znalosti musí pro tuto práci mít, jim pomůže tato lekce. Na základě měření vlastního bytu nebo pokoje žáci ve zvoleném měříku narýsují naměřený půdorys. Podle něj si vymodelují architektonický model a vytisknou jej na 3D tiskárně. V reálném obchodě vyberou materiál na výrobu podlahy, barvu na výmalbu stěn a z půdorysných návrhů vypočítají obsah ploch a tím pádem výslednou cenu za konkrétně zvolený materiál. Své řešení si obhájí prezentací.

Martina Ondrová

28.12.2020

I. Uvedení do tématu

O čem to je?

Ukázka základních znalostí práce architekta. Nejprve je třeba si osvojit základy technického kreslení. To je spojeno s využitím měřících nástrojů a následnou prací s měřítky. Vytvoření 3D modelu vlastního návrhu slouží pro zlepšení prostorové představivosti. Spočítání půdorysné plochy a vlastní volba použitých materiálů utvoří představu o finanční stránce například výroby podlahy a výmalby stěn.

    Postup lekce

    1. Žáci si změří svinovacím metrem svůj byt, dům či pokoj. 
    2. Změřené údaje si zaznamenají do půdorysného návrhu (případně bokorys stěn, je-li třeba). 
    3. Zvolí si měřítko pro model a převedou všechny rozměry do daného měřítka. 
    4. Vymodelují v  Tinkedcadu model v měřítku.
    5. Připraví data na tisk.
    6. Vytisknou na 3D tiskárně.
    7. Spočítají, kolik materiálu potřebují na výrobu podlahy, výmalbu atd. 

      Procvičovaná látka

      V této lekci si žáci prakticky procvičí tuto látku a dovednosti:

      • použití měřící techniky,
      • spolupráce při měření,
      • výpočet obsahu plochy,
      • práce s měřítky,
      • geometrické zobrazování a technické kreslení,
      • 3D modelování v Tinkercadu,
      • 3D tisk,
      • finanční gramotnost.

      Materiál

      • Filament PLA různých barev

      Stroje

      • 3D tiskárna (v této lekci je postup demonstrován na tiskárně Prusa MK3)

      Pomůcky

      • Svinovací metr

      • Papír, tužka, pravítko

      Software

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

      Galerie

      II. Zadání

      Vysvětlete žákům, jak bude lekce probíhat jaký je účel cvičení. Uveďte příklady z praxe, kde využijí jednotlivé získané znalosti. Například technické výkresy se využívají převážně ve strojírenství, elektrotechnice a stavebnictví. Jsou kresleny ve vhodně zvoleném měříku a obsahují všechny informace k výrobě daného produktu nebo stavby. Měřítko je poměr mezi rozměry obrazu na výkresu a rozměry skutečného předmětu. Tyto informace jsou důležité pro architekty, stavaře, strojaře a spoustu dalších oborů. Nechce žáky navrhnout další možnosti využití třeba v domácnosti.

      Ukažte obrázky z galerie ať vědí, jaký bude mít projekt finální výstup. Pokud by všechny lekci bavila a chtěli byste ji s žáky dále rozvinout, můžete pokračovat s lekcí Navrhni si svůj pokoj. Vytisknuté modely z této lekce mohou být využity jako základ pro další lekci.

      Měření bytu

      Každý žák si tuhle část úkolu připraví samostatně doma za domácí úkol.

      1. Pomocí svinovacího metru si žáci naměří základní rozměry podlah všech místností v bytě. Měření je nejlepší provádět vždy ve dvou, klidně ať někoho požádají o pomoc. Vše si zaznamenají na papír a rozměry opatří kótami – čára, která odkazuje na rozměr, který zrovna měří a je u ní i příslušná naměřená hodnota. Při nákresu bytu vše zaznamenáváme v pohledu shora.  Takový pohled nazýváme půdorys. Následně ještě  změří výšku stěn.

      2. Pokud chtějí mít návrh přesnější, naměří všechna okna, dveře – ty také zaznamenají do předchozího návrhu pokoje. U dveří a oken můžou použít boční pohled – bokorys, aby si mohli správě zaznamenat rozměry. Je potřeba také změřit, jak vysoko je okno od země. 

      nárys-půdorys-bokorys
      TIP!

      Rozšíření úkolu: Pokud žáci mají zájem, ať si naměří i základní nábytek například ve svém pokoji – postel, stůl, skříň a noční stolek. Každý kousek zaznamenají na papír z bočního, předního a horního pohledu tak, aby znali všechny potřebné rozměry pro model. Později mohou zvlášť vytištěné kusy nábytku použít na návrh rozmístění ve svém pokoji a ověření toho, jestli se do pokoje takto vlezou.  

      Volba měřítka

      Společně pak všichni přinesou do školy své předpřipravené rozměry půdorysu a budou pokračovat s volbou měřítka vhodnou pro tisk.

      Podle největšího rozměru, který máme na papíře zvolí žáci měřítko celého modelu. Největší možná plocha, kterou vytiskneme záleží na konkrétním modelu 3D tiskárny (v ukázkové případě 20×20 cm). Ověřte nejprve rozměr tiskové plochy.  Model je třeba přizpůsobit tak, aby se na plochu vešel.

       

      V našem případě bychom měřítko určili následovně

      1. Určení maximálního rozměru
      Největší rozměr v našem případě je 9 m = 900 cm. Ten plus tloušťku vnějších zdí budeme považovat za náš maximální rozměr, který se musí vejít do 20 cm tiskové plochy.
      Tloušťku stěn vnějších zdí zkuste odhadnout nebo předpokládejte běžný rozměr 30 cm.

      2. Výpočet měřítka na dané tiskové pole
      Maximální rozměr jsme v ukázkovém případě zaokrouhlili na 1000 cm a maximální rozměr tiskového pole je 20 cm.
      1000/20= 50
      Ideální měřítko bude 1:50. To znamená, že jeden dílek na modelu odpovídá 50 dílkům ve skutečnosti neboli náš model bude 50 x zmenšený, než je skutečnost.
      Měřítko si každý žák určí individuálně dle svého modelu nebo se případně domluvte společně tak, aby se vám vešlo více modelů naráz na tiskovou plochu. Je tedy třeba se předem zamyslet, jaké mám tiskové možnosti.

      3. Zvolené hodnoty v ukázce
      Výška stěn je 260 cm.
      Síla stěn je 10 cm a síla obvodových stěn je 30 cm.
      Výška podlahy je také 30 cm.

      TIP!

      Pokud zpracovávám i rozšíření úkolu stejný poměr platí i pro nábytek. 

      III. 3D modelování

      Vyzvěte žákům, aby si otevřeli program Tinkercad a vytvořili si v něm nový projekt. Zadané hodnoty měřítka a tím pádem finální rozměry tisku je třeba zvolit s ohledem na tiskové možnosti 3D tiskárny ve škole, spotřebu materiálu a délku tisku. Doporučená hodnota rozměru půdorysu je 10 cm2. Lze tak tisknout i více modelů naráz.

      Základ modelování bude probíhat tvořením kvádrů jednotlivých stěn a podlah – ty jsou v Tinkercadu již předpřipravené. Použijeme příkaz Seskupit pro vytvoření finálního modelu. Následně vytvoříme kvádry s funkcí Díra jako průřezy pro okna a dveře a ty potom seskupením odečteme.

      1. Nejprve si žáci vymodelují celkový rozměr podlahy bytu, k tomu použijí příkaz Kvádr. V tabulce vlastností pak nastaví parametry délku, šířku a výšku. Kvádr pak umístí na připravenou mřížku – pracovní pole.

        Ukázka: Celkový rozměr podlahy ve skutečnosti = 9000 x 6200 x 300 mm a v měřítku 1:50 = 124 x 180 x 6 mm.

      2. Následně umístíme zděné příčky mezi jednotlivé pokoje. Budeme držet výšku dle modelu 5,2 cm. 
      Po zadání základních rozměrů umístíme zeď do patřičné vzdálenosti od okrajové stěny příkazem Pravítko. Pravítko stačí umístit kliknutím do jednoho rohu podlahy a zadat vzálenost kliknutím na popis u dané kóty.

      V tomto případě: Zeď, která půlí byt – rozměr kvádru = 180×2×52 mm. 

      3. Následně umístíme obvodové zdi kolem celého bytu o šířce 6 mm. Je třeba připočítat k výšce zdí i výšku podlahy.

      4. Na konci všechny vymodelované zdi a podlahy označíme – přetažením myší všech objektů a dáme příkaz Seskupit.

      5. Dále je potřeba připravit díry na dveře a okna. Ty vymodelujeme opět jako kvádry dle daných rozměrů v měřítku. Nastavíme jim vlastnost Díra. A na závěr opět všechny části seskupíme dohromady – připravené díry se odečtou od modelu.

      Ukázka: Dveře z chodby do kuchyně – rozměr kvádru = 180 × 410 × 10 mm.

      6. Tímto způsobem uděláme díry na všechny okna a dveře, které máme v nákresu. 

      TIP!

      Pokud je žák v modelování zběhlejší anebo chce úkol dále rozpracovat, je možné okna a dveře domodelovat do vzniklých otvorů.  

      Posledním krokem v Tinkercadu je export modelu kliknutím na tlačítko Export v pravém horním rohu a jeho uložení ve formátu .stl do lokálního úložiště.

      IV. 3D tisk

      V tomto kroku počkejte na všechny žáky, aby mohli začít společně po krátkém vysvětlení. Před vlastním 3D tiskem je nutné model klasicky vyslicovat (v ukázkovém případě použit software PrusaSlicer). Žáci si otevřou program a importují vybraný .stl soubor. Jelikož se jedná o model, který nebude mechanicky ani teplotně namáhaný, je dobrou volbou materiál PLA. Kvalita tisku bude postačovat standardní. V ukázce jsou použita následující nastavení:

      • Výška vrstvy: 0,20 mm
      • Podpěry: Všude (budou potřeba u oken)
      • Výplň: 0 – 10 %
      • Perimetry: 2
      • Počet plných vrchních a spodních vrstev: 3

      Dejte si pozor na to, abyste omylem nezměnili rozměry modelu. Nastavení samozřejmě uzpůsobte svému modelu a tiskárně. Pro úsporu tiskového času můžete na tiskovou podložku umístit více modelů naráz.

      Po nastavení vybraných parametrů tisku dáme vpravo dole Slicovat. Nechte žáky si prohlédnout, jak budou vypadat jednotlivé vrstvy tisku pomocí slideru na pravé straně okna.

      Zkontrolujeme si čas tisku v pravém dolním rohu. Po kontrole je třeba vygenerovat G-code. Ten si žáci uloží a je čas tisknout.

      Po zahájení tisku je potřeba, aby si žáci zkontrolovali minimálně první vrstvu tisku, jestli vše probíhá v pořádku. Po dokončení tisku žáci sundají model z podložky a použijí později k prezentaci.

      3D-print-zacatek-konec

      V. Finanční výpočty

      Po vytištění bytu nebo již během tisku můžete přistoupit k části lekce o finanční gramotnosti. Diskutujte s žáky možné využití úkolu v praxi. Nechte je si vybrat materiál, udělat rešerši alespoň v obchodě a přestavit svůj vlastní návrh i s cenou materiálu.

      Ať si sami zvolí, jaké další výpočty mohou přidat. Úkol prezentujte společně spolu s představením vybrané úpravy například k rekonstrukci.

      Například je možné navrhnout novou podlahu do bytu. Rozmyslet se, jaký použít materiál. Na internetu nebo např. v hobby obchodě blízko domu si žáci zjistí, kolik tento materiál stojí. Cena se často uvádí za m2 materiálu. Aby úloha měla praktičtější ráz, nezapomeňte na závěr připočítat 10 % materiálu navíc jako rezervu a případný odpad. 

      V mém případy bych pro svůj byt bych v koupelně, na záchodě, v šatně a chodbě chtěla dlažbu. Ve zbytku bytu plovoucí podlahu.  
      Počet mbytu: 55,8 m2
      Plocha pro dlažbu: 21,35 + 10 % = 34,45 + 2,135 = 23,485 m2
      Plocha pro plovoucí podlahu: 34,45 + 10 % = 34,45 + 3,445 = 37,895 m2


      Cena za m
      dlažby: 355 Kč
      Vybraná dlažba: Udine, šedá
      Výsledná cena za dlažbu: 8 338 Kč 

      Cena za mplovoucí podlahy: 365 Kč
      Vybraná podlaha: Kaindl Masterfloor, dub
      Výsledná cena za plovoucí podlahu: 13 832 Kč

      Další možné úkoly: 

      • Kolik mzdiva je v bytě na malířský nátěr (ať žáci nezapomenou připočítat i stropy, které nejsou vytištěné). Je potřeba vybrat barvu, kterou se budou zdi malovat. Barva v obchodech uvádí, kolik mzdiva pokryje jeden kilogram barvy. Kolik kg barvy je třeba? A jaká tím pádem bude cena? 
      • Kolik mkachliček je třeba například na vykachlíčkování koupelny nebo záchodu? Kolik tě tato položka bude stát? 

      VI. Shrnutí

      Na závěr všichni žáci odprezentují svůj návrh i s modelem. Vyhraďte si na tuhle část společný čas v hodině. Snažte se zapojit ostatní žáky do diskuze. Mohou sdělit svůj názor, pochválit nebo naopak navrhnout lepší řešení daného problému.

      Předchozích znalostí mohou žáci využít k vlastnímu návrhu bytu/domu. Dle svého zvoleného půdorysu si rozdělí místnosti, postaví dělící a obvodové zdi. Připraví otvory pro dveře a okna – případně domodelují do vzniklých děr. Dle zájmu mohou dodávat stále více detailů ve formě nábytku. Sami tak mohou připravit základ bytu a mít částečný přehled o finančních výdajích za materiál.

      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