このSTEAMメーカープロジェクトでは、学生は手描きの旅客機をLaserMakerを使用してレーザーカットの旅客機モデルに変えることで、「マジックブラシ」デザインの旅を続けています。レッスンでは、画像のスキャン、トリミング、アウトライン、彫刻、切断をレビューし、着陸装置、溶接プレート、メインウィング、テール構造、バヨネットスタイルのジョイント、デュアルモーター、プロペラ、配線、およびリモートコントロールテストでアクティビティを拡張します。

このプロジェクトは、以前の自動車発明者のレッスンに基づいています。学生はドロースキャン-プロセスカットのワークフローを再利用し、旅客機モデルが胴体、翼、尾部、着陸装置、パワーユニット、オプションのリモートコントロールシステムなど、さまざまな構造部品を必要とする方法を学びます。

航空会社の発明者STEAMレーザー切断プロジェクトカバー画像 — 学生は、描画、LaserMaker、およびレーザー切断を使用して、飛行機のアイデアを物理的なモデルに変えます。

1.レッスンの概要

アイテム	詳細
プロジェクト	旅客機Inventorレーザー切断プロジェクト
ソフトウェア	LaserMaker
主なスキル	手描き、画像スキャン、画像トリミング、アウトライン抽出、ビットマップ彫刻、ベクトル切断、着陸装置設計、溶接プレート設計、Bスプラインまたはカーブ描画、ミラーリング、バヨネットスタイルのジョイント、配線、リモートコントロールテスト、およびアセンブリ
提案された材料と部品	合板、紙、描画ペン、小さな木の棒、木製のリング、リモートコントロールレシーバーボード、2つの小さなモーター、プロペラ、バッテリーボックス、スイッチ、18650リチウムバッテリー、ワイヤー、電気テープ、ホットグルーまたは白い接着剤
教室フィット	レーザー切断とメーカープロジェクト、STEAMアートとエンジニアリング、輸送設計、初心者LaserMakerレビュー、飛行機モデルの設計、簡単な配線の練習、および実践的な教室の組み立て

1.1プロジェクトの目標

学生は、オリジナルの旅客機のサイドビューを描画し、LaserMakerにスキャンし、きれいな外側の切断輪郭を準備し、図面を彫刻し、飛行機の本体を切断し、翼と着陸装置を備えたより完全な旅客機モデルを作成してから、リモートコントロールのアップグレードを探索します2つの小さなモーターとプロペラを使用します。

1.2推奨される教室の使用

教師の場合:このプロジェクトを使用して、航空機の構造、曲線の描画、ミラーリング、着陸装置、配線、モーターの方向、およびリモートコントロールテストを導入しながら、自動車の発明者のワークフローを確認します。

学生のために:アクティビティを使用して、図面をレーザーカットの旅客機モデルに変え、翼、テールパーツ、ホイール、モーター、プロペラ、および配線でそれを改善します。

Makerspacesの場合:創造的な描画、デジタルファブリケーション、組み立て、および単純な電気部品を組み合わせた輸送をテーマにしたプロジェクトとして使用します。

2.学習目的

2.1学生が学ぶこと

人と貨物の輸送を含む旅客機の主な役割を説明する。

胴体、翼、尾部、着陸装置、パワーユニットなど、主要な旅客機モデルの構造を特定します。

クリアなサイドビュー図面を作成し、Picture CropとPicture Outlineを使用してLaserMakerで処理します。

レーザーカットされた着陸装置ホイール、小さな木製リング、溶接プレート、テールパーツ、メインウィング、バヨネットスタイルのジョイントを設計します。

2つのモーター、プロペラ、レシーバーボード、スイッチ、バッテリーボックスを備えたオプションのリモートコントロールシステムを取り付けてテストします。

2.2 STEAMスキル開発

デザイン思考:想像力豊かな旅客機の描画から始めて、構造、バランス、詳細、オプションの動きでモデルを改善します。

計算思考:トリミング、アウトライン、レイヤー、寸法、アレイ、ミラーリング、繰り返し部品、配線チェックを使用して、作業モデルを準備します。

エンジニアリング思考:翼の配置、テールサポート、着陸装置の安定性、プロペラのクリアランス、モーターの対称性、ワイヤーの方向、および安全なテストを検討してください。

2.3責任あるメイキング

学生は、教師またはラボの監督者の指導の下でのみレーザーカッターを操作する必要があります。カットする前に、フォーカス、レイヤー出力、マテリアル配置、および処理パラメータを確認してください。モーターとプロペラを追加するときは、手、ワイヤー、紙、髪の毛を回転部品から遠ざけ、監督下でモデルをテストします。

3.プロジェクトのインスピレーション: 車の発明者から旅客機の発明者へ

このレッスンでは、最初のレッスンで学んだスキルに基づいて旅客機を構築するよう生徒に求めます。フラットなシルエットだけに焦点を合わせるのではなく、生徒は構造、着陸装置、翼、およびオプションのリモートコントロール推進システムを徐々に追加します。

航空会社の発明家プロジェクトの例 — プロジェクトの課題は、レーザーカットの旅客機モデルを設計および構築することです。

旅客機構造教室思考プロンプト — 設計する前に、学生は旅客機の役割と構造について話し合います。

4.クラス前の思考の質問

教師は航空機の設計に関する質問からレッスンを始めることができます。これらのプロンプトは、生徒が描画を開始する前に、構造、目的、および機能を観察するのに役立ちます。

旅客機の主な役割は何ですか?

旅客機の主な構造は何ですか?

独自の旅客機を設計している場合、どのような形状、詳細、機能を含めますか?

教室ディスカッション:学生は、旅客機を胴体、翼、尾部、着陸装置、および動力装置を備えたシステムとして説明することができます。このメーカープロジェクトでは、観察、モデル設計、デジタル製造、シンプルな配線、安全な組み立てに焦点を当てる必要があります。

5.レッスン手順

5.1単一のシルエット旅客機を作る

想像する旅客機のスケッチを生徒に依頼します。側面図は、切断輪郭に加工できる明確な胴体の輪郭を与えるため、このプロジェクトに最適です。

紙に旅客機のサイドビューを描く手 — 生徒は、図面をLaserMakerにインポートする前に、サイドビュー旅客機をスケッチします。

スキャンアプリまたは教室で承認された別の方法を使用して、図面をスキャンし、LaserMakerにインポートします。まず、Picture > Cropを使用して、画像の周りの空白スペースを削除します。

LaserMakerでスキャンした旅客機の図面を切り取る — ソフトウェアが便利な画像領域に焦点を合わせるように、スキャンした図面をトリミングします。

次に、写真> アウトラインを使用して旅客機のアウトラインを生成します。ビットマップ出力を一時的にオフにし、内側のアウトラインを選択して削除し、外側のアウトラインのみをカットします。次に、ビットマップ出力をオンに戻して、生徒の元の図面を完成したモデルに刻印できるようにします。

LaserMakerで旅客機の図面に画像の概要を使用する — スキャンした旅客機の図面からアウトラインを生成します。

内側の輪郭を削除し、外側の旅客機の輪郭を維持する — 外側の切断の輪郭を保ち、彫刻用のビットマップを保持します。

LaserMakerでレイヤーパラメータ領域をダブルクリックし、合板プロジェクトの彫刻および切断パラメータを設定します。設定を確認した後、ファイルをレーザーカッターに送信して処理します。

旅客機プロジェクトのレイヤーパラメータ設定 — 処理する前にレイヤーパラメータを設定します。

完成したシングルシルエットレーザーカット旅客機 — シングルシルエット旅客機モデルを完成させます。

5.2完全な旅客機モデルを作る

旅客機の着陸装置の車輪と小さな木製の固定リングを設計することから始めます。ソースワークフローでは、ホイールの直径は13 mmです。ホイールの位置に3 mmの中央穴を追加し、アレイコピーを使用して必要なリングと繰り返し部品を作成します。

ランディングギアホイール溶接プレートとリング部品をLaserMakerで設計 — 旅客機モデルの着陸装置ホイール、木製の固定リング、および溶接プレート機能を作成します。

次に、旅客機用の2つの溶接プレートを設計します。ソースワークフローでは、20 mm x 15 mmのサイズの溶接プレートを使用し、10 mm x 3 mmのサイズのカード機能を備えています。これらのプレートは、飛行機の本体を接続し、アセンブリの安定性を向上させるのに役立ちます。

5.3尾とメインの翼を描く

旅客機の尾部を接合するために60mm × 15 mmの長方形を描きます。

旅客機のテールスプライシング長方形を描く — 翼の構造を作成する前に、テールスプライシング部分を描画します。

20mm × 120mmの長方形を描き、LaserMakerのベッセル曲線および線画ツールを使用して、メインウィングの形状を作成します。ソースワークフローでは、生徒がクリックしてポイントを配置し、ドラッグして円弧を作成し、右クリックして描画を終了します。

ツールヒント:カーブツールは、学生が単純な長方形や直線よりも滑らかな空力的に見える形状を作成できるため、飛行機の翼に役立ちます。

ベッセルカーブツールで旅客機の翼を描く — カーブとラインツールでメインウィングを描きます。

翼をコピーして貼り付けてから、反対側にミラーリングします。溶接機能を使用して翼を長方形に接続し、反対側に同じ溶接操作を繰り返します。

旅客機の翼のミラーリングと溶接 — 翼をミラーリングし、メインウィングサポートの長方形に溶接します。

対応するバヨネットスタイルのジョイント機能を描画し、ソースレイアウトに従って配置します。ソースワークフローには、バヨネットサイズが10mm x 2.7mm、37mm x 2.7mm、15mm x 2.7mmとしてリストされています。

旅客機モデルのバヨネットスタイルのジョイントの描画 — バヨネットスタイルのジョイント機能を作成します。

処理する前に旅客機の部品をミラーリングする — 画像をミラーリングして最終的なレイアウトを完成させます。

5.4旅客機本体と着陸装置を組み立てる

すべての部品が設計されたら、加工のためにデザインファイルをレーザーカッターに送ってください。部品が切断されたら、溶接されたプレートを飛行機の本体に接合します。必要に応じて、ホットグルーまたは白い接着剤を使用して、組み立てられた構造を補強します。

レーザーカット旅客機モデルで溶接プレートを組み立てる — 溶接されたプレートをレーザーカットされた旅客機本体に結合します。

着陸装置を形成するために小さなスティックと木製のリングを使用して、航空機の前後に車輪を取り付けます。ソースワークフローでは、モデルは2つの後輪と1つの前輪を使用します。

旅客機モデルに着陸装置の車輪を取り付ける — 小さなスティック、ホイール、および木製のリングで着陸装置を取り付けます。

6.レーザー加工

加工のためにレーザー切断機に保存されたデザインファイルをインポートします。処理する前に、材料の配置、彫刻と切断のレイヤー、および焦点距離を確認してください。ソースレッスンでは、カットする前にフォーカスを調整して、不完全なカットのリスクを減らすように生徒に思い出させます。

旅客機プロジェクトのレーザー切断加工リマインダー — レーザージョブを開始する前に、フォーカスと処理の設定を確認してください。

7. Worksのアップグレード: リモコンを追加

7.1レシーバーとモーターを取り付ける

リモートコントロールのアップグレードには、旅客機の垂直尾翼にレシーバーボードを取り付けます。次に、2つの小さなモーターをメインウィングの両側に対称的に接着し、モーターシャフトにプロペラを取り付けます。

旅客機の尾部にリモコンの受信機ボードを取り付ける — レシーバーボードを垂直尾翼に取り付けます。

旅客機の翼の両側に小さなモーターとプロペラを取り付ける — 2つの小さなモーターとプロペラを対称的に取り付けます。

クリアランスチェック:モーターを取り付けた後、プロペラを手で回して、飛行機の本体に触れないことを確認します。プロペラがモデルに触れる場合は、モーターの下に小さなサポートボードを追加して、わずかに持ち上げます。

7.2バッテリーボックス、スイッチ、レシーバーを接続します

バッテリーボックスとスイッチを取り出します。バッテリーボックスからレシーバーボードに黒いワイヤー、またはマイナスワイヤーを電気テープで接続します。ソースワークフローに示すように、赤いワイヤまたは正のワイヤをスイッチに接続します。

バッテリーボックススイッチとレシーバーボードを接続する — バッテリーボックス、スイッチ、およびレシーバーの配線を慎重に接続します。

レシーバーボードのBLライン (緑と白のワイヤー) を右側の小さなモーターに接続します。バッテリーを取り付け、スイッチをオンにし、リモコンの右ボタンを押して、モーターが回転するかどうかを確認します。

レシーバーボードのBFライン、青と黄色のワイヤーを左側の小さなモーターに接続します。スイッチを再度オンにし、リモコンの左ボタンを押して、左モーターが回転するかどうかを確認します。

レシーバーワイヤを左右の小型モーターに接続する — リモコンで各モーターを接続してテストします。

リモート・コントロールの旅客機のためのテストモーター方向 — プロペラの方向がモデルを前方に駆動できるかどうかを確認します。

7.3プロペラの方向をテストして下さい

2つのプロペラは反対方向に回転する必要があります。ソースワークフローでは、左プロペラが時計回りに回転し、右プロペラが反時計回りに回転します。各プロペラブレードのBアークは内側に傾く必要があります。

18650リチウム電池を取り付けてスイッチをオンにした後、リモコンを使用して、プロペラが航空機を前方に運転できるかどうかを確認します。下のボタンで飛行機が後方に運転する場合は、モーターワイヤーを取り外し、位置を交換して、右側のモーターの緑と白のワイヤー、左側のモーターの青と黄色のワイヤーを維持しながら再接続します。

トラブルシューティング:モデルが前進しない場合は、配線が正しく取り付けられているかどうか、プロペラブレードの方向が逆になっているかどうか、2つのプロペラが反対方向に回転しているかどうかを確認します。

完成したリモートコントロール旅客機レーザー切断プロジェクト — 配線、プロペラの方向、モーターの方向が正しいと、リモートコントロール旅客機が完成します。

8.教室の実践と教育のヒント

8.1学生ワークフロー

手描き:生徒に紙とペンを渡してから、スキャンする前に旅客機のサイドビューの外側の輪郭がはっきりしていることを確認します。

ソフトウェアデザイン:インポート、トリミング、アウトライン、内側の輪郭の削除、レイヤーの設定、着陸装置のホイールの作成、翼の描画を生徒にガイドします。

マシン処理:安全な教室の順序で生徒のファイルを処理し、カットする前にフォーカスを確認します。

アセンブリ:生徒がボディ、溶接プレート、翼、尾、着陸装置、および教師のサポートを受けてオプションのリモートコントロールアップグレードを組み立てます。

8.2教師の提案

旅客機プロジェクトを導入する前に、自動車発明者のワークフローを確認して、学生が再利用されているものと新しいものを理解できるようにします。

授業時間が限られている場合は、スペアホイール、木製リング、小さなスティック、溶接プレート、およびシンプルな配線用品を準備します。

必要に応じて、複数の学生用飛行機の部品を1つのレーザー処理ファイルに配置して、バッチ処理を使用します。

学生がリモコンを追加するときは、フルモデルをテストする前に一度に1つのモーターをテストします。

翼の形状、着陸装置の配置、モーターの対称性、プロペラの方向がモデルの動きにどのように影響するかを比較するよう生徒に依頼します。

9.反射と評価

9.1リフレクションの質問

旅客機の基本構造は何ですか?

胴体、翼、尾、パワーユニット、着陸装置の機能は何ですか?

旅客機モデルのバランス、外観、またはリモートコントロールの動きをどのように改善できますか?

9.2学生とピアの評価

学生は自分の仕事を評価し、創造性、構造の堅さ、外観、学習態度に基づいて仲間からフィードバックを与えることができます。

評価アイテム	自己評価	ピア評価
創造性、30ポイント
堅さ、30ポイント
外観、20ポイント
態度を学ぶ、20ポイント
合計、100ポイント

10.完成したプロジェクトと共有

レッスンの最後に、学生は旅客機のモデルを表示し、胴体、翼、尾、着陸装置、およびリモートコントロールのアップグレードをどのように設計したかを説明し、次のバージョンで何を改善するかについて話し合うことができます。

11だエクステンションチャレンジ

基本的な旅客機モデルを完成させた後、学生は翼の形状を再設計したり、着陸装置の位置を調整したり、テールサポートを改善したり、さまざまなモーター位置をテストしたり、プロペラの方向を比較したりできます。また、空港の滑走路、ターミナル、格納庫、陳列台、または教室の交通機関の展示を設計して、プロジェクト環境を拡張することもできます。

より幅広い創造的な課題のために、学生は同じドロースキャン-プロセス-カットアップグレードワークフローを使用して、グライダー、ヘリコプター、ロケット、ボート、電車、または将来の輸送コンセプトなどの他の車両を設計できます。

12. 教師向け機器ノート

このプロジェクトは、学生メーカーの活動のための薄い合板の彫刻と切断をサポートする教室のレーザーカッターに適しています。学校や初心者のSTEAMラボでは、手描きの飛行機モデル、翼、着陸装置、初心者のLaserMakerアクティビティ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、学生の監督のニーズ、材料の厚さ、プロジェクトのサイズ、および換気のセットアップに基づいて、機械と材料のセットアップを選択できます。生徒は、最終的な切断の前に、常に設定をテストし、フォーカスを確認し、学校のレーザー安全規則に従う必要があります。

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