UAP Penuh Di Depan! ke Infinity & Beyond: 11 Langkah

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-01-30 09:56

Kolaborasi Alicia Blakey dan Vanessa Krause

Siapa sih Fibonacci itu?

Berdasarkan desain Alicia (roda gigi planet bersarang) kami memutuskan untuk berkolaborasi untuk mencoba dan membuat sistem kerja roda gigi yang dapat ditampilkan dalam posisi tegak. Idealnya, kami ingin audiens kami merasa nyaman dan terdorong untuk berinteraksi dengan desain ini. Dengan menggunakan berbagai metode yang diuraikan dalam dokumen ini, kita akan berbicara tentang proses desain dan bagaimana kita berjuang melalui masalah matematika, logika dan pilihan material.

Bin-itu

Meminta saudara kandung kami yang cenderung matematika untuk membantu: Kakak saya Joey mengirimi saya Formula Binet … tanpa penjelasan tentang cara menggunakannya. Ketika saya mengirim sms kepadanya dan berkata, "Hei Joey, bisakah Anda menjelaskannya kepada saya?" yang dia jawab: “Bagian yang mana?”

Karena saya sama sekali tidak memiliki kecenderungan matematis, kami meminta saudara laki-laki Alicia, Merrick, untuk menjelaskan bagaimana rumus tersebut dapat diterapkan untuk membuat roda gigi bersarang. Dia menghabiskan sekitar sepuluh menit untuk menyelesaikannya, menjawab dengan "ya, itu berhasil" dan kemudian berkata "Saya harus pergi" dan meninggalkan kami tanpa jawaban dan tidak ada formula yang diterjemahkan.

Kami menghabiskan 30 menit lagi untuk mencari jawaban atas pertanyaan kami…

Internet memiliki Jawaban

Untuk melampaui Binet Barrier, kami memutuskan untuk menjelajahi internet untuk mendapatkan jawaban dan saran dalam memecahkan teka-teki kami. Kami menemukan beberapa situs yang dapat membuat roda gigi yang kompatibel.

Beberapa situs tersebut adalah:

Planetary Pembangkit Gigi

Katalis Gigi

Setelah kami memiliki generator roda gigi ini untuk membantu aspek matematika dari proyek ini, kami pindah ke Adobe Illustrator untuk membuat versi garis roda gigi ini. Alicia berfokus pada rendering setiap gigi agar kompatibel dengan Pemotong Laser di pusat RP 100 McCaul. Kami memutuskan untuk menggunakan kayu lapis Baltic Birch” untuk potongan awal, untuk memastikan bahwa perhitungannya selaras dengan benar. Alicia membuat lebih dari 3 maquettes kecil dari apa yang berpotensi terlihat seperti roda gigi ini. Dengan setiap iterasi, ada masalah dengan pemotong laser yang mengambil terlalu sedikit, atau terlalu banyak dari sistem roda gigi kecil, sehingga tidak lagi saling mengunci dan berputar secara efektif (dia menggunakan akrilik dan kayu lapis (⅛”). membuat frustrasi, tetapi membantu kami menyadari keterbatasan pemotongan laser untuk proyek ini.

Prof Tahu Terbaik

Alicia dan saya sama-sama sangat keras kepala dan bertekad untuk memecahkan teka-teki persneling bersarang. Saya bersedia untuk menetap di gigi planet yang saling terkait, namun, Alicia membutuhkan jawaban! Dalam upaya terakhir untuk menemukan pelipur lara dengan matematika, Alicia menghubungi seorang pensiunan profesor dari Queen's University. Dia menjelaskan bahwa untuk dengan mudah mengukur jarak antara masing-masing roda gigi, dia harus membagi dan mengukur 37 segmen. Ini akan memungkinkan semua gigi sejajar dengan benar. Dengan menghabiskan waktu untuk memecahkan teka-teki, masih ada masalah matematika kecil dengan keselarasan. Kami menetap di roda gigi Planetary, mengingat batasan waktu kami secara keseluruhan.

Angkat

Sementara Alicia memecahkan masalah matematika yang mendalam, saya fokus pada pencetakan pesawat ruang angkasa 3D. Ini membantu memperkuat keseluruhan tema, dan juga memberikan kualitas interaktif yang lebih ramah pada karya kami. Dengan menggunakan Thingiverse, saya dapat menemukan desain pesawat ruang angkasa retro yang menyenangkan (dibuat oleh cerberus333). Desain ini memungkinkan saya untuk mengubah skala menjadi jauh lebih kecil. Dengan menambahkan pesawat ruang angkasa, audiens kami akan dapat memegangnya, saat roda gigi berputar bersama. Ini adalah solusi yang sangat sederhana untuk membuat karya tersebut lebih ramah bagi orang lain. Berdasarkan sifat open-source Thingiverse, siapa pun yang memiliki komputer dan akses ke printer 3D dapat membuat objek ini untuk diri mereka sendiri. Pencetakannya juga relatif cepat (butuh waktu kurang dari 2 jam untuk mencetak 7 pesawat luar angkasa). Kami hanya menggunakan 3 atau 7 salinan cetak.

Tembak untuk bulan…

Berdasarkan ide desain awal, Alicia dan saya ingin membuat roda gigi planet dengan banyak lampu LED tertanam yang akan diaktifkan oleh magnet kami (dipasang di bagian belakang setiap roda gigi) sehingga model dapat berdiri tegak dan menerangi setiap "bintang" sistem saat berputar. Alicia pergi ke Home Hardware dan membeli sirkuit LED sakelar Reed dan sensor Magnetik. Saya menggunakan bor dan gergaji tangan untuk membuat lubang yang benar untuk LED dan sensor magnetik agar sesuai dengan papan kayu lapis. Kami kemudian menyadari bahwa paket baterai yang dibeli dari Home Hardware di College dan Spadina sebenarnya rusak dan hanya menyalakan satu bola lampu LED saat magnet lewat.

Lebih dari sekedar Vandalisme

Untuk proyek ini, saya juga ingin menerapkan lebih banyak teknik kreatif. Meskipun roda gigi kayu dan akrilik sendiri indah, mereka tidak memiliki tema yang sama dengan pesawat ruang angkasa. Saya memutuskan untuk menggunakan cat Semprot Akrilik Molotow untuk membuat motif galaksi untuk sistem roda gigi. Meskipun kami berencana untuk mengecat seluruh papan dengan semprotan, kami bertemu dengan bilik semprotan skala kecil yang terletak di Lab Maker di fasilitas Pascasarjana kami. Berdasarkan batasan ukuran ini, kami memutuskan untuk hanya menyemprotkan cat roda gigi dengan cara yang tidak simetris. Dengan cara ini, pesawat ruang angkasa dapat duduk di salah satu roda gigi polos atau yang dicat semprot untuk membantu pemahaman peserta tentang keseluruhan tema kami.

Orbit

Setelah semua roda gigi skala besar dirakit, Alicia menggunakan alat solder untuk menyatukan sensor magnetik dan LED. Kami memutuskan penempatan 1 LED yang berfungsi dan meletakkannya di dekat gigi tengah. Ketika 3 magnet kuat ditempatkan di bawah pesawat ruang angkasa, hasil yang diinginkan terjadi! Kami memiliki cahaya! Namun, memiliki magnet lain di bawah roda gigi (untuk menahannya secara vertikal) akan mengganggu sensor magnet. Oleh karena itu, kami memutuskan bahwa desain harus tetap sebagai versi table-top.

Sisi gelap bulan

Tantangan utama yang kami hadapi dalam iterasi kolaboratif ini adalah keterbatasan teknologi laser cutting dan baterai. File desain, pesawat ruang angkasa pencetakan 3D, dan perakitan manual (menggunakan alat tradisional seperti bor, gergaji tangan, lem, dan klem ternyata sangat mudah). Jika seseorang membuat ulang karya ini, tantangan utamanya adalah menggunakan matematika untuk memetakan desain paling ideal yang dapat dipotong laser. Kami juga berjuang dengan keterbatasan waktu, dan idealnya ingin mengunjungi kembali proyek ini dalam waktu dekat untuk terus mengembangkan konsep ini.

Alat & Teknologi

Untuk membuat proyek ini dengan setia, mereka perlu memiliki pengetahuan dasar tentang proses desain, matematika, cara menggunakan AI, dan pengaturan yang benar untuk file laser yang akan dipotong. Selanjutnya, mereka akan membutuhkan pemahaman dasar tentang listrik (LED, sensor magnetik dan solder). Mereka akan membutuhkan akses ke area yang berventilasi baik untuk pengecatan semprot dan desain khusus roda gigi ini. Taz Lulzbot 6 digunakan untuk mencetak pesawat luar angkasa, bersama dengan filamen PLA Village Plastics (warna apa pun bisa digunakan, karena Anda juga bisa menyemprotkannya dengan cat). Akhirnya, mereka akan membutuhkan pengetahuan dasar tentang cara menggunakan bor dan gergaji tangan untuk memotong dimensi lubang yang tepat untuk setiap LED dan sensor magnetik (ini perlu diukur dengan hati-hati, karena sensor tidak terlalu kuat dan perlu ditempatkan dalam jarak dekat dengan magnet). Terakhir, jika Anda ingin membuat ulang proyek ini dengan setia, Anda juga memerlukan ruang perakitan!

Lompatan Raksasa untuk Umat Manusia

Kami telah mencapai MARS! Hanya bercanda! Dengan menggunakan metode fabrikasi digital, kami dapat membuat sistem roda gigi matematis dan terbuat dari kayu dan akrilik (dalam kecepatan yang dibutuhkan untuk mengenakan helm astronot Anda). Ini tidak akan mungkin terjadi tanpa teknologi file Adobe Illustrator yang dikombinasikan dengan pemotongan laser. Laser sangat akurat dan cepat. Sesuatu yang tidak mungkin dicapai dengan alat fabrikasi tradisional saja. Meskipun metode tradisional tidak digunakan dalam proses fabrikasi utama, mereka menjadi sangat penting dalam perakitan akhir dan penyertaan teknologi.

STEAM Penuh Di Depan

Dari sudut pandang Pendidikan, sistem roda gigi planet ini menggabungkan semua dasar belajar sambil melakukan. Gamification memainkan peran besar dalam produk akhir untuk membuatnya menarik bagi pengguna. Namun, salah satu penerima manfaat utama dari proyek ini adalah Pendidikan. Proyek ini dapat mengajarkan keterampilan langsung, dimulai dengan matematika, teknik, penalaran spasial, dan siklus elektronik. Ini dapat memberi siswa kesempatan untuk melihat bagaimana matematika terhubung ke dunia fisik, dan bagaimana proses mekanis (seperti pemotongan laser) bergantung pada perhitungan yang akurat. Akhirnya, siswa memiliki kesempatan untuk menerapkan kreativitas dan seni visual pada proses penambahan cat, warna, kolase untuk menentukan desain mereka. Hal ini juga memungkinkan mereka untuk menciptakan lingkungan belajar interaktif yang mendukung STEAM di dalam kelas. STEAM termasuk dalam semua kriteria pembuatan proyek ini dengan memasukkan secara efektif:

Sains

Teknologi

Rekayasa

seni

Matematika

Ada dorongan baru-baru ini dalam beberapa tahun untuk meningkatkan literasi dan pengembangan media pada siswa semuda Kelas 1. Seperti yang disarankan Kurikulum Ontario, memiliki peluang lintas kurikuler untuk pendidikan penting dalam membangun kecintaan siswa (K-12) untuk belajar. Proyek ini adalah pendekatan penuh perhatian untuk pemecahan masalah, kolaborasi, pembelajaran langsung sumber terbuka yang diperlukan dalam banyak mata pelajaran di seluruh Kurikulum Ontario dan seterusnya!

Konstelasi Tak Terbatas

Akhirnya, penting untuk mengakui bahwa desain ini dapat sangat ditingkatkan di tangan orang lain. Artinya, meski semua komponen ada di sini, masih banyak kemungkinan modifikasi dan remix dari desain ini. Dengan bekerja secara kolaboratif, desain ini memiliki potensi yang tidak terbatas. Ini adalah proyek awal yang bagus bagi siapa saja yang tertarik untuk menerapkan STEAM ke dalam praktik pembelajaran mereka sendiri. Karena desain didasarkan pada matematika, itu dapat diubah, diubah, dan dibuat ulang di banyak konstelasi yang berbeda. Proyek ini mempromosikan gagasan bahwa tidak ada satu cara untuk membuat.

Langkah 1: Buang

Bisakah kamu memecahkan teka-teki ini?

Langkah 2: Menghasilkan Gears

Memanfaatkan bagian referensi yang dapat ditemukan di bawah ini, kami telah memberi Anda alat untuk menghasilkan roda gigi. Ada 2 situs web satu yang eksklusif untuk cetak biru matematika dan situs lainnya membahas bahan dan varian yang berbeda jika Anda harus memotong persneling sendiri.

Keduanya penting ketika merencanakan dan membuat file Anda untuk pemotongan laser karena keduanya akan membantu Anda mempertimbangkan bahan dan pemahaman tentang cara bekerja dalam konstruksi dengan sedikit variasi yang tidak terduga.

Penelitian Terkenal karena pengetahuannya yang dibagikan Matthias bergema di banyak proyek roda gigi karena dia memberikan informasi yang disederhanakan tentang cara memotong roda gigi Anda sendiri dengan tangan. Dia juga memberikan informasi latar belakang sehingga Anda dapat memulai proyek Anda dengan dasar yang baik. Ini penting untuk menghasilkan sistem yang berfungsi dan keterampilan pemecahan masalah untuk memecahkan masalah nanti. Daftar istilah di bawah ini dibuat dan disediakan oleh: [email protected]

Langkah 3: Jarak Gigi

Jumlah milimeter dari satu gigi ke gigi berikutnya, sepanjang diameter pitch.

Gigi 1 gigi: Jumlah gigi pada gigi yang akan dirender untuk gigi. Mengontrol gigi kiri saat menunjukkan dua gigi. Masukkan nilai negatif untuk roda gigi ring.

Rack&Pinion: Ganti gigi 1 ke gigi linier (rak). Anda juga dapat membuat gigi lainnya menjadi rak dengan memasukkan "0" untuk jumlah gigi.

Jarak kal terukur (mm): Setelah mencetak halaman uji, ukur jarak antara garis bertanda "ini harus 150 mm". Jika bukan 150 mm, masukkan nilai di bidang ini untuk mengimbangi penskalaan printer. Cetakan berikutnya harus dengan ukuran yang benar.

Sudut kontak (derajat): Sudut tekanan roda gigi. Untuk roda gigi dengan jumlah gigi yang lebih kecil, atur ini sedikit lebih besar, untuk mendapatkan lebih banyak gigi miring yang cenderung tidak macet.

Gigi roda gigi 2: Jumlah gigi untuk roda gigi di sebelah kanan, jika diberikan. Kotak centang mengontrol apakah satu atau dua roda gigi dirender.

Dua roda gigi: Saat mencetak templat, akan membantu jika hanya satu roda gigi yang ditampilkan.

Jari-jari: Tunjukkan roda gigi dengan jari-jari. Jari-jari hanya ditampilkan untuk roda gigi dengan 16 gigi atau lebih.

Langkah 4: Matematika

Saya menemukan persamaan di bawah ini untuk membantu menyusun pengaturan roda gigi saya dan untuk menentukan bahwa roda gigi akan bekerja dan cocok bersama.

Nyatakan R, S, dan P sebagai jumlah gigi pada roda gigi.

Kendala pertama agar planetary gear bekerja adalah bahwa semua gigi memiliki pitch yang sama, atau jarak gigi. Ini memastikan bahwa gigi bertautan. Yang saya lakukan adalah membuat 3 sisi terpisah yang memiliki nada yang sama tetapi tidak cocok satu sama lain sehingga roda gigi selalu sejajar tetapi dalam pola yang berbeda. Kendala kedua adalah: R = 2 × P + S

Artinya, jumlah gigi pada ring gear sama dengan jumlah gigi pada middle sun gear ditambah dua kali jumlah gigi pada planet gear. Contohnya adalah 30 = 2 × 9 + 12. Atau Anda dapat mengunjungi situs web penghasil roda gigi di https://geargenerator.com atau

Langkah 5: File & Illustrator SVG

Jika Anda mengimpor file dari generator roda gigi dan belum membuat di Illustrator, Anda harus mengikuti petunjuk di bawah ini dalam bekerja dengan file SVG di ilustrator.

Illustrator menyediakan satu set default efek SVG. Anda dapat menggunakan efek dengan properti defaultnya, mengedit kode XML untuk menghasilkan efek khusus, atau menulis efek SVG baru.

Untuk mengimpor file SVG ke Illustrator:

Pilih Efek > Filter SVG > Impor Filter SVG.

Pilih file SVG yang ingin Anda impor efeknya dan klik Buka.

Untuk memanipulasi file SVG di Illustrator: Pilih objek atau grup (atau targetkan layer di panel Layers).

Lakukan salah satu dari yang berikut: Untuk menerapkan efek dengan pengaturan default, pilih efek dari bagian bawah submenu Effect > SVG Filters.

Untuk menerapkan efek dengan pengaturan khusus, pilih Efek > Filter SVG > Terapkan Filter SVG.

Di kotak dialog, pilih efeknya, dan klik tombol Edit SVG Filter fx.

Edit kode default dan klik OK.

Untuk membuat dan menerapkan efek baru, pilih Efek > Filter SVG > Terapkan Filter SVG.

Di kotak dialog, klik tombol Filter SVG Baru, masukkan kode baru, dan klik OK.

Saat Anda menerapkan efek filter SVG, Illustrator menampilkan versi raster dari efek pada artboard. Anda dapat mengontrol resolusi gambar pratinjau ini dengan memodifikasi pengaturan resolusi rasterisasi dokumen.

Langkah 6: Menyimpan File Anda

Ekspor file Anda sebagai.eps atau.ai.

Buka pengaturan dan pastikan Anda bekerja dalam mode RGB, BUKAN CMYK.

Anda dapat mengubahnya dengan membuka:

Pilih File -> Mode Warna Dokumen -> RGB

Semua garis potong harus ditunjukkan menggunakan garis Merah Biru dan Hijau dengan bobot goresan.01pt

Laser akan menafsirkan warna sebagai garis potong yang dipesan yang bekerja dari dalam ke luar.

Dimulai dengan Merah (RGB: 255, 0, 0) diikuti oleh Biru (RGB 0, 0, 255), dan terakhir Hijau (RGB 0, 255, 0).

Semua potongan interior harus dipotong terlebih dahulu dan karenanya harus berwarna Merah, dengan potongan selanjutnya menjadi Biru, dan potongan eksterior terakhir menjadi Hijau. Pastikan semua roda gigi Anda pas dan tidak ada garis yang berpotongan sebelum menyiapkan untuk mencetak.

Jika roda gigi Anda terlihat tidak diformat dengan benar maka Anda dapat merujuk kembali ke halaman generator roda gigi dan menilai kembali perhitungan Anda.

Simpan sebagai file.ai dan transfer ke program Bosslaser.

Program ini juga memungkinkan Anda untuk memanipulasi file Anda. Anda dapat menggunakan program ini untuk mengirim file Anda langsung ke pemotong laser.

Langkah 7: Thingiverse & Pencetakan 3D

Seperti yang disebutkan dalam garis besar proyek ini, Anda dapat mencetak pesawat ruang angkasa 3D Anda kapan saja! Buat desain Anda sendiri dengan menggunakan ThinkerCAD, OpenSCADFusion360, atau Rhino, atau kunjungi Thingiverse dan temukan proyek creative commons untuk dicetak! Mungkin Anda bahkan dapat memodifikasi beberapa file agar sesuai dengan tantangan desain unik Anda! Pesawat ruang angkasa ini dicetak pada Taz Lulzbot 6 dengan PLA Village Plastics dengan kecepatan tertinggi (membutuhkan waktu kurang dari 2 jam untuk 7 pesawat ruang angkasa).

Langkah 8: Sirkuit LED Reed Switch

Sakelar buluh adalah sakelar elektromagnetik yang dinyalakan oleh magnet yang dibawa ke sekitarnya.

Rangkaian ini menggabungkan saklar buluh, LED dan catu daya 3 V dari 2 baterai AA.

Proyek ini membentuk dasar-dasar bagaimana saklar buluh beroperasi.

Dari skema di bawah ini Anda dapat membedakan di mana LED dan sakelar ditempatkan.

Paket baterai memiliki 2 kabel hitam dan merah. Kabel hitam adalah ground dan kabel merah adalah power.

Kabel merah akan disolder ke kedua ujung sakelar buluh.

Sakelar buluh akan disolder ke sisi panjang + LED. LED - sisi pendek akan disolder ke ground kabel hitam yang mengarah ke baterai.

Langkah 9: Memasukkan Sirkuit Ke Papan

Penting bagi Anda untuk mengukur jarak yang dibutuhkan magnet untuk berada di lokasi ke sakelar Anda. Tanpa pengujian Anda bisa mengebor lubang yang jauh dari magnet Anda dan kemudian saklar tidak akan bekerja dengan benar. Kekuatan magnet Anda akan berarti ada celah yang lebih lebar atau lebih pendek antara Reed Switch dan magnet. Kami mengukur ini kemudian mengebor lubang untuk LED dan lubang untuk sakelar di papan birch kami.

Langkah 10: Bersenang-senanglah

Anda telah melakukan banyak kerja keras pada saat ini. Saatnya berkreasi!

Gunakan cat semprot akrilik (Molotow) untuk mendapatkan efek kosmos pada akrilik dan kayu. Gunakan warna apa pun yang sesuai dengan proyek Anda. Pastikan untuk memakai pelindung (idealnya respirator setengah wajah uap organik, atau masker), kenakan sarung tangan untuk melindungi tangan Anda dan SELALU bekerja di area yang berventilasi baik (jangan di dalam!).

Biarkan roda gigi mengering selama sekitar 24 jam sebelum meletakkannya di papan untuk menghindari goresan pada cat.

Anda juga bisa menyemprotkan cat pesawat ruang angkasa kecil Anda!

Langkah 11: Daftar Bahan & Sumber Daya Lainnya

Berikut adalah daftar lengkap bahan dan referensi berguna lebih lanjut:

Saklar buluh

470Ω resistor

1 LED putih

Magnet Adobe

Aplikasi Illustrator CC untuk membuat file vektor untuk pemotongan laser

Program bosslaser untuk mengatur file untuk mesin pemotong laser.

Amplas kelas menengah.

Kayu lapis Baltik Birch 1/8 panjang 48 inci x tinggi 27 inci x 2

1/8 akrilik bening panjang 48 inci x tinggi 27 inci x 1

Cat semprot akrilik dalam berbagai warna

Respirator dengan Kartrid Organik

Sarung tangan

Bor tanpa kabel (dengan berbagai mata bor)

Lem kayu

Lem Instan (untuk pesawat luar angkasa)

Cura-untuk Lulzbot

Taz Lulzbot 6

Filamen Plastik Desa PLA

Referensi yang Berguna:

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, -563https://woodgears.ca/gear_cutting/template.html

demonstrations.wolfram.com/NoncircularPlan…

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