균형 잡힌 디자인: 팬으로 구동되는 스케이트보드 프로젝트

안녕하세요, 
모빌리티키즈입니다.
 3D 프린팅과 레이저 커팅 요소를 포함하여 전기 덕트 팬(EDF)으로 구동되는 스케이트보드를 제작합니다. 그들은 Autodesk Inventor에서 부품을 디자인하고 CNC 기계에서 3D 프린트 및 컷아웃을 합니다. CNC 기계를 사용할 수 없는 경우, 학생들은 직소톱이나 밴드 톱을 사용할 수도 있습니다.

고급 기술 및/또는 엔지니어링 프로그램 환경에서의 교육을 위해 의도된 것입니다. 이 수업의 교육에 대한 횡단면적인 측면을 향상시키고 기여할 수 있는 다른 콘텐츠 영역에는 과학(과학적인 지식)이 포함될 수 있습니다. 이 프로젝트는 학생들이 완료하는 데 약 10-12일이 소요될 것입니다.

스트랜드: 디자인과 기술

주제 2: 문제를 식별하고 엔지니어링 디자인 프로세스를 사용하여 문제를 해결하라

콘텐츠 설명: 9-12.DT.2.b. 특정 제품, 프로세스 또는 문제에 적용된 디자인 프로세스를 구현하고, 문서화하고, 제시하라

스트랜드: 디자인과 기술

주제 3: 복잡한 문제에 대한 해결책은 협업, 횡단면적인 이해, 시스템 사고를 필요로 한다

콘텐츠 설명: 9-12.DT.3.c. 기술의 미래 개발에 대한 결정을 내리는 기법을 설명하라

스트랜드: 디자인과 기술

주제 4: 기능적, 심미적 및 창의적 요소를 사용하여 디자인을 평가하라

콘텐츠 설명: 9-12.DT.4.b. 제품 테스트와 관련된 데이터/정보를 해석하여 디자인의 기능과 심미에 대한 수정과 수정을 결정하라

공급

• 3x 5200mAh 3s LiPo 배터리
• 서보 테스터
• 서보 연장 케이블
• 속도 컨트롤러
• 너트 및 기계 나사
• 1/2'' 두께의 합판 4'x8'보다 두껍습니다.
• 3x 2200Kv 브러시리스 모터
• T 커넥터
• 스케이트보드 트럭과 바퀴
• 뜨거운 글루 건
• 3D 프린터 및 필라멘트
• CNC 기계
• 납땜 총
• 강력 접착 테이프

1단계: 사전 테스트

전체 학급 토론

엔지니어링 기술과 관련된 "설계"를 정의하십시오. 다양한 형태의 운송 기술을 말하십시오. 스케이트보드 몸체의 모양을 나열합니다. 환경이 다양한 스케이트보드 디자인의 성능에 어떤 영향을 미칠 수 있는지 설명할 수 있습니다. 지금까지 본 최신 교통 수단과 이전에 본 유사한 기존 교통 수단과 어떻게 다른지 설명하십시오.

2단계: 스케치 만들기

학생들에게 프로젝트에 대한 아이디어를 생각해내기 위해 가능한 보드 디자인에 대한 최소 5-10개의 직교 스케치를 만들게 합니다. 학생들은 또한 스케이트보드 디자인에 도움이 될 것으로 생각되는 모든 등각 투영 뷰를 스케치 할 수 있습니다.

3단계: 측정

학생들은 나머지 설계의 기반이 되는 모든 부품을 측정합니다. 이 단계는 빌드의 나머지 부분을 올바르게 디자인하기 위해 매우 중요합니다. 부적절한 측정으로 인해 학생들은 다시 만들어야 하는 잘못된 크기의 부품을 만들 수 있으며 정말 고통스러울 수 있습니다. 프로젝트의 이 부분에 사용해야 하는 도구에는 건축가 저울과 디지털 캘리퍼스가 포함됩니다.

4단계: Inventor에서 설계

첫 번째 단계에서 사용한 측정값을 사용하여 EDF를 설계하는 데 필요한 보드의 특정 항목, 배터리와 EDF를 보드에 고정하는 방법 및 보드 디자인을 만들어야 합니다. CNC 기계에서 잘라내는 데 사용할 보드 디자인과 디자인하는 나머지 부품은 3D 인쇄하여 보드에 넣습니다. 부품과 보드에 필요한 나사 구멍을 뚫을 수 있도록 부품을 보드에 부착하는 방법을 염두에 두는 것이 중요합니다. 이 구멍이 올바르게 정렬되는 것이 중요하며 그렇지 않으면 수정하기가 어려울 것입니다.

5단계: 빌드에 필요한 3D 프린팅 파트

이 단계는 다소 시간이 걸리며 제대로 수행하기 전에 빌드 전체에서 여러 번 다시 실행해야 할 수 있습니다. 학생들은 2부의 Inventor에서 설계한 내용을 사용하여 빌드에 통합하는 데 필요한 모든 부품을 3D 프린팅합니다. 부품을 인쇄하기 전에 스케일을 다시 확인하여 모든 것이 제대로 맞고 올바른 방식으로 작동하는지 확인하는 것이 중요합니다. 부품에 맞는 테스트를 했는데 잘못 맞으면 학생들은 인쇄물의 일부를 다시 디자인한 다음 다시 인쇄해야 하므로 귀중한 시간과 필라멘트가 소요됩니다.

6단계: 보드 잘라내기

학생들은 발명가에서 디자인한 보드를 사용하여 가능한 경우 CNC 기계에서 빌드의 스케이트보드 부분을 잘라냅니다. 이러한 유형의 기계를 사용할 수 없는 경우 다른 방법을 사용하여 보드를 잘라내고 지그쏘 또는 띠톱과 같은 나사 구멍을 추가해야 합니다. 최소 1인치 두께의 합판 조각을 사용하는 것이 가장 좋습니다. 1/2" 두께의 합판을 사용할 때 했던 것과 같은 실수를 하지 마십시오. 이것은 너무 얇아서 사람의 체중을 지탱하기 전에 알루미늄 막대와 2'x2'로 받쳐야 했습니다. 이 추가 단계는 빌드에 시간과 노력을 추가했습니다.

7단계: 납땜 부품

모터가 있는 속도 컨트롤러에 따라 배터리에 맞게 속도 컨트롤러 a를 t 커넥터에 납땜해야 할 수도 있습니다. 또한 서보 익스텐더 케이블 3개를 사용하여 한 번에 3개의 다른 속도 컨트롤러를 제어할 수 있는 어댑터를 만들어야 합니다. 이 땜납을 열 수축으로 밀봉하고 싶지만 사용할 수 없는 경우 뜨거운 접착제를 사용할 수 있습니다.

8단계: EDF 조립

EDF에 필요한 부품(프로펠러 및 하우징)을 3D 프린팅한 후에는 모든 지지 재료를 잘 제거하도록 매우 주의해야 합니다. 하우징의 특정 지지대를 제거하지 않으면 모터가 심하게 고정되고 프로펠러가 회전할 때 하우징에 부딪힐 수 있습니다. 하우징과 프로펠러가 남아 있는 지지대 없이 완전히 깨끗해지면 하우징의 구멍을 통해 모터에 나사를 넣어 모터를 마운트에 나사로 고정해야 합니다. 그런 다음 프로펠러용 어댑터를 모터에 놓고 인쇄한 프로펠러를 어댑터에 놓습니다. 육각 렌치를 사용하여 모터의 프로펠러를 조입니다.

9단계: 보드 조립

측정한 값과 보드와 3D 프린팅 부품에 구멍을 뚫은 것이 맞다면 이 단계는 오래 걸리지 않으며 아마도 한 시간 이내에 완료할 수 있을 것입니다. 이 단계에는 스크류 드라이버, 소켓 드라이버 또는 렌치, 덕트 테이프 및 핫 글루건만 있으면 됩니다. 소켓 드라이버 또는 렌치를 사용하여 너트를 잡고 드라이버로 볼트를 조여 부품을 보드에 부착합니다. EDF가 보드에서 덜거덕거리지 않도록 충분히 조이는 것이 중요합니다. 또한 너트를 너무 세게 조이면 3D 프린팅 부품이 손상될 수 있습니다. 그런 다음 덕트 테이프와 뜨거운 접착제를 사용하여 느슨한 전선과 부품을 보드에 부착합니다. 이 작업이 완료되면 3핀 커넥터를 사용하여 서보 테스터를 속도 컨트롤러에 연결할 수 있습니다. 그런 다음 모든 전선을 연결하면 작동하는 EDF 구동 스케이트보드를 갖게 됩니다.

10단계: 사후 테스트

 

부품 1 : 학생들은 부품을 측정하고 CNC 기계에서 3D 인쇄 또는 절단하기 위해 필요한 추가 부착물을 설계합니다.

 

부품 2 : 그런 다음 학생들은 자신의 부품으로 스케이트보드를 조립하여 가능한 한 가장 기능적이고 미학적으로 만족스러운 스케이트보드를 만들려고 합니다.

 

부품 3 : 학생들은 스케이트보드를 테스트하고 스케이트보드를 가장 잘 활용하고 성능을 최적화하기 위해 필요한 추가 수정을 수행합니다.

 

11단계: 차별화된 교육 지원

교육은 학습자의 필요에 따라 차별화되어 모든 학습자가 지정된 지표의 의도를 충족하거나 지표가 이미 충족된 경우 지정된 지표를 넘어 발전할 수 있도록 돕습니다.

• 다양한 능력을 가진 학생들을 팀으로 배치하고, 수업의 한 측면에서 강점이 있는 학생과 수업의 다른 측면에서 강점이 있는 학생을 짝지어 준다.
• 학생들이 이 프로젝트를 잘 수행하고 엔지니어링 잠재력을 최대한 발휘할 수 있도록 이 프로젝트에 대한 표준 추가 도움과 관심을 충족하지 못했다는 증거를 학생들에게 제공하십시오.
• 학생들이 표준을 충족하지 못한다는 증거를 제시하여 칠판과 같은 프로젝트의 일부만 만들 수 있도록 합니다.
• 학생들이 표준을 초과했다는 증거를 입증하여 보드가 서로 경주할 수 있는 경마장을 건설할 수 있도록 합니다.

12단계: 숙제 연결

• 스케이트보드 및 기타 팬 동력 발명품 연구
• 프로젝트 또는 유사한 주제와 관련된 비디오 시청
• 집에서 더 많은 스케치와 디자인 아이디어 만들기

13단계: 기술 연결

• 학생이 수업 또는 숙제 연결 내에서 기술을 사용하는 방법을 지정합니다.
• 공과 또는 평가를 향상시킬 수 있는 추가 기술을 고려한다.
• 이 강의의 내용을 사용하는 기술은 무엇입니까?

14단계: 확장

• 학생들에게 실제 세계에서 보드를 테스트하여 일상 생활에서 얼마나 기능적이고 유용한지 확인하게 하세요.
• 학생들에게 두 번째 칠판을 디자인하여 다양한 칠판 모양을 테스트하게 하세요.
• 학생들에게 EDF로 어떤 다른 프로젝트를 만들 수 있는지 보게 하세요.

15단계: 정리

• EDF(전기 덕트 팬)
• CNC(컴퓨터 수치 제어) - 로봇 절단기
• 디자인 – 의미 있는 질서를 부여하기 위한 의식적인 노력.
• 효율성 – 사용 최적화
• 등각 투영 스케치 – 3D 도면; 앞쪽 가장자리(및 평행한 가장자리)가 수직으로 나타납니다. 두 개의 아래쪽 가장자리(및 평행한 가장자리)는 수직으로 나타납니다. 그만큼두 개의 아래쪽 가장자리(및 그 가장자리와 평행한 가장자리)는 수평으로 약 30도 나타납니다.
• Lipo(리튬폴리머 배터리)

16단계: LiPo 배터리 안전 참고 사항

이것은 명백해야 하지만 배터리에 구멍을 뚫지 말고, 배터리를 젖게 하지 말고, LiPo 배터리를 단락시키지 마십시오