Preposition Cage

Leerdoel

Met dit object willen wij dat de leerlingen doormiddel van een visueel aspect leren wat de Engelse voorzetsels zijn.

Het idee van de kooi is dat de docent visueel kan laten zien hoe een bepaald voorzetsel eruitziet. Omdat de leerlingen zo een visueel beeld hebben, wordt het voor hen veel makkelijker om te onthouden.

Brainstorm Preposition cage:

Initieel hadden we het idee om met behulp van een 3D-printer iets te maken wat ons zou helpen met het uitleggen van de Engelse grammatica. We besloten om voor een kooi en een mannetje te kiezen om de voorzetsels van plaats duidelijker te maken. De docent laat dan het mannetje ergens in of om de kooi zien en de leerlingen moeten dan weten hoe dat in het Engels heet.

Aan het begin was er ook nog een idee om er een VR-component aan te hangen en een spelletje van te maken. Dat idee hebben we vrij snel laten varen omdat dit vrij lastig is om in een korte tijd onder de knie te krijgen.

Tijdens een feedback sessie kregen we meer ideeën om de kooi en het mannetje vorm te geven. We besloten er een verhaal aan te hangen. Er was een idee van een gevangene en een cipier, om de kooi te verklaren. Ook werd en geopperd om meerdere objecten te maken en er op die manier een spelletje van te maken. Uiteindelijk hebben we ervoor gekozen om een kooi te maken met twee mannetjes; Batman en de Joker. Deze figuren zijn herkenbaar voor de leerlingen en zo blijft de kennis langer hangen.

We hebben eerst een klein prototype geprint om te zien of de verhoudingen klopten. Vervolgens hebben we de echte kooi en de mannetjes geprint en deze in de juiste kleuren geverfd.

Technologie.

Voor de constructie van de kooi is gebruik gemaakt van de volgende hard en software:

- Blender 3D (Open Source Modelling Software)

- Craftware Slicer Software (Hakt het model op in printbare lagen)

- Craftbot Plus 3d printer (Print het model van PLA-plastic)

Het productieproces is in te delen in 3 fasen.(zie foto)

Ontwerpfase

In de ontwerpfase wordt gebruik gemaakt van de software blender 3d om de basis componenten van de kooi te ontwerpen.

De kooi bestaat uit X afzonderlijke onderdelen.

1. Hoekstuk (8x)

2. RandStuk (24x)

3. Centrum (18x)

4. Tralies (56x)

5. Deur (1x)

6. Scharnier (2x)

7. Scharnier ondersteuning (1x)

8. Batman

9. Joker

Voor de karakters is gebruik gemaakt van kant en klare modellen van internet. (Bronvermelding)

Het ontwerpen vindt plaats in Blender 3D deze software kan gebruikt worden om een vectormodel te ontwerpen.

Een vectormodel is gebaseerd op standaard geometrische mathematische principes. Hierin wordt onderscheid gemaakt tussen

1. Edges (Lijnen)

2. Vectoren (Punten)

3. Faces (Vlakken)

Bovenstaande 3 onderdelen worden gecombineerd in een afgesloten 3D model van het te printen object.

Voor het ontwerp van de kooi is gebruik gemaakt van de volgende basisvormen.

1. Kubus

2. Cilinder

De volgende technieken zijn gebruikt om de basis geometrie te bewerken tot het gewenste vormen te bewerken.

1. Scaling (Vergroten of verkleinen)

2. Boolean (Cutout trough intersection) (fundament in true / false boolean logic)

3. Snap to Grid

Blender is als het ware een 3d dimensionaal raster systeem waarin de gebruiker 3D vormen kan maken en manipuleren tot het gewenste resultaat. Hierbij wordt gebruik gemaakt van een XYZ coördinaat systeem waarbij Z de verticale as is. Blender is ontworpen om zoveel mogelijk te werken met sneltoetsen op het toetsenbord. Deze benadering zal in dit document gehandhaafd worden.

Per onderdeel zal ik beschrijven hoe het ontwerp tot stand komt.

Bij het opstarten van Blender ziet men standaard een kubus

in het scherm.

1. Basis vloer/plafond deel

a. De basis kubus heeft een formaat van 1*1 blender units. Een blender unit is een relatieve afstand en wordt bij het exporteren naar het formaat voor de 3d printer omgezet in centimeters.

b. Druk op de knop “S” => “Z” => “.5” => “Enter” op het toetsenbord om de kubus te vergroten of verkleinen naar een hoogte van .5 blender units.

c. Druk op “S” => “X” => 2.5 => “Enter” om de kubus 2.5x te vergroten over de X as

d. Druk op “S” => “X” => 2.5 => “Enter” om de kubus 2.5x te vergroten over de Y as

We hebben nu een vierkant object van 2.5 x 2.5 x 0.5 blender units. Klik op “File” => “Export” => “STL” om het bestand op te slaan in een formaat wat gebruikt kan worden voor de “Slicer software” noem dit bestand “BasisTegel.STL” laat dit bestand openstaan voor verdere bewerking het vormt de basis voor de overige vloer en plafonddelen.

2. Zijkant stuk

a. Druk “Shift-A” op het toetsenbord om een nieuw object te creëren.

b. Kies voor Cilinder.

c. Links onderin kan nu gespecificeerd worden hoe de cilinder eruit komt te zien. Voor het maken van gaten is een cilinder gebruik van 0.4 units (geef de cilinder een hoogte die in ieder geval groter is dan de dikte van de vloertegel.)

d. Druk op “7” op de “Numpad om het object van bovenaf te bekijken.”

e. Zoom uit met het scrol wiel tot beide objecten in beeld zijn.

f. Klik met de rechtermuisknop op de cilinder en druk op de knop “G” hierna kan het object verplaats worden door bewegingen van de muis.

g. Houdt CTRL ingedrukt om de bewegingen van het object uit te lijnen op hoekpunten in het XYZ-raster.

h. Plaats de cilinder zo dicht mogelijk bij de hoek van het tegelobject en druk op enter om de positie te bevestigen.

i. Druk op Shift-D om het object te dupliceren. Kopieer de cilinder 3 keer over de lengte van 1 zijkant.

j. Druk op “1” op de numpad om de objecten van vooraf te zien.

k. Verplaats m.b.v. de knop “G” het object over de Z-as. (Verticaal) zorg er hierbij voor dat de cilinders volledig door de “Kubus” heen steken.

l. Selecteer de cilinders door Shift ingedrukt te houden en ze aan te klikken met de rechtermuisknop

m. Klik CTRL+J om de objecten samen te voegen tot 1 object

n. Klik rechtermuisknop op de kubus om het object te selecteren

o. Klik aan de rechterkant van blender op het icoon van een steeksleutel

p. Kies voor een boolean operatie

q. Kies voor de operatie “Difference” en klik op “Apply”

r. Selecteer de cilinder objecten en druk op “Delete” om de cilinders te verwijderen.

s. Het product is nu een platte kubus met 3 gaten.

Sla het bestand op als zijstuk.stl zoals eerder beschreven.

2. Voor het hoekstuk kan gebruik gemaakt worden van de hierboven beschreven technieken om 2 extra gaten op een andere rand te plaatsen. Het eindproduct is 3 verschillende vloer/plafond delen die gezamenlijk de basis voor de kooi vormen.

3. Voor de tralies openen we een nieuw blender bestand.

4. Verwijder de initiële kubus door op “delete” te drukken op het toetsenbord.

5. Druk Shift-A en kies voor cilinder.

6. Specificeer de cilinder met een lengte van 15 en een doorsnee van 0.35 (Er is een kleine marge noodzakelijk ten opzichte van het gat om een passende print te krijgen)

7. Sla het bestand op als STL.

Open het programma Craftware en kies bovenin voor de optie “Add” Het object verschijnt nu in craftware

Het weergeven raster is een representatie van het fysieke

printbed. En de plaatsing is bepalend voor waar het object geprint wordt.

Als u tevreden bent over de plaatsing van het object kunt u het object “Slicen” in dit proces wordt er een printpad gegenereerd voor de printer. En kunnen de instellingen meegegeven worden voor de printer.

Voor de objecten in de kooi is gebruik gemaakt van de volgende specificaties.

Filament Dikte : 1.75 mm

Printkop (Extruder) dikte: 0.4 mm (Breedte van lagen gelegd door de printer)

Detailniveau : 0.2 mm (Hoogte per geprinte laag)

Verder is gebruik gemaakt van de standaardinstellingen van de software.

Na het Slice proces kan het resultaat opgeslagen worden als

zogenaamde GCODE. Gcode is de stuurcode voor de printer. Dit heeft geresulteerd in de volgende bestanden.

Hinge.GCODE

Door.GCODE

Bar.GCODE

Tile.GCODE

TileCorner.GCODE

TileSide.GCODE

Joker.GCODE

Batman.GCODE

In het productieproces worden de ontwerpen omgezet naar

geprinte objecten.

De bestanden worden op een USB-stick geplaatst.

Een 3d print maken is proces met veel technische beperkingen er zijn een aantal factoren die een cruciale rol spelen bij het printen van een 3d Object.

1. Gebruikt materiaal.

2. Kalibratie van het printbed (Hoe vlak is de ondergrond)

3. Temperatuur van het printbed (Heeft impact op potentiele vervorming van het geprinte object)

4. Omdat een 3d printer van onder naar boven het object in lagen opbouwt zijn er beperkingen in de hoeken en overhellingen die gebruikt worden zonder ondersteunend materiaal. Dit is 1 van de motivaties om het object in verschillende onderdelen te printen.

Initieel is in dit project gekozen om de bodem van de kooi als 1 geheel te printen. Dit had echter verstoppingen van de printkop tot gevolg en vanwege het oppervlak en de temperatuurverschillen trok hierdoor het eindproduct krom. Dit hangt samen met de kalibratie van het printbed en beperkingen van de technologie. Hierdoor is er uiteindelijk voor gekozen de vloer en plafond delen te printen in losse blokjes van 2.5 bij 2.5 centimeter.

Schuren 3d prints zijn vaak niet helemaal perfect. Door het object te schuren en te schilderen kan de schijn worden opgehouden dat het object geen fouten bevat.

lijmen en schilderen.

Wij zijn begonnen met een gesso laag en zijn daarna zijn wij door gegaan met grijze acrylverf. Hierna hebben wij hier zilveren acrylverf overheen gedaan van het huismerk van de Harold’s hierdoor krijgt de kooi een metalen finish.Dit was voordat de kooi geschilderd was.

Nadat alles geverfd was hebben wij hier superlijm in
gegoten zodat alles vast zat.

Voor de karakters geschilderd zijn hebben wij deze eerst in een laag gesso gezet. Deze gesso is van Talens. Dit zorgt ervoor dat de verf beter pakt.

Hierna zijn wij gaan schilderen.

De Batman en Joker hebben eerst de basiskleurvlakken gekregen met acrylverf. Na dat dit droog was hebben wij extra schaduw toegevoegd om het net iets levendiger te maken. Dit hebben wij gedaan met alcohol markers van Touch five. Om de highlights toe te voegen heb ik een make-up highlighter gebruikt van het merk Sleek. Hierna hebben wij de twee in de vernis gezet zodat hij beschermd is tegen externe schade.

De foto is voor het toevoegen van de schaduwen, maar met toevoeging van de kleurvlakken.

Dit is de eindfoto nadat we helemaal klaar waren.

Hinges: +/- 8 minuten. 0.5 m kop reistijd waarvan 26.6% loze reistijd waarin niet geprint is 0.045 meter filament gebruikt.

Deur: 25 minuten 1.3 meter kop reistijd waarvan 26% loze reistijd 0.123 meter filament gebruikt.

Joker: 1 uur printtijd 3 meter afstand door kop afgelegd 28% loze reistijd 0.227 meter filament dit is inclusief ondersteunend materiaal

Bar: 5 min per stuk 0.6 meter afstand voor printkop 4% loze reistijd 0.05 meter filament

Hoektegel: 13 min per stuk 0.9 reisafstand 17.1% loze reistijd 0.08 m filament.

Zijdetegel: 12 min per stuk 0.9 m reisafstand 13.9% loze reistijd 0.0775 meter filament

Middentegel: 12 min per stuk 0.9 m reisafstand 6.8% loze reistijd 0.0876 meter filament

Batman: 3 uur 6.1 meter reisafstand 24.5 % loze reistijd 0.5 meter filament inclusief support. Door het testen tussendoor en het aantal mislukte prints zijn we ongeveer 3X zo lang bezig geweest dan dat de planning was. De Joker

Nog een reden dat wij de stukjes allemaal apart geprint hebben was dat de loze traveltijd vergroot wordt als we de objecten in 1 job hadden geprint i.p.v. per stuk omdat hij dan iedere keer van object naar object moet. Daarnaast wordt het risico op fouten of mislukte prints hierdoor groter.

De printer moet af een toe gesmeerd worden voor onderhoud. Officieel 1x in 24 uur maar voor dit project is er 1x tussentijds onderhoud aan de printer geweest. Dit wordt gedaan met PTFE-spray.

Koop links

Vernis

https://www.harolds.nl/p/verf/hulpmiddelen/acrylverf/vernissen/harolds-acryl-vernis-satijn_1

Gesso

https://www.harolds.nl/p/verf/gesso--binder/witte-gesso/amsterdam-gesso-1001

Acrylverf

https://www.harolds.nl/p/verf/acrylverf/amsterdam-acrylverf/amsterdam-acrylverf-standard-set-24

Touch five Markers

http://www.ebay.com/itm/80-Colors-Touchfive-Professional-Art-Sketch-Twin-Marker-Pens-Broad-Fine-Point/371723419539?_trksid=p2047675.c100012.m1985&_trkparms=aid%3D2220072%26algo%3DSIC.MBE%26ao%3D2%26asc%3D40803%26meid%3D10727a027ae545cc872bd9698d52b637%26pid%3D100012%26rk%3D2%26rkt%3D12%26sd%3D141426041399

Highlight palette

http://www.ebay.com/itm/Sleek-MakeUp-Highlighting-Palette-Solstice-Full-Size-9g-Bnwob-Authentic-/201781007775?hash=item2efb15d59f:g:VdQAAOSwEzxYSE~J

PTFE spray

https://www.ballistol-shop.nl/teflonspray-ptfe-spray.html

PLA filament

https://www.3dninja.nl/nl/innofil3d-premium-pla-wit.html

Download links

Het 3D programma Blender

https://www.blender.org/

Joker

http://www.thingiverse.com/thing:114389

Batman

http://www.thingiverse.com/thing:104478

Het 3D programma Craftware

https://craftunique.com/craftware