Proyecto de corte por láser de mortaja y espiga de abejorro con LaserMaker

En este proyecto de ingeniería STEAM, los estudiantes diseñan y hacen un modelo de abejorro cortado con láser utilizando LaserMaker. La lección conecta la observación de insectos, la estructura simétrica, la descomposición geométrica, las juntas de mortaja y espiga, el diseño de piezas delgadas, el trazado, el grabado, el corte y el ensamblaje práctico.

1. Descripción general de la lección

1,1 Objetivo del proyecto

Los estudiantes diseñarán un modelo de abejorro rompiendo el insecto en partes separadas, dibujando cada parte en LaserMaker, agregando conexiones de mortaja y espiga, estableciendo capas de grabado, trazado y corte, y ensamblando el modelo terminado.

1,2 Uso recomendado en el aula

2. Objetivos de aprendizaje

2,1 Lo que aprenden los estudiantes

2,2 Habilidades de STEAM desarrolladas

2,3 Fabricación responsable

Los estudiantes pueden estudiar modelos de insectos existentes para inspirarse, pero su trabajo final debe incluir sus propias mejoras, elecciones creativas y decisiones de diseño apropiadas para la escuela.

3. Contexto del mundo real: de la anatomía del abejorro al modelo láser

Los abejorros tienen características claras de insectos, incluyendo cabeza, tórax, abdomen, tres pares de patas, antenas, ojos compuestos y alas. Su forma corporal es principalmente simétrica a lo largo del eje central, lo que los convierte en un tema útil para estudiar el diseño de piezas y las estructuras espejadas.

En esta lección, los estudiantes observan las formas de los abejorros y traducen el cuerpo, la cara, las antenas, las alas y las patas en partes simplificadas cortadas con láser que se pueden ensamblar con juntas de mortaja y espiga.

4 Consideraciones de diseño e ingeniería

Antes de dibujar en LaserMaker, los estudiantes deben analizar el abejorro como una forma de insecto y una estructura ensamblada.

5. procedimiento de la lección

5,1 Investigar, medir y dibujar el abejorro

Los estudiantes deben mirar las imágenes de abejorros e identificar las secciones principales del cuerpo, las antenas, las alas, las patas y la simetría. Deben decidir el tamaño del modelo y registrar las dimensiones antes de dibujar en LaserMaker.

Después de la medición, los estudiantes deben esbozar el modelo de abejorro, incluyendo el cuerpo, la cara, las antenas, las alas, las piernas, el patrón de rayas y las posiciones de las articulaciones.

5,2 Dibujar el cuerpo del abejorro y las características de conexión

Utilice la herramienta Ovalada para dibujar las secciones del cuerpo principal. En el flujo de trabajo de la fuente, el óvalo de la cabeza tiene 20mm de ancho y 15mm de alto, el óvalo del pecho tiene 25mm de ancho y 20mm de alto, y el óvalo del abdomen tiene 45mm de ancho y 25mm de alto.

Mueva los ovales para que sus extremos se encuentren, luego use la Herramienta Unión para combinarlos en una forma de cuerpo.

Utilice la herramienta Rectángulo para dibujar una tenona cuadrada de 3mm para conectar el cuerpo a la cara. Alinearlo con el centro de la cabeza y fusionarlo con la forma del cuerpo.

Utilice la herramienta Rectángulo, la rotación y el conjunto de diferencias para crear zócalos en ángulo para las antenas y las alas. En el flujo de trabajo de origen, los rectángulos tienen 3mm de ancho y 4mm de alto y se giran 15 grados antes de cortar los zócalos.

Utilice la herramienta Rectángulo y la matriz rectangular para dibujar las bases de conexión de la pierna en el abdomen y, a continuación, cree formas de rayas para el abdomen utilizando rectángulos repetidos.

5,3 Dibujar la cara de abejorro

Utilice la herramienta Rectángulo para dibujar el contorno de la cara. En el flujo de trabajo de origen, el rectángulo tiene 15mm de ancho y 8mm de alto. Agregue un cuadrado de 3mm en el centro como la base de conexión entre la cara y la cabeza.

Utilice círculos concéntricos de la Galería para crear los ojos. En el flujo de trabajo de origen, el círculo exterior es de 4mm y el círculo interior es de 1,5mm. Copie la forma del ojo y alinee los dos ojos a ambos lados de la cara.

5,4 Dibuja las antenas, alas y patas

Para la base de la antena, utilice la herramienta Rectángulo para dibujar un rectángulo de 9mm por 5mm y un cuadrado de 3mm. Alinee el cuadrado en la parte inferior del rectángulo y, a continuación, utilice Conjunto de diferencias para crear la función de ranura.

Utilice rectángulos girados y la herramienta Unión para crear una antena, a continuación, copiar y voltear horizontalmente para formar un par simétrico. Combina las antenas con la base.

Para las alas, dibuje la base con un rectángulo y pequeñas características cuadradas, luego dibuje la forma del ala con un óvalo y una tenona de rectángulo girado. Utilice la herramienta Unión para fusionar el ala en una parte.

Para las piernas, primero dibuja la tenon usando un rectángulo y un cuadrado con Conjunto de diferencias. A continuación, utilice rectángulos girados para formar los segmentos de pata, cópialos y gírelos para formar un par, y utilice Matriz rectangular para crear tres pares de patas.

Una vez que el cuerpo, la cara, las antenas, las alas y las patas estén completos, revise el dibujo completo del abejorro antes de configurar las capas de procesamiento.

5,5 Establecer parámetros de grabado, traciclos y corte

Seleccione los objetos de la franja del abdomen y asígnelos a la capa de grabado superficial amarilla. En el flujo de trabajo de origen, el material se establece en lámina acrílica, el proceso se establece en grabado poco profundo y el grosor de procesamiento se establece en 0,1mm.

Seleccione el objeto de cara de abejorro y asígnelo a la capa de trazado roja. En el flujo de trabajo de origen, el material se establece en placa acrílica, el proceso se establece en línea de trazado y el grosor de procesamiento se establece en 0,1mm.

Seleccione los objetos de abejorro restantes y asígnelos a la capa de corte negra. En el flujo de trabajo de origen, el material se establece en placa acrílica, el proceso se establece en corte y el grosor de procesamiento se establece en 3mm.

Organizar la secuencia de proceso como grabado superficial → trazado → corte. Esto ayuda a procesar los detalles de la superficie primero, luego los detalles de la línea y finalmente los contornos de corte.

5,6 Prueba, depuración y mejora

6. Proyecto terminado

Una vez que se confirman los ajustes finales, los estudiantes pueden completar el proceso de grabado, trazado y corte, luego ensamblar el cuerpo, la cara, las antenas, las alas y las patas del abejorro con las articulaciones diseñadas.

7. Desafío de extensión

Después de completar el abejorro, los estudiantes pueden usar el mismo método de diseño de mortaja y espiga para crear otro modelo de animal. La lección de la fuente sugiere dibujar un ratón de mortaja y espiga en LaserMaker.

8. Galería Inspiración

Los siguientes ejemplos se pueden usar para la discusión en el aula y la inspiración del diseño. Anime a los estudiantes a comparar la descomposición de piezas, la colocación de articulaciones, la simetría, el diseño de piezas delgadas y los resultados del ensamblaje final.

Nota 9. Equipment para profesores

Este proyecto es adecuado para cortadoras láser en el aula que admiten grabado, trazado y corte de materiales laminares de pequeño formato. Para escuelas, makerspaces y laboratorios STEAM para principiantes, proyectos como modelos de abejorros, estructuras de animales, modelos de mortaja y espiga, adornos de piezas delgadas y ensamblajes de paquetes planos se pueden completar con un cortador láser para el aula como elSerie Thunder Laser Bolt.

Los maestros pueden elegir la configuración de la máquina y el material en función del espacio del aula, el grosor del material, el tamaño de la pieza, el ajuste de la articulación y los objetivos de aprendizaje. El mismo flujo de trabajo de mortaja y espiga también se puede adaptar para otras máquinas láser de CO2 cuando los estudiantes pasan a modelos animales más grandes o desafíos de ingeniería más avanzados.