Jeffrey Cross
Jeffrey Cross

CNC-Fräsen für Studenten: Erstellen Sie einen Zinnguss

Paul Clinton begann vor 19 Jahren als Kauflehrer. Jetzt ist er ein "Ingenieurtechniker" -Pädagoge, ein Titel, der ihm von seinem Schulbezirk in Colorado verliehen wurde und der sich vor 15 Jahren der STEM-Ausbildung verschrieben hat. Es ist sein Hauptziel, das gut ausgestattete Labor seiner High School für das Praktizieren seiner Schüler mit praktischen Lernerfahrungen zu nutzen. Aber es ist nicht sein einziger.

Er möchte sicherstellen, dass sie verstehen, dass alle diese Regale, die sie sehen, nicht mit Gegenständen bestückt sind, die aus dem Nichts aufgetaucht sind. Er hat also seine Studenten mit einer CNC-Maschine eine clevere Form geschaffen, um Zinnteile herzustellen und zu lernen, wie die Fertigung funktioniert. Hier gibt er Schritt-für-Schritt-Anweisungen für die Erstellung eines von Studenten entworfenen Briefbeschwerers.

„Die Schüler haben im Allgemeinen eine große Trennung davon, wie genau Produkte hergestellt werden“, sagt er. „Bei vielen Produkten handelt es sich um Formen.“

Paul Clinton, Technologielehrer in Cherry Creek (CO), der dieses Casting-Projekt mit seinen Schülerinnen und Schülern einsetzt

Clinton (41) gehört zu einer wachsenden Gruppe von Pädagogen, die ihren Ladenunterricht, ihre Berufsausbildung und ihre Programme für industrielle Kunst auf diejenigen umstellen, die die neuen Realitäten, die die Wirtschaft prägen, und die erforderlichen Arbeitsfähigkeiten erkennen.

Er arbeitet an einer von sieben Gymnasien im Cherry Creek School District in der Nähe von Denver. Während viele Schulen erst kürzlich STEM angenommen haben, haben Schüler von Cherry Creek seit mehreren Jahren Zugang zu Laboren. Laut Jay Moore, dem Koordinator für Karriere und technische Ausbildung des Distrikts.

Mehrere Jahre haben recht. Vor einem Jahrzehnt war Moore ein Distriktlehrer, der den 3D-Druck an seiner High School einführte, als Maschinen 40.000 Dollar kosteten und so groß wie ein Kühlschrank waren.

Das Engagement von Cherry Creek war der Zeit nicht gerade voraus. Es geht bis an die Basis der Gemeinde. Beweis: Vor vier Jahren genehmigten die Wähler im Rahmen des laufenden STEM-Schwerpunkts des Distrikts eine Anleihe in Höhe von 125 Millionen US-Dollar, die im Wesentlichen für die Unterstützung des STEM-Lehrplans, die Erweiterung seiner Einrichtungen und die Erweiterung seiner bereits gut ausgestatteten Fab-Labors vorgesehen war.

Der Unterricht in einem Vorort von 56.000 Studenten klingt sicherlich nicht wie der alte. Clintons Cherokee Trail High bietet 11 verschiedene Kurse an, darunter Architektonisches Design, Computergestütztes Design, Technologie für Vorentwicklungstechnologie, Robotic Technologies und sogar einen, der als Medical & Sustainable Technologies bezeichnet wird.

Darüber hinaus finden diese Kurse in Fab-Labors jeder High School statt, die mit Werkzeugen wie Laserschneidern, Großformat-Routern, 3D-Druckern, Roland-Vinylschneidern, Roland UV-LED-Druckern und Roland-CNC-Tischfräsmaschinen ausgestattet sind.Cherry Creek besitzt zehn Roland-Tischfräsmaschinen, da sie laut Clinton, CTE-Koordinator Moore und anderen Lehrern einfach, sicher und verzeihend sind.

Cherry Creek beginnt mit der Einführung seiner Fab-Lab-Projekte für Studenten ab ihrem ersten Studienjahr. Es geht aber weniger darum, ihnen Werkzeuge beizubringen, als ihnen Prototypen beizubringen, eine Fähigkeit, die sie auf lange Sicht marktfähiger machen wird.

Clintons Zinn-Casting-Projekt macht genau das.

Es führt die Schüler durch die Schritte des Entwerfens und des Erstellens eines Schlüsselanhänger aus Zinn, eines Anhängers oder in diesem speziellen Fall eines Briefbeschwerers, der an Colorado und seine Hauptstadt erinnert.

Das Projekt leistet zwei Dinge, sagt Clinton: Es führt die Studenten in seinem Fab-Labor in den Roland MDX 540 und den Roland MDX 40A ein und ermöglicht es ihnen, das Formen zu verstehen - vor allem wenn man sich überlegt, wie Material in alle Teile des Formulars fließen muss.

Clinton sagt, es dauert ungefähr sieben Unterrichtsstunden - er unterrichtet Software und andere Fertigkeiten - und benötigt nur ein paar grundlegende Materialien: etwas Zinn, Talkumpuder, zwei 5 × 5-Zoll-Quadrate aus mitteldichten Faserplatten (MDF) , Klemmen und Handwerkzeuge zur Endbearbeitung.

Clinton verwendet bleifreies Zinn, das er für etwa 27 US-Dollar in Ein-Pfund-Barren von Amazon kauft. Ein Block reicht für eine Klasse von 16 Schülern, sagt er.

Hier ist der Schritt für Schritt für sein Projekt:

Schritt 1. Hand skizzieren Sie ein Design.

Clinton setzt den Fantasien seiner Schüler keine Grenzen. Er schränkt jedoch die Größe ihrer Schöpfung ein, um Material zu sparen. Dieses Projekt zeigt, wie einer seiner Schüler, der 17-jährige Junior Henry Kvietok, den Briefbeschwerer entwarf. Das Design ist ein "C" für Colorado mit der Skyline von Denver im Hintergrund.

Schritt 2. Konvertieren Sie die Skizze in eine STL-Datei.

Zu diesem Zweck lehrt Clinton die Schüler, SolidWorks zu verwenden, die unter Schulen sehr beliebte CAD / CAM-Software.

Schritt 3. Konvertieren Sie die STL-Datei in eine Roland-SRP-Datei.

Alan Rydlund, ein anderer Technologielehrer von Cherry Creek, sagt, dass die benutzerfreundliche SRP-Software, die mit Roland-Mühlen geliefert wird, seinen Schwerpunkt tatsächlich ändert. "Ich unterrichte keine Projekte als Fräsunterricht, sondern als Prototypunterricht", sagt er.

Schritt 4. Befestigen Sie zweiseitiges Klebeband an einem der 5 "x 5" großen MDF-Quadrate.

Das doppelseitige Klebeband bietet ausreichend Haftung, um das MDF in der Roland MDX 40A-CNC-Mühle, die für dieses Projekt verwendet wird, zu fixieren.

Schritt 5. Platzieren Sie das Quadrat in der Roland CNC, um das Negativ zu erstellen.

Clinton lobt die Roland DGA MDX CNC-Mühlen als besonders gut für unerfahrene und unaufmerksame Jugendliche. Außerdem habe er sich als sehr zuverlässig erwiesen. Rydlund sagt, er habe andere Mühlen während des Betriebs im Auge behalten müssen - eine Herausforderung, weil einige Projekte so lange dauern können. „Ich kann die Roland-Maschinen über Nacht laufen lassen“, sagt er, ohne sich Sorgen machen zu müssen, ob ein Job falsch läuft.

Schritt 6. Beide Seiten der MDF-Form mit Talkumpuder bestreichen.

Mit einem Pinsel verteilen. Das Talkum - Sie können auch Babypuder verwenden - dient als Formtrennung.

Schritt 7. Klemmen Sie die Seiten zusammen.

Wie Sie auf dem Bild sehen können, verwendet das Projekt drei Klammern, um sicherzustellen, dass die Vorder- und Rückseite des Formulars eng zusammen bleiben, um das Durchsickern von Kanten zu reduzieren, die entfernt werden müssen.

Schritt 8. Gießen Sie das Zinn in die Form.

Clinton ermutigt seine Schüler, jeden Schritt zu tun, aber da einige sich nicht mit Hot Metal beschäftigen, wird er diesen Schritt gerne für sie erledigen.

Schritt 9. Nehmen Sie die Form auseinander und entfernen Sie den Guss.

Stellen Sie sicher, dass das Teil ausreichend abgekühlt ist - etwa 20 Minuten.

Schritt 10. Beenden Sie das Formteil mit Feilen und anderen Werkzeugen. "Die Kinder lieben dieses Projekt absolut", sagt Clinton. "Sie waren nie mit geschmolzenem Metall in Berührung gekommen, und es ist etwas, das sie für den Rest ihres Lebens haben können."

Cherokee Trails Der hohe Schüler Henry Kvietok hat für sein Projekt tatsächlich zwei Briefbeschwerer gemacht. Hier ist ein Blick auf sein abgeschlossenes Projekt.

Er sagt, er plant, eins für sich zu behalten und das andere als Geschenk für seinen Vater zu geben. Was aber der jüngere Kvietok erhielt, mag das beste Geschenk von allen sein. „Ich habe das Projekt wirklich genossen, weil ich ein einzigartiges Konzept genommen und daraus ein echtes Produkt gemacht habe“, sagt er. "Ich fühlte mich fertig, weil der Schimmelpilz meine Planungen erarbeitet hat."

Über den Sponsor: Die Roland DGA Corporation dient Nord- und Südamerika als Marketing-, Vertriebs- und Vertriebszweig von Hamamatsu, der in Japan ansässigen Roland DG Corporation. Neben einer breiten Palette fortschrittlicher digitaler Produkte für die Schilder-, Personalisierungs-, Rapid Prototyping-, Teilefertigungs- und medizinische und zahnmedizinische CAD / CAM-Industrie bietet Roland DGA auch die Unterstützung von STEM-Programmen in Zusammenarbeit mit spezialisierten Vertriebspartnern in den gesamten Vereinigten Staaten an Bereitstellung von Lehrplan, Ausrüstung, Schulung und Unterstützung.

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