MITEN KOULUISSA HYÖDYNNETÄÄN 3D-TULOSTUSTA?

Otimme yhteyttä suomen vanhimman suomenkielisen yhteiskoulun, Helsingin Suomalaisen Yhteiskoulun (SYK), teknisten aineiden opettajaan Tuomo Einiöön, kysyäksemme miten heillä hyödynnetään ​3D-tulostusta​ peruskoulun opetuksessa.
 

Heti haastattelun alussa käy ilmi, että oppilaat eivät enää tee oppilastöitä. Nimitys on jäänyt uuden opetussuunnitelman mukaan historiaan ja tilalle ovat tulleet oppimistehtävät. Uudella termillä on laajempi merkitys kuin pelkkä valmis työ. Se pitää sisällään oppimisen, oppilaan oman suunnittelun sekä varsinaisen työskentelyn. 

♦     ♦     ♦
 

Helsingin Suomalaisessa Yhteiskoulussa on käytössä kaksi selkeästi erottuvaa oppimistehtävä kokonaisuutta, jossa 3D-tulostuksen antamia mahdollisuuksia on hyödynnetty. Ensimmäisessä ovat 3.-luokkalaiset, joille oppimistehtävässä yhdistyvät sekä tekninen että tekstiilityö. Ajallisesti heillä on käytössä yhteensä kolme kaksoistuntia, mikä on kokonaisuuteen nähden varsin ripeä suoritusaika. 
 

 Leimasimet

Ennen siirtymistä Tinkercad -ohjelmaan, 3D-tulostusta lähestyttiin hyvin yksinkertaisella selainpohjaisella Doodle3D -ohjelmalla. Mallinnusohjelmaa käytetään tabletilla ja malli tulostuu piirroksen mukaisesti. Nyt 9 -vuotiaat kolmasluokkalaiset ovat kovan haasteen edessä, kun ensiksi pitää tehdä Tinkercad -tunnukset ja ne ovatkin Windowsin käyttöympäristössä. Älypuhelimiin tottuneille täppäilijöille hiiri ja tietokone ovat uusi juttu ja monta sormi suuhun -tilannetta on ratkaistava, ennen kuin tunnuksiin asti päästään. 

Tinkercadin lopulta avauduttua, tutustutaan ensin sen perusominaisuuksiin. Tarkoituksena on mallintaa leimasin tulostettavaksi tekstiilitunnille kankaanpainantaa varten. Tämän jälkeen oppilaat jaetaan ryhmiin ja päätetään yhdessä, mikä ryhmän jäsenen suunnittelemista malleista päätyy käyttöön asti. Leimasin on vapaasti suunniteltavissa geometrisista perusmuodoista. 

Kankaanpainanta

Vaikkakin 3D-tulostimet ovat olleet jo muutamia vuosia käytössä ja oppilaat varmasti jo nähneetkin niitä esim. kirjastoissa tai jopa itse jo käyttäneet, niin innostus ja kiinnostus tulostusta kohtaan on korkealla. On se vaan ihmeellinen kokonaisuus heidän mielestään ja valmista mallia haettaessa onkin jännitys huipussaan. 
 

♦     ♦     ♦
 

Vuotta ylempänä olevat 4.-luokkalaiset ovat tehneet esim. jonkinlaisen roikkumaan tarkoitetun tägin, jonka ovat itse suunnitelleet alusta loppuun. Tässä työssä joudutaan jo objekteja liittämään toisiinsa muokkaamaan myös kokoa. Valmiita tägejä on sitten käytetty esim. repun vetoketjuun nimilapuiksi tai muutoin koristeeksi. 

♦     ♦     ♦

5.-luokkalaiset ovat tarpeen mukaan valmistaneet joitakin osia oppimistehtäviensä yhteydessä. Esimerkkinä voidaan mainita kellonosoittimet ja kellotaulun numerot tai muut merkit. 

♦     ♦     ♦
 

Toinen merkittävä oppimistehtävä on tehty 6.-luokkalaisten kanssa. Projektina on ollut valmistaa teholed valaisin, joka on valittu ideaportin monista vaihtoehdoista. Ideaport = teknisten töiden opettajille suunnattu teknologiasivusto, jossa on elektroniikkatöistä valittavina pääasiassa vahvistimia, kaiuttimia sekä erilaisia valaisimia. Muita aineistoja ovat metallityöt sekä puuntyöstöön ja puuteknologiaan liittyvät tehtävät. 

Piirilevy pohjalevyssä

Työstettävä teho led valaisin on elektroniikaltaan hyvin yksinkertainen. Siinä on yksi 1/3W teholed ja piirilevylle tuleva yksi vastus, joka rajoittaa virtalähteestä tulevan jännitteen ledille sopivaksi, joka on se itse valolähde. Tämän ympärille suunnitellaan sitten valaisimen runko. 

Avonainen versio

Esimerkkinä voisi toimia tekemämme pöytävalaisin. Siinä jalusta on sorvattu puusta ja taipuisa varsi valmistettu sähköjohdosta. Sähköjohdon päähän tulee piirilevy, jossa on teholedi ja se istutetaan mallinnettuun varjostimeen. Varjostimen mallintamisessa tulee eteen muutamia kiperiä osien yhteensovittamisvaatimuksia. 

Suljettu versio

Esimerkiksi vedonpoisto nippeli, jolla johto ja valaisimen kupu yhdistetään, pitää sovittaa oikeankokoinen reikä kiinnitystä varten. Lisäksi kuvun sisällä tulee olla sopivankokoinen pinta, jolla tämä vedonpoistonippeli saadaan ruuvatuksi kiinni. Piirilevyä varten sinne tarvitaan jokin kiinnityspiste. Tuossa on monta eri vaihetta ja onnistumisprosenttikin ihan hyvä suurimmalla osalla. Oppilaat saavat Itse valita joko monimutkaisemman tai sitten hieman yksinkertaisemman vaihtoehdon. 

 

Valmis teholed -valaisin

♦     ♦     ♦
 

7.-luokkalaisten metalliteknologian tehtävänä oli suunnitella ja valmistaa esine, jonka osia liitetään toisiinsa lämpöön perustuvalla menetelmällä (hitsaamalla tai kovajuottamalla). Perinteisten hiilihankojen ja vaatekoukkujen lisäksi valmistettiin esim. kuuloketelineitä, joissa yhtenä osana käytettiin myös 3D-tulostettuja osia. 

♦     ♦     ♦

3D-tulostusta on ollut tämäntyyppisten selkeiden oppimistehtävien yhteydessä, jossa sen käyttö on ollut luontevaa. Sitä ei ole niinkään pidetty itsetarkoituksena, vaan välineenä muiden joukossa, jolla on voitu valmistaa osia johonkin kokonaisuuteen. Käytössä on kolme Ultimakerin tulostinta, joista kaksi on päivitetty kakkosesta kaksplussaan ja yksi kolmonen. 
 

Koulussa käytössä olevat Ultimaker 3D-tulostimet