Inhaltsverzeichnis
Warum dieses Seminar?
Kritzel-Maschinen
Schneidplotter
3D-Druck
Löten: Blink-Brosche
Arduino & NeoPixel
Links
Warum gibt es dieses Seminar?
Technologie ist überall präsent! Wir alle leben in einer von Technologie geprägten Welt und junge Menschen wachsen darin auf....
Das rasante Voranschreiten von Technologie macht auch Druck auf die Jugendarbeit: Wie können wir an den technologischen Fortschritt anschließen? Wie können wir unsere Angebote adaptieren, um diese Zeit zu reflektieren? Wie können wir Jugendliche beim Aufwachsen im digitalen Zeitalter unterstützen?
Mit diesen Fragen haben sich die Projekte Screenagers und Digitally Agile Youth Work auseinandergesetzt. Das medienzentrum hat in den letzten Jahren für Österreich daran mitgearbeitet. Bei Screenagers haben wir den Zugang, den Einsatz von digitalen Medien in der Jugendarbeit beleuchtet - nach Bedarf und Wünschen gefragt, zum Beispiel gezielt nach Themenbereichen, mit denen man sich konkret befassen möchte: Coding, Programmieren war vor 3 Jahren noch weit abgeschlagen mit Gaming auf den hinteren Rängen.
Beim Folgeprojekt Digitally Agile Youth Work gingen wir einen Schritt weiter, und haben mit den 5 Partnerländern gut gelebte Praxis von digitaler Jugendarbeit porträtiert – die Videos sind auf www.digitalyouthwork.eu online – genauso wie Trainingsmaterial aus allen Partner_innenlogos. Die irischen Kolleg_innen haben ihren gesamten STEAM in youthwork-Toolkit online gestellt.
Die Iren haben ihr Programm STEAM in Youth Work genannt – sie haben den STEM-Begriff (Science, Technology, Engineering and Math) um das A wie Arts, Kunst erweitert: STEAM (Science, Technology, Engineering, Arts and Math).
Wenn man sich die Jobentwicklungen anschaut ist es auffallend, dass es immer weniger Berufe gibt, die man einmal lernt, und dann macht man die ein Leben lang. Zukünftige Jobs brauchen Menschen mit bestimmten Fähigkeiten... Diese bilden sich auch im 4K Modell der P21 ab. Was brauchen Lernende im 21. Jahrhundert, wo zunehmend Maschinen Routinen übernehmen, aber was können wir Menschen:
• Kollaboration - Zusammenarbeiten
• kritisches Denken - Problemlösung
• Kreativität – außerhalb der Box denken
• Kommunikation – wie kann ich meine Ideen am besten kommunizieren
Die Frage ist: Wie kann man diese Skills am besten erlernen: durch Tinkering!
Damit ist sowas wie "Tüfteln" gemeint: selber draufkommen, spielerisch neue Materialien erforschen, improvisieren, bauen und verbessern,... (engineering design process Quelle: https://www.instructables.com/id/Balloon-Cars/)
Die Ansätze des experimentellen Lernens, der Weltaneignung ist nicht neu... das finden finden wir bereits bei Piaget, Montessori etc. wieder – learning by doing
I have not failed. I’ve just found 10,000 ways that won’t work.
-Thomas Edison
Hier kommt die Making-Bewegung ins Spiel – die Do it yourself Bewegung des 21. Jahrhundert ist die Maker-Bewegung: sie ist geprägt von der Demokratisierung von Technologie, dem offenen Teilen von Projekten und Ideen, damit andere damit weiter arbeiten und experimentieren können. Und hier treffen auch die Ziele der handlungsorientierten Medienpädagogik und die Ziele von Jugendarbeit aufeinander: Jugendliche zum Tun, zum Machen anregen, um so zu reflektieren, zu verstehen.
Folien Einstiegspräsentation
Kritzel-Maschinen
demnächst
Schneidplotter
Ein Schneidplotter (Vinylplotter, Foliencutter) ist ein Plotter, bei dem ein Messer statt eines Stiftes eingesetzt wird. Dieses schneidet die Konturen von Vektorgrafiken in eine Folie, ohne das Trägerpapier zu beschädigen. Schneidplotter werden oft verwendet um Logos, Grafiken oder Schriftzüge darzustellen. Nach dem Schneidvorgang müssen die überflüssigen Folienteile manuell entfernt werden (entgittern). Danach können die Grafiken oder Schriften auf andere Gegenstände aufgebracht werden. Als Material kommen meist PVC-Klebefolien oder Flexfolien (für Textilien) zum Einsatz.
Design
Als Vorlagen eignen sich Silhouetten.
Klare, einfache Formen halten den Arbeitsaufwand beim Entgittern gering.
Handzeichnung: dunkler Filzstift (Schwarz oder Blau) auf A4-Papier. Striche sollten mindestens 2-3 mm breit sein.
Die Zeichnungen werden fotografiert (Webcam, Smartphone) oder gescannt und danach in eine Vektorgrafik umgewandelt.
Erstellen im Grafikprogramm: Schwarz auf Weiß und ebenfalls die Strichdicke beachten. Keine Grautöne! Speichern als Pixelgrafik (JPG oder PNG). Fotos eignen sich meist nicht als Vorlage bzw. brauchen sie viel Bearbeitung.
Textilien
Die verwendeten Textilien sollten 100% Baumwolle sein. Eventuell geht auch 98% Baumwolle und 2% Elastan oder ähnliches, aber keinesfalls mehr Kunststoff-Anteil.
Textilien können bei 40°C gewaschen werden (auch 60°C geht, falls die Textilien das zulassen). Auf jeden Fall sollten die Textilien beim Waschen umgedreht werden (Innenseite nach außen). Trockner ist möglich (aber kein Industrietrockner). Beim Bügeln "von hinten" bügeln.
Aufbügeln der Flexfolie
Am besten eignet sich eine Bügelpresse (Transferpresse). Mit etwas Übung geht es auch mit einem normalen Bügeleisen, vor allem bei kleineren Motiven, die nicht größer als die Bügelsohle sind.
Immer "trocken" bügeln, also keinesfalls Dampf verwenden.
Backpapier (die zum Keksebacken) zwischen Flexfolie und Bügelsohle geben.
Aufbügeln mit ca. 170 °C, 20 - 25 Sekunden, mittlerer Druck.
Meist besitzen Bügeleisen (Bügelpressen) keine numerische Temperaturanzeige, sondern nur ein bis drei Punkte. Ein Punkt ist ca. 110 °C, zwei Punkte ca. 150 °C und drei Punkte ca. 220 °C. Zum Aufbügeln von Flexfolie (170 °C) also ungefähr zwischen 2 und 3 Punkte stellen (experimentieren).
Nach dem Aufbügeln kurz abkühlen lassen, Trägerfolie entfernen und nochmals nachbügeln, ebenfalls ca. 20 Sekunden.
Beim Seminar haben wir mit diesem Schneidplotter gearbeitet: Silhouette CAMEO 3
Die verwendete Software war "Silhouett Studio", diese funktioniert (aber nur) mit Geräten dieser Firma.
Links
http://wiki.happylab.at/w/Vinylplotter
Bezugsquellen für Folien (Beispiele)
Kleine Mengen:
Shop des Happylab Wien
Nebel KG, Otto-Bauer-Gasse, Wien
Große Mengen: Alphaset
3D-Druck
Geschichte
3D-Druck gibt es seit den 1980er Jahren, Charles W. Hull entwickelte die Stereolithographie (Einsatz zunächst in Industrie, Medizin, Wissenschaft). Im Jahr 2000 wurde die Polyjet-Technologie vom Unternehmen Objet (heute Stratasys) eingeführt (Druckkopf mit Düse, Thermoplaste). Die ersten 3D-Drucker für "Heimanwender" gibt es seit etwa 2010, sehr häufig wird dabei FDM eingesetzt (Fused Deposition Modeling – schichtweiser Druck aus schmelzfähigen Kunststoff).
Ablauf
Es wird ein STL-File gebraucht. STL ist eine sehr gängiges File-Format vieler CAD-Systeme (CAD: Computer-Aided Design, computerunterstütztes Konstruieren). Das STL-File wird mit einem entsprechendem Programm für den 3D-Drucke aufbereitet (z.B. Cura, Slic3r) und in passende Steuerbefehle (G-Code) für den jeweiligen 3D-Drucker umgewandelt.
Design - wie komme ich zu einer STL-Datei?
a) Herunterladen (Beispiele)
1) Sehr viele fertige Modelle gibt es auf thingiverse.com
2) Viele Modelle können auch im Thingiverse Customizer durch Eingabe von wenigen Parametern schnell den individuellen Bedürfnissen angepasst werden.
3) Individuelle Keks-Ausstecher können mit Cookie Caster generiert und heruntergeladen werden.
4) DRacers ist ein 3D gedrucktes Indoor-Rennspiel, basierend auf Arduino. Ein individuelles Fahrzeug, kann im Web-Editor gestaltet und das STL-File herntergeladen werden.
5) Candle Caster ist ein einfach zu bedienendes Werkzeug, mit dem Formen zum Kerzengießen erstellt werden können (Web-Editor).
6) Mit Lithophane Generator können Fotos in 3D-Reliefs umgewandelt werden. Foto hochladen, ein paar Einstellungen vornehmen, STL-File herunterladen.
Weitere konstenlose 3D-Druckvorlagen:
www.youmagine.com
repables.com
libre3d.com
3d-gallery.xyzprinting.com
library.zortrax.com
makeprintable.com/printables
3D-Suchmaschinen:
3dmdb.com
stlfinder.com
yeggi.com
printmeasheep.com
tridimensia.com
B) Objekte selbst konstruieren
Als Einstieg in das 3D-Design eignet sich das Online-Tool TinkerCad. Es ist einfach zu bedienen, trotzdem können damit durchaus komplexe Objekte erstellt werden. Anmeldung ist erforderlich (Name, Emailadresse, Alter).
Es können auch Vektorgrafiken (z.B. SVG) importiert werden (z.B. von InkScape).
Anderes Online-Tool für 3D-Modellierung (experimentell): PlastiSketch.
Für Fortgeschrittene mit "Ingenieur-Ansprüchen" gibt es mehrere (kostenlose) Optionen:
– FreeCAD, auch zum Einstieg geeignet, starke User-Community
– DesignSpark – Mechanical
– Blender
– Fusion360, mächtiges CAD und CAM Softwarepaket (so bekommst du eine Gratislizenz, wenn du weniger als $ 100.000 im Jahr verdienst).
siehe auch:
Happylab: CAD-Programme / 3D Modellierung
Wikipedia: Liste von CAD-Programmen
Wikipedia (engl.): Liste mit 3D Modeling Programmen
STL-Viewer (Online)
www.viewstl.com
G-Code-Viewer (online)
gcode.ws
ncviewer.com
Übliche Materialien für 3D-Druck (Thermoplaste)
Die häufigsten Druckmaterialien für "3D-Heimdrucker" sind PLA und ABS.
PLA (Polylactid)
PLA ist das meist verwendetes Material im "Heim-3D-Druck". Es ist ein biologisch abbaubarer Kunststoff (Biopolymer), hergestellt aus nachwachsenden Rohstoffen (z.B. Zuckerrohr, Maisstärke). PLA lässt sich sehr einfach drucken.
Typische PLA-Erzeugnisse: Dosen, Schalen, Becher, Verpackungsmaterial, Folien (z.B. in Windeln), aber auch medizinisches Nahtmaterial oder Körperimplantate, die sich im Körper selbst auflösen sollen (Schrauben, Nägel, Stäbe, Netze).
Schmelztemperatur: 160 – 190 °C
Düsentemperaturen: 180 – 220 °C
Heizbetttemperatur: 50 – 70 °C (ein Heizbett ist nicht unbedingt nötig)
Nachbearbeitung (z.B. bohren, fräsen, drehen, schleifen, feilen) ist nicht so gut möglich wie z.B. bei ABS.
Zusammenkleben funktioniert gut und ist mit Sekundenkleber (Cyanoacrylat) oder Zweikomponentenkleber möglich.
PLA ist weniger gut für den Außeneinsatz geeignet, es ist etwas härter und spröder als ABS. Es hat geringe Hitzebeständigkeit, bereits bei etwa 50 °C beginnt es aufzuweichen. Das kann aber auch ein Vorteil sein: Teile lassen sich mit einem Föhn neu erhitzen um etwas auszubessern oder abzuwinkeln. PLA gibt es in sehr vielen verschiedenen Farben, das Grundmaterial ist durchscheinend, es gibt auch transparentes PLA-Filament.
ABS (Acrylnitril-Butadien-Styrol)
ABS ist etwas schwieriger zu drucken als PLA. ABS ist ein erdölbasiertes Erzeugnis (also nicht biologisch abbaubar). ABS braucht zwingend ein Heizbett oder beheizten Druckraum, damit die Abkühlung gleichmäßig und langsam stattfinden kann, sonst kommt es zu Verformungen (Warp-Effekt).
ABS lässt sich gut nachbearbeiten, hat hohe Festigkeit und Kratzfestigkeit. Die UV-Beständigkeit ist etwas schlechter als bei PLA.
Typische ABS-Erzeugnisse: Lego-Bausteine, Leitungsrohre, Automobilkomponenten, elektronische Baugruppen, Küchengeräte, Musikinstrumente, Schutzkoffer.
Schmelztemperaturen: 210 – 240 °C
Düsentemperaturen: 215 – 250 °C
Heizbetttemperatur: 100 – 125 °C (Heizbett zwingend nötig!)
ABS ist leicht elastisch, recht hitzebeständig und gut nachbearbeitbar. Gedruckte oder abgebrochene Teile lassen sich mit "ABS-Leim" zusammenfügen (dieser besteht zum Großteil aus Aceton z.B. Nagellackentferner). ABS ist in weniger Farben erhältlich als PLA, das Grundmaterial ist meist leicht gelblich.
Daneben gibt es noch viele andere Materialien für den 3D-Druck, zum Beispiel:
PETG, TPE (Flex), Polycarbonat, ASA, schlagzähes Polystyrol (HIPS), Polypropylen und Nylon.
Make (de), Kurzübersicht 3D-Druck (PDF, Heft 2019/2)
In der Maker-Szene in aller Munde sind die 3D-Drucker des Tschechen Josef Prùša.
Sie sind innovativ, trotzdem (relativ) preisgünstig. Sein 3D-Drucker Prusa i3 hat zahlreiche Preise gewonnen.
Prusa setzt stark auf Open-Source. Es gibt eine große Community.
Löten: Blink-Brosche
Blink-LEDs lassen sich direkt an einer Batterie (z.B. Knopfzelle, 3 Volt) betreiben. Im einfachsten Fall ist dabei kein Löten nötig, sondern die Blink-LED kann einfach mit Klebeband an der Batterie befestigt werden.
Es kann aber auch eine kleine Platine mit den nötigen Bauteilen hergestellt werden. So ein Projekt eignet sich gut, um erste Erfahrungen beim Löten zu sammeln.
Material-Liste
Gestaltungsmaterial für die Vorderseite
Blink-LEDs (versch. Farben und Größen)
Platinen ca. 30 x 40 mm*) (Hartpapier, Lochraster m. Lötpunkten, Rastermaß 2,54 mm)
Batteriehalter (f. Knopfzelle CR1220, SMD)
Knopfzellen CR1220
Schalter (optional)
Broschennadeln (20 mm)
*) händisch zuschneiden: mit Cuttermesser ritzen dann abbrechen
Tutorials
Einfache Löt-Projekte
(auch) für Kinder (deutsch):
starthardware.org YouTube-Channel
www.strippenstrolch.de
Becky Stern (Adafruit):
Blinkende (flackernde) Haarspange (ohne Löten)
Origami mit LED-Beleuchtung (ohne Löten)
Bezugsquellen (Beispiele)
Conrad: Blink-LED
Conrad: Flacker-LED (wie eine Kerzenflamme)
LED-Tech: Beispiel f. Blink-LED
Löten - "Erklärvideos"
Kabel an eine LED löten (Udo)
Arduino & NeoPixel
Arduino
ist ein Open-Source-Projekt. Sowohl die Hardware (Arduino-Boards) als auch die Software sind Quelloffen.
Ins Leben gerufen wurde das Projekt 2005 von Massimo Banzi und anderen. Die Idee war, den Student_innen einer italienischen Design-Hochschule auf einfache Weise Interaktivität bei ihren Kunstprojekten zu ermöglichen, 2006 wurde das Arduino-Projekt im Rahmen des Prix Ars Electronica ausgezeichnet.
Die Basis bilden ein Mikrocontroller-Board (z.B. "Arduino UNO") und eine Entwicklungsumgebung (IDE). Die Programmierung erfolgt in einer C++ ähnlichen Programmiersprache.
Details siehe: Wikipedia: Arduino (Plattform)
Mikrocontroller eignen sich für vielfältige Mess- und Steuerungsaufgaben.
Microkontroller gibt es schon seit den 1970er Jahren, allerdings war zur Programmierung immer relativ viel (elektro-) technisches Hintergrundwissen Voraussetzung. Beim Arduino-Projekt wird versucht die Abläufe zu vereinfachen, sodass auch technisch weniger Versierten den Zugang zur Programmierung und zu Mikrocontrollern erleichtert wird.
Ein wesentlicher Teil
des Erfolges ist die große User-Community.
Arduino-Software
gibt es für verschiedene Betriebssysteme (Windows, MAC, Linux). Es gibt auch einen Webeditor (zurzeit noch nicht ganz ausgereift).
Für Windows-User empfehle ich die "ZIP-Version". Dafür ist keine Installation nötig, sie kann auch am USB-Stick überall hin mitgenommen werden.
In der Arduino-Software ("Arduino-IDE") sind auch zahlreiche Beispiele enthalten (Menü: Datei / Beispiele).
Es gibt auch visuelle Programmiersprachen, zur Arduino-Programmierung. Sie richten sich vor allem an Neueinsteiger, Kinder und Jugendliche:
S4A (Scratch for Arduino)
mblock
Visuino
Captain SchnitzelArduino-Forum
Das Arduino-Forum ist Treffpunkt für Anfänger_innen und Fortgeschrittene. Die "Hauptsprache" ist Englisch, es gibt aber auch Bereiche in anderen Sprachen. Die deutschsprachige Community gehört neben der italienischen zu den aktivsten (Udo ist dort auch aktiv).
Referenz und Beispiele auf Deutsch:
arduino.cc/reference/de/
arduinoforum.de/referenz
Viele Beispiele (kurz) popovic.info/html/arduino/arduinoUno_1
funduino.de
Tutorials
Neben den Tutorials auf den Seiten von arduino.cc gibt es noch viele andere Quellen für Tutorials. Besonders hervorheben möchte ich die Tutorial-Seiten von Ladyada (Limor Fried). Ihre Tutorials richten sich auch an technisch (noch) wenig versierte.
Erwähnen möchte ich noch den Blog von Becky Stern. Sie hat früher bei Adafruit gearbeitet, hat jetzt aber ihr eigenes "Label" gegründet. Sie macht verschiedene Make-Projekte (nicht ausschließlich Arduino).
Es gibt verschiedene Arduino-Boards. Zum Einstieg empfohlen ist der "UNO".
Es ist ein robustes Board für das es sehr viel Zubehör gibt (z.B. Aufsteckplatinen, Module). Auch existieren dafür die meisten Libraries und auch die überwiegende Mehrzahl der Beispiele im Netz beziehen sich auf dieses Board.
Das "UNO-Board" ist mit seinen 20 Ein- bzw. Ausgängen für die meisten Projekte völlig ausreichend. Da das Arduino-Projekt Open Source ist, existieren viele preisgünstige Nachbauten des UNO, diese sind meist ohne Probleme verwendbar.
Wer noch keine oder nur wenige elektronische Bauteile besitzt und mit Arduino beginnen will, kann sich ein "Starter-Kit" zulegen. Neben einem Arduino-Board enthält es verschiedene andere Bauteile und Module. Solche Starter-Kits und passende Tutorials (in deutscher Sprache) gibt es zum Beispiel bei Funduino:
Starter-Kits mit UNO
Beispiele und Tutorials, passend zu den Stater-Kits
Lokale Elektronik-Händer
SEMAF, Alserbachstrasse 10, 1090 Wien
Conrad, Wien: Meiselmarkt, Stadlau, SCS; Linz, Graz, Salzburg
NeoPixel
sind adressierbare RGB-LEDs. Ladyada nennt sie "NeoPixel". Es gibt sie in verschiedenen Ausführungen, z.B. auf selbstklebenden Streifen mit 30, 60 oder 144 "Pixeln" pro Meter, als Einzel-LEDs, zum Aufnähen und mehr (beim Seminar hatten wir 60er-Streifen).
Auf Amazon oder Ebay sind sie zu finden mit dem Suchbegriff "WS2812B". Es gibt auch noch andere "Systeme", aber als Einstieg in die Materie sind NeoPixel/WS2812B empfehlenswert.
Bei Adafruit gibt es ein ausgezeichnetes Tutorial (engl.) für Einsteiger_innen.
Mit der Library von Ladyada (siehe Tutorial) lassen sich diese LED-Streifen einfach programmieren.
Die Library und Beispiele des Seminars:
- Lade die NeoPixel-Library von der Adafruit-Website oder VON HIER herunter
- Kopiere den Inhalt auf deinen Rechner in folgendes Verzeichnis: ... Dokumente\Arduino\libraries
- Lade die Beispiele des Seminares VON HIER herunter
- Kopiere den Inhalt auf deinen Rechner in folgendes Verzeichnis:
... Dokumente\Arduino\sketchbook
Links
Sandra Schön, Martin Ebner und Kristin Narr (2016) (Hrsg.): Making-Aktivitäten mit Kindern und Jugendlichen. Handbuch zum kreativen digitalen Gestalten. Handbuch kostenlos online:
www.bimsev.de/n/userfiles/downloads/making_handbuch_online_final.pdf
iMoox-Kurs (gratis): Making – kreatives, digitales Gestalten mit Kindern
imoox.at/mooc/local/courseintro/views/startpage.php?id=3
Making: Activites in Youth Work (Verke, Finnland). Handbuch kostenlos online:
https://www.verke.org/material/maker-activities-youth-work/?lang=en
Instructables Website mit vielen Anregungen:
https://www.instructables.com/
Trainingsmaterialien von digitally agile youthwork:
https://www.digitalyouthwork.eu/
Pinterestboard von Engeneering for kids:
https://www.pinterest.at/engineeringkids/
Magazine
Make (Zeitschrift / Website, englische Ausgabe)
Make Blog (engl.)
Make, deutschsprachig (nicht identisch mit der englischen Version)
Kostenlose Grafik-Programme
Gimp
InkScape
IrfanView
Maker Spaces in Wien
1020: happylab.at
1050: makeraustria.at
1010: metalab.at
Referent_innen des Seminares:
Udo Somma, Mitarbeiter des wienxtra-medienzentrums
Michaela Anderle, Mitarbeiterin des wienxtra-medienzentrums
Hannes Heller, Mitarbeiter des wienxtra-medienzentrums