DIY: Personal Fabrication


Dozenten

Details

  • Semester: Winter term 2015/2016
  • Vorlesungstyp: Vorlesung + Übung
  • SWS: 2 + 2
  • ECTS Credits: 2,5 + 2,5
  • Unterrichtssprache: deutsch
  • Maximale Anzahl an Studenten: 50

Inhalt (Vorlesung):

DIY: Personal Fabrication [DIY] befasst sich mit neuen Fertigungstechnologien, um personalisierte Produkte außerhalb der industrialisierten Massenproduktion herzustellen. Von der Mechanik über die Elektronik bis hin zur Informatik werden interdisziplinär die benötigten Verfahren und Techniken behandelt. Die Veranstaltung vermittelt hierzu ebenfalls die nötigen Fähigkeiten, um Geräte wie 3D-Drucker oder Laser-Cutter zu bedienen. All diese Geräte werden vom FAU FabLab bereitgestellt. Die Vorlesung wird individuell auf das Vorwissen der Teilnehmer abgestimmt.

Dokumentation

  • Versionskontroller (SVN, GIT, ...)
  • Online Dokumentation (Github, Instructables, MediaWiki, Copyright, ...)
  • Wissenschaftliche Dokumentation (LaTeX, Tikz, R, ...)

Mechanik

  • Grundlagen (Lagerung, Antriebe, ...)
  • Fertigungsmaschinen (3D-Drucker, Laser-Cutter, CNC-Fraese, ...)
  • CAD (2.5D, 3D, Workflow, STL, G-Code, ...)
  • 3D Scan

Elektronik

  • Grundlagen (Passive Elemente, Kirchhoffsche Regeln, ...)
  • Aktive Elemente (Transistor, Mosfet, Op-Amps, ...)
  • Sensorik und Aktorik (Abstandssensoren, Schrittmotoren, ...)
  • Schaltungsentwurf (Eagle, KiCad, Simulation, Fertigung, ...)

Informatik

  • Mikrocontroller (Toolchain, Programmierung, Bootloader, ...)
  • FPGA (Xilinx, ...)
  • Drahtgebundene Kommunikation (RS 232, SPI, USB, ...)
  • Drahtlose Kommunikation (Bluetooth, 802.15.4, ...)
  • Kommunikationsverfahren (ISO OSI, Go Back N, Hidden Terminal, ...)
  • Regelungstechnik (Zweipunkt, PID, ...)

Inhalt (Übung):

Die begleitende praktische Übung zu DIY vertieft das erworbene Wissen, indem die Teilnehmer in Gruppen ein selbstgestelltes Projekt realisieren.

Folien

Einführung

Dokumentation

Mechanik

2.5D

3D CAD und CAM

3D CNC und Verfahren

Elektronik

Basics

Halbleiter

Layouten (Material Github)

Operationsverstärker und Spannungen

Mikrocontroller und Software

Mikrocontroller

Kommunikation 1

Kommunikation 2

Gastvortrag Markus Walther: Chemie für Bastler

Creative Commons License
Lizensiert unter Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 4.0 International License.

FabLab Zeiten

Projekte

Mehr Informationen zu den Projekten gibt es im WIKI

Kaffeekasse 2.0 PDF

Beschreibung

Excel-Listen in der Kaffeeküche haben ausgedient – mit der Kaffeekasse 2.0 kann der Koffeinkonsum von Mitarbeitern einfach und zuverlässig abgerechnet werden. Chipkarte oder Finger auflegen, schon wird der Betrag vom persönlichen Guthabenkonto abgebucht. Der Touchscreen des Gerätes erlaubt eine einfache Verwaltung des Kontos. Softwareseitig können optionale Features eingebaut werden, wie zum Beispiel „Runde ausgeben“.
Verwendete Technologien (vorläufig):PDF

  • Hardware: Raspberry Pi 2, Touchscreen, NFC-Reader-Platine, günstiger Arduino Fingerabdruckleser
  • Gehäuse: 3D-Druck oder Lasercutten, das muss ich noch rausfinden
  • Software: Vermutlich Python 3 mit PyQt 5

Projektteilnehmer

Modulare LED-Matrix mit Touch-Erkennung PDF

Beschreibung

Eine etwa 20 x 20 x 6 cm große Holzbox mit Plexiglaseinsätzen an der Oberseite und den Seitenflächen bildet das Gehäuse für eine 3 x 3 LED-Matrix. Jede der 9 Zellen wird durch ein lichtundurchlässiges Innengitter von den Nachbarzellen abgegrenzt, sodass 9 Pixel mit scharfen „Lichtkanten“ entstehen. Neben einer digital ansteuerbaren WS2812b-RGB-LED enthält ein Pixel zusätzlich eine Infrarot-LED und eine Photodiode, um eine autarke Erkennung von Berührungen oder Gegenständen auf der entsprechenden Zelle zu ermöglichen. Jeweils 3 Zellen werden von einem Mikrocontroller gesteuert, ein weiterer Master-µC koordiniert das Abspielen von Animationen und die Reaktion auf Eingaben. Diese Modularisierung ermöglicht später eine einfache Vergrößerung der Matrix.

Projektteilnehmer

Mechanische Tastatur PDF

Beschreibung

Ziel des Projekts ist es eine mechanische Tastatur zu bauen, die, inspiriert von anderen Tastaturprojekte wie ErgoDox und Atreus, mit traditionellen Tastaturnormen bricht. Beispielsweise soll sie in zwei Hälften geteilt werden und ein spaltenweise (anstatt wie bei Schreibmaschinen zeilenweise) versetztes Tastenlayout haben. Außerdem soll die Tastenanzahl geringer ausfallen und durch in der Firmware implementierte Funtionsebenen kompensiert werden. Optional können noch weitere persönliche Features (Kippschalter, LEDs, Magnetverbindung der Hälften, On-The-Fly Programmierung,…) eingebaut werden.

Projektteilnehmer

Lichtwecker PDF

Beschreibung

Ein Wecker der anstelle eines akustischen Wecksignals versucht den Benutzer per simulierten Sonnenaufgang zu wecken (bzw. zumindest das Aufstehen angenehmer zu gestalten). Dazu werden ca. 30 min. vor der Weckzeit LEDs gedimmt eingeschaltet und im Verlauf der Zeit heller. Per Smartphone (Android) soll es möglich sein die Weckzeit und andere Parameter einstellen zu können.

Teilnehmer

Smart Home Modul mit Ansteuerung einer Kaffeemaschine PDF

Beschreibung

Dazu wird ein Raspberry Pi als Internetserver eingerichtet, sodass über eine Website Befehle übermittelt werden können. Diese werden über einen CAN-Bus (mit Microcontrollern als Master bzw. Slave) übermittelt, dessen Kommunikation so gestaltet werden soll, dass ggf. später beliebige andere Peripherien einfach an den Bus angesteckt werden können, und automatisch in das Smart Home System integriert werden.

Teilnehmer

GPS Tracker PDF

Beschreibung

Wir sagen den Fahrraddieben den Kampf an. Wir wollen Fahrräder mit einen sehr kleinen und möglichst nicht sichtbaren GPS Tracker versehen. Im Falle eines Diebstahles soll es möglich sein die GPS Koordinaten des Fahrrades über das Mobilfunknetz zu erhalten. Zur Realisierung des GPS Trackers werden Leiterplatten gefertigt, welche mit einem Mikrocontroller, einer GPS Empfangseinheit, einer Batterie sowie einen GSM- / GPRS-Modul versehen werden.

Teilnehmer

Individualisierter Wecker PDF

Beschreibung

Es soll ein Wecker hergestellt werden. Das Gehäuse wird aus Holz hergestellt, welches mit dem Lascercutter im FabLab zugeschnitten wird. Zum Thema Indiviudalisierung gibt es drei Unterpunkte:

  • Frontplatte des Weckers wird mit beleuchteten Bildern (Australien und Elch) verziert.
  • Zum Wecken wird ein mp3-Player mit angeschlossenem Verstärker und Lautsprechern genutzt, sodass eigene Musik aufgespielt werden kann
  • An bestimmten Daten (z.B. Geburtstag der zukünftigen Benutzerin) wird unter der Uhrzeit anstatt des Datums ein Spruch oder ein Bild auf dem Display eingeblendet

Das Display ist ein LCD-Modul der Baureihe EA DOG128 inklusive zugehöriger Displaybeleuchtung. Alle Zahlen und Buchstaben werden mit Inkscape generiert und mit einem Java-Programm für die Nutzung auf dem Mikrocontroller (Atmel) in Hexcode umgewandelt. Als Taktgeber für die Zeitmessung dient ein externer 32kHz Quarz. Der Mikrocontroller verarbeitet weiterhin die Eingaben von Tastern und Drehencoder, womit u.a. die Menüsteuerung durchgeführt wird.

Teilnehmer

WaterDisplay Teamaker PDF

Beschreibung

Grafische Ausgabe von digitalen Inhalten (Bilder, Texte) durch herunterfallende Wassertropfen. In einem sich in der Luft befindlichen Wasserbehälter, z.B. einem langen Rohr, befinden sich zahlreiche Wasserausgänge nebeneinander auf einer Linie. Jeder dieser Wasserausgänge stellt einen horizontalen Pixel dar, die Anzahl der Ausgänge entspricht damit der maximalen Ausgabebreite in Pixeln. Die Wassertropfen fallen von dort aus nach unten, wodurch die Y-Komponente, die Höhe des Bildes entsteht. Durch schnelles öffnen und schließen der einzelnen Wasserausgänge können so „fallende“ Monochrom-Bilder ausgegeben werden.

Teilnehmer

Raspi Webradio PDF

Beschreibung

Ziel des Projekts ist es, ein Gerät zu bauen, das als Streaming Gerät für Internet Radio Sender und für Musik über das lokale Netzwerk dient. Kern des Projekts ist ein Raspberry Pi. Es existiert bereits Software, allerdings benötigt diese nach erster Erkenntnis größere Anpassungen. Der Lerneffekt soll hierbei bei den Verfahren beim Bau eines geeigneten Gehäuses und generell dem Management eines solchen Projekts auftreten.

Teilnehmer

Schreibtischfräse PDF

Beschreibung

Einen vorhandenen Aufbau, mit dem kleine Werkstücke von Hand gefräst werden können, zu elektrifizieren. Dadurch soll der Bedienkomfort erhöht und die Fertigungsqualität verbessert werden.

Teilnehmer

Dynamisches Fahrradrücklicht (dynaFaLi)

Beschreibung

Unter Einbeziehung möglichst vieler Produktionsmaschinen im FabLab soll in meinem übersichtlich gehaltenen Projekt ein LED-Rücklicht zur Befestigung an einem Fahrrad entworfen werden. Neben dem Gehäusebau wird ein besonderes Augenmerk auf die Schaltungstechnik mit Mikrocontroller auf einer selbst entwickelten Platine gelegt. Am Ende des Projektes soll ein einsatzbereites Fahrradrücklicht entwickelt worden sein, sowie Kenntnisse im Elektronik-Platinenlayout, computergestützter 3D-Modellation, 3D-Druck, SMD-Löten sowie Mikrocontroller-Programmierung vorzuweisen sein.

Teilnehmer

  • Niklas Ebell (Kontakt über Dozenten)

Garage X-Ray PDF

Beschreibung

Wessen Familie über weniger Garagenparkplätze als Autos verfügt kennt das Problem: Man möchte in der Garage parken, öffnet das Tor, doch da steht schon ein Auto. Man muss also das gerade geöffnete Tor erst wieder schließen, bevor man sich einen anderen Parkplatz sucht. Ziel dieses Projekts ist es, einen Mechanismus zu entwickeln, der es ermöglicht herauszufinden, ob in der Garage ein Auto steht, ohne die Garage öffnen zu müssen. Hierfür soll ein kleines Modul mit LEDs im Auto platziert werden, das per Funk den Status der Belegung abfragt und die LEDs entsprechend leuchten lässt. Ob sich ein Auto in der Garage befindet, wird durch einen in der Garage angebrachten Sensor ermittelt, welcher das Ergebnis per Funk an das Modul im Auto kommuniziert.

Teilnehmer

Tischwecker PDF

Beschreibung

Ziel des Projekts ist es eine Wordclock zu bauen, die gleichzeitig als Schreibtisch-Wecker mit Snooze-Funktion dient. Neben der Weckfunktion soll zusätzlich eine Anzeige des Wochentags und des Datums möglich sein. Als Frontcover sollen verschiedene Sprachen und vor allem auch Farben möglich sein und umgesetzt werden. Die Uhr soll trotz einem Möglichen Stromausfall oder versehentlich ausgestecktem USB-Stecker zur Stromversorgung trotzdem die Weckfunktion garantieren. Auch wenn eine Wordclock nur 12 Stunden des Tages anzeigen kann, soll garantiert werde, dass der Wecker nur zur am Morgen klingelt. Eine Automatische Anpassung der Helligkeit ist ebenfalls noch implementierbar.

Teilnehmer

Marionette mit Mimik PDF

Beschreibung

Motivation: Es gibt schon viele Marionetten, die sich sehr bewegen können – z.B. sie haben sehr bewegliche Hände, Beinen, manche können Kopf bewegen usw. Aber es gibt keine Marionette, die könnte auch irgendwie Mimik zeigen.

Plan: Der Plan ist eine normale Marionette zu bauen, die aber anstatt Gesicht einen Display habt, der die Mimik zeigen könnte. Vor dem Display sollte noch ein plastisches durchsichtigen Gesicht sein, so dass der Gesicht mehr real aussieht.

Ideen: Knöpfen am leiten Hölzchen – Kopf für an-/ausschalten/ und für Aufladenregime. Knöpfen für verschiedene Mimik.

Teilnehmer

Maximierung der Energieausbeute aus Solarzellen

Beschreibung

Im Zuge der Energiewende wird der Sonnenenergie immer mehr Bedeutung beigemessen. Die Umwandlung von Sonnenenergie in elektrischer Energie kann mithilfe von Solarzellen direkt, jedoch mehr oder weniger effizient erfolgen und ist abhängig von mehreren Faktoren. Der Wirkungsgrad der Solarzelle steht oft im Mittelpunkt, was sich entsprechend im Preis niederschlägt. Zwei weitere Faktoren sollen mit einer Vorrichtung aufgegriffen werden, die modellhaft und unter Einbeziehung von im FabLab verfügbaren Maschinen in die Praxis umgesetzt werden soll. Zum einen wird ein bewegliches Gestell aufgebaut, das sich selbständig senkrecht zur intensivsten Lichtquelle ausrichtet und so die höchstmögliche Einstrahlung für die Solarzellen ermöglicht. Zum anderen wird zur Umwandlung der elektrischen Energie ein steuerbarer DC/DC-Wandler erstellt, der die Solarzellen stets in ihrem maximalen Leistungspunkt betreibt. Durch diese zwei „Stellschrauben“ kann die Gesamteffizienz gesteigert werden.

Teilenehmer

  • Name/Kontakt über Dozenten

Leuchtender Shisha Schlauch PDF

Beschreibung

Wir wollen einen Shisha Schlauch mit LEDs besetzen. Die LEDs sollen abhängig von der Dichte des Rauchs im Schlauch heller bzw weniger hell leuchten. Die Energieversorgung soll zusammen mit dem Schlauch leicht portabel sein.

Teilnehmer

DIY-LCD-Binary-Clock

Beschreibung

Ziel des Projekts ist es eine batteriebetriebene Binär-Uhr herzustellen, die Stunden und Minuten ausgibt. Aus Energiespargründen wird eine selbstgebaute Flüssigkeitskristallanzeige gebaut, welche die Uhrzeit im BCD-Format anzeigt. Weiterhin haben wir dadurch die Möglichkeit die einzelnen „bits“ in eine beliebige Form zu bringen. Angesteuert wird der Display über einen Microcontroller. Zwei Buttons werden verbaut, um die Uhr Minutengenau einstellen zu können.

Teilnehmer

  • Elisabeth Hoppe (Kontakt über Dozenten)
  • Lukas Scheuring (Kontakt über Dozenten)
  • Johannes Höhn (Kontakt über Dozenten)
  • Richard Fuchs (Kontakt über Dozenten)

Ort und Zeit

Studienrichtungen

  • WF, IuK-MA
  • WF, IuK-BA
  • WF, INF-BA-V-KS
  • WF, INF-MA
  • WPF, MT-BA-BV

Weitere Informationen