DIY

Personal Fabrication

Juergen Eckert – Informatik 7

Übersicht

• Mechanik• Elektronik• Software• …und deren Zusammenspiel

How to Build (Almost) Everything

Übersicht

DIY ist KEINE Grundlagenvorlesung!!!

Ziel: Interesse an fächerübergreifenden Wissen/Vorlesungen zu wecken

FabLab

• Initiiert von Neil Gershenfeld, MIT in 2002• Idee: Öffentlicher Zugang zu CNC Maschinen

und Werkzeugen• Seit 2011 auch an der FAU

DIY vermittelt u.a. das nötige Wissen für die Bedienung

• Auf ca. 60 m2 Equipment im Wert von 75k€– Schneiden und Gravieren

(Lasercutter, Folienschneider)– subtraktiven Arbeiten (CNC-Fräse, Drehbank)– additiven Arbeiten (3D-Drucker)– Herstellen (Belichtungs- und Ätzgerät) und

Bestücken (Lötkolben) von Leiterplatten.… und vieles mehr zur freien Verfügung …

→ https://fablab.fau.de/ ←

Internationale Fab Charter

• Mission: Globales Netzwerk von lokalen Werkstätten• Zugang: Allen Werkzeuge für eine digitale Fertigung

zugänglich machen• Bildung: Projekte durchzuführen und von Mentoren

zu lernen; erworbenes Wissen weitergeben (mittels Dokumentation)

• Geheimhaltung: Konstruktionen und Verfahren, die im Fab Lab entwickelt wurden, müssen für den persönlichen Gebrauch durch andere zugänglich bleiben

Organisatorisches 1/3

• Vorlesung: Mi 14-16 Uhr, Raum: KS II– Folien minimalistisch, vieles verbal

• Übungen: Mi 16-18 Uhr, Raum: 00.151-113– Ab 22.10.

• FabLab Betreuer:– Julian Hammer (Zeit: tbd)– Michael Jäger (Zeit: tbd)

Organisatorisches 2/3

Übungen im Detail• Keine Übungsaufgaben, sondern individuelle

Projekte in Gruppen• Budget etwa 1000€• Kriterium: Inhalte aus der Vorlesung sollen

angewendet werden• Online Dokumentation + 6 Seiten LaTeX PDF• Zwischenvorträge und Brainstorming

in den Übungen

Organisatorisches 3/3

• Prüfung– 5 ECTS (zur Sicherheit Studienbetreuer kontaktieren)

– 30 min mündliche Prüfung (je nach FPO)

• Weitere Informationen:– http://www7.cs.fau.de/de/teaching/diy-2014w/– News Feed beachten

• Kontaktjuergen.eckert@fau.de

Historie

• Industrielle Revolution (um 1800 - 1900)– Mechanisierung, Wasser- und Dampfkraft– Dampfmaschine (James Watt 1769)

Bild: Wikipedia

Historie

• Zweite Industrielle Revolution (um 1880-1936)– Elektrifizierung, Massenproduktion– Fließband (Henry Ford 1913)

Bild: Wikipedia

Historie

• Digitale Revolution (um 1960 – jetzt?)– Industrie– Digitalisierung, Kommunikation• ARPANET 1969• TCP/IP 1981• WWW 1989

– CNC Maschinen (Siemens Sinumerik 1964)[Video]

Historie

• DIY-Kultur (seit immer)– Individualisierte Produkte mit aktueller Technik

(gilt auch für die Forschung)– 3D Druck • Charles Hull 1983• seit ca. 2010 Massentauglich

– Steigende Organisationsgrad• CCC e.V. seit 1981• FabLab seit 2002• Etc...

Historie

• Zukunft

“Tea, Earl Grey, hot.”Capt. Picard

Begriffsklärung

• Wikipedia.EN: Do it yourself (DIY) is the method of building, modifying, or repairing something without the aid of experts or professionals.

• ⊃ Heimwerken (DIY@Wikipedia.DE)

• DIY ist so vieles mehr:– Fördert Kreativität, interdisziplinäres Verständnis,

selbstständiges Lösen von Problemen, ...

How to Get Started?

1. Projekt überlegen– kann man es bereits kaufen? → kein Projekt

2. Related work– Verwandte Arbeiten als Grundlage nutzen

3. Durch Probleme/Herausforderungen lernen4. Das Ziel nie aus den Augen verlieren5. Dokumentieren!!!

Beispielprojekte: WebLED 1/3

• Ziele: – LED per HTTP steuern– Netzwerkkommunikation verstehen

• TCP/UDP über IPv6 • HTTP• Tcp2serial

• Vorlesung:Rechnerkommunikation

Beispielprojekt: INRO 2/3

• Ziel:– Forschungsplattform (für Uni Innsbruck)– 2.5D Lasercutting lernen

• 5 Aktoren• 7 Sensoren• Android + IOIO

Beispielprojekt: CoMix 3/3

• Ziel:– Gleichbleibende Cocktail-

qualität über den ganzen Abend hinweg

• Ohne CNC Maschinen

Projektvorschläge

• Smart Home• Wetterdatenaufzeichnung• Energie Monitoring

Werkzeuge im FAU FabLab

• Voraussetzung:– Workflow • Toolchain• Modeldesign

– Werkzeugspezifische Eigenschaften• Genauigkeit• Fertigungsgrenzen• Etc...

– Bedienung

Werkzeuge im FAU FabLab

• Lasercutter – HxBxT 609 x 304 x 193 mm mit 40 Watt Leistung– Holz bis 5mm schneiden– Acyl bis 12mm schneiden

Bild: FAU FabLab

Werkzeuge im FAU FabLab

• 3D Drucker– Makerbot Replikator 2X• 25 x 16 x 15 cm (L x B x H)• Dualextruder

– Ultimaker• 21 x 21 x 20.5 cm (L x B x H)

Bilder: FAU FabLab

Werkzeuge im FAU FabLab

• Platinenfertigung– 160x100mm

Bild: FAU FabLab

Werkzeuge im FAU FabLab

• Weitere optionale Werkzeuge:– CNC Fräse– CNC Drehbank– Schneideplotter– Näh- und Stickmaschine

• Lötkolben und Oszilloskop gehören zur Grundausstattung...

Themen• Dokumentation

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

• Mechanik– Grundlagen (Lagerung, Antriebe, ...)– Fertigungsmaschinen (3D-Drucker, Laser-Cutter, CNC-Fräse, ...)– 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, ...)

Alles rund im den 3D Drucker

Nächstes mal...

• Kombiveranstaltung Vorlesung + Übung:– Dokumentation– Versionskontroller

• Laptop mit– TeXLive (full) https://www.tug.org/texlive/– Git (Konsolentool und GUI nach Wahl)– Ausreichend Energie (Netzteil, Vielfachsteckdose)