Bei diesem Projekt handelt es sich um den Nachbau der Laterne von Amee House (https://www.ameede.com/fancy-chandelier-3d-puzzle-cnc-lasercut/)

Die Laterne wurde aus Polystyrolplatten gelasert und verklebt. Im innern werkelt ein ESP32 und steuert SK6812 LEDs an. So können Animationen und Leuchtintensität per WLAN gesetzt werden. Die LEDs habe einen Weißkanal und können so ein angenehmes warmes Licht abgeben.

Am Samstag war es mal wieder soweit und wir hatten einen unserer tollen und innovativen Workshops bei uns im Maker Space. Dieses Mal sind wir dem Werkstoff 3D-Druck auf den Grund gegangen. Experimentell haben wir 3D gedruckte Objekte verformt oder aufgeblasen und mit ungewöhnlichen Verarbeitungsweisen völlig neue Objekte erschaffen.

Noch vor einem Jahr haben wir eine Werbemaßnahme mit dem Elly Heuß Knapp Gymnasium angeleiert. Ziel war es, neue Schüler für Code for Heilbronn e.V. zu gewinnen. Mittlerweile haben sich die Voraussetzungen geändert und die Werbeaktion ist jetzt für den Maker Space und mit dem Material des Maker Space der experimenta.

Der Workshop bestand aus dem kreativen Umgang mit Folienresten aus dem Maker Space. Die Reste wurden in Dreiecke geschnitten und konnten dann auf den Textilien angeordnet werden. Die Ergebnisse sind unglaublich vielfältig und bunt. Die Bearbeitungszeiten ebenso. Zwischen 20 Minuten und mehreren Stunden wurde an den T-Shirts und Beuteln gearbeitet.

Der Workflow ist dabei recht einfach. Aus verschiedenfarbigen Resten werden Dreiecke geschnitten. Außerdem können aus größeren Stücken Buchstaben und Formen geschnitten werden. Die Folienstücke werden dann auf das Textil gelegt und arrangiert. Die fertigen Werkstücke werden dann auf eine MDF-Platte gezogen und damit in die Transferpresse transportiert. Nach 30 Sekunden anpressen sind die Folienstücke fixiert und halten auf dem Untergrund. Nach dem Abkühlen kann die Schutzfolie vom Textil entfernt werden und die Farbfolie bleibt zurück.

Das größte Problem während des Workshop ist, dass die Ausrichtung der Folien sehr schwer zu erkennen ist. Daher liegen die Folienstücken oft auf der falschen Seite und werden statt am Textil an der Presse angehaftet. Daher empfiehlt es sich ein Backpapier oben auf zu legen. Dadurch muss die Presse seltener gereinigt werden und alles läuft flüssiger ab.

Alle Dateien hier zum download: https://www.thingiverse.com/thing:3731351/files

Für einen Wettbewerb 2018 von Conrad Electronics haben wir bei Code for Heilbronn e.V. einen Roboter entwickelt. Der Roboter wurde entworfen um möglichst einfach gebaut ein möglichst breites Band an Geländeformen bewältigen zu können.

Für die Geländegängigkeit sind vor allem die speziell geformten Räder verantwortlich. In eine Richtung läuft das Rad verhältnismäßig ruhig und der Roboter kann sich schnell vorwärts bewegen. In die andere Richtung kann der Roboter sich im strukturierten Oberflächen verhaken und auch Steigungen gut überwinden.

Die Räder sind in Fusion360 erstellt und dann aus TPU gedruckt. TPU ist flexibles und abriebsfest und damit sehr gut geeignet.

Der Body besteht aus gelasertem MDF. Im Design sind vier äußere Schächte und eine mittlere große Bucht vorgesehen. In der Mitte ist der Akku und der Lagesensor untergebracht. Auf zwei der äußeren Schächte befinden sich der Controller und der StepDown für die Stromversorgung. Betrieben wird der Roboter mit einem 2S Lithium Polymer Akku. Der Stepdown ist ein LM2596 und als Microcontroller arbeitet ein Wemos D1 Mini (ESP8266).

Angetrieben wird alles von vier Continous Rotation Servos. Im Roboter können dabei HSR-1425CR oder baugleiche Servos eingesetzt werden. Jeder Servo wird dabei vom Controller separat angesteuert. Dadurch und durch die Form der Räder ergibt sich ein eher watschelndes Laufbild des Roboters.

Nach zwei Jahren Pause wurde im Juni 2019 wieder der Solarmobilbauwettbewerb der experimenta Heilbronn ausgetragen. Die beiden Pokale für die Kreativpreise, die für besondere Innovation, technische Versiertheit oder schönes Design vergeben werden, haben wir im Maker Space gefertigt.

Die Pokale bestehen jeweils aus einem Sockel aus Eichenholz, einem farbigen Schriftzug „Kreativ“ aus grünem Acrylglas (6mm stark) und einer transparenten, gravierten Acrylglasplatte (3mm stark).

Eine Handzeichnung lieferte die Vorlage für die Vektorzeichnung, welche nach dem Scan in Corel Draw erstellt wurde. An der Kontur habe ich mich manuell „entlang geklickt“.

Schriftzug und Platte wurden mit dem Lasercutter geschnitten bzw. graviert. (Beim gravieren empfehle ich immer einige Einstellungen bezüglich Geschwindigkeit und Leistung zu testen, um Werte zu finden, die ein schönes Ergebnis liefern.)

Mit unserer kleinen Bohr/Fräs-Kombimaschine habe ich die beiden Nuten mit einem Schaftfräser manuell und in mehreren Durchgängen in den Sockel geschnitten. (Bei diesen handelt es sich übrigens um Parket-Klötzchen, die im Neubau der experimenta verlegt wurden. Aber ich habe keine Böden beschädigt, sie waren noch übrig).

Die Acrylglas-Teile sind zum Schluss in die Nuten eingepresst worden, wobei ich auch ein wenig Heißkleber zum Einsatz gebracht habe.

Im Makerspace entstehen nicht nur langlebige Objekte, sondern auch Dinge, die man sofort aufessen kann.
Letzten Donnerstag zum Beispiel haben wir zusammen Sushi selbst gemacht. Kris hat diesen Workshop vorbereitet und in diesem Zug Zutaten eingekauft und vorbereitet. Messer, Brettchen und Schalen hat sich jeder selbst mitgebracht.

Mit dem Wunsch nochmal zu siebdrucken wurde am Rechner, als Motiv, eine Feder entworfen. Des weitern wollten wir ausprobiern, ob man die Schablone, aus Backpapier, lasern kann.

Eine Garderobe hat im Maker Space gefehlt. Also haben wir los gelegt, ein Design entworfen und schonmal grob am Computer mit Fusion 360 konzipiert. Angelehnt ist das Design an einen Baum mit auswachsenden Ästen. Damit der Baum nicht einfach umfällt, haben wir ihn in einen Betonsockel gegossen.

Beim Siebdruckverfahren wird die Druckfarbe mit einer Rakel durch ein feinmaschiges Gewebe hindurch auf das zu bedruckende Material gedruckt.
Jede Farbschicht des Designs bedeutet ein neuer Druckvorgang. Also müssen mehrere Schablonen je nach Farbe angefertigt werden und die Farben dann nach und nach aufgetragen werden.

Als Geburtstagsgeschenk eine Yogamatte gekauft und im Maker Space, mit einer der Nähmaschiene und ein wenig Stoff, eine passende Tasche genäht und somit das Geschenk um eine praktisches Accessoires ergänzt.

Dieser Artikel ist die Aufzeichnung eines Arduino-Einführungsworkshop inkl. aller Beispielprogramme und einiger kurzer Erklärungen. Der Workshop findet regelmäßig Samstag Vormittag statt. Termine sind am besten im Maker Space zu erfragen, da sie aktuell noch nach Bedarf gemacht werden.

Im Maker Space haben wir verschiedene Bauformen von Microcontrollern vorrätig. Jeder hat seine eigenen Besonderheiten und Einsatzgebiete.

• Arduino Uno – Einsteigermodel, Relativ viele Pins
• Arduino Mega – Sehr viele Pins, sehr große Bauform
• Lillipad – Wasserfest, für den Einsatz in Textilien
• Arduino Nano – klein und günstig
• ESP32 – WLAN und Bluetooth

Für den Workshop wird der Arduino Nano eingesetzt. Grund dafür ist, dass dieser Microcontroller verhältnissmäßig günstig ist (China ca 1€, Deutschland cs 10€).

Als Entwicklungsumgebung wird im Workshop Visual Studio Code (Download) mit dem Plugin PlatformIO (Dokumentation) verwendet. Gegenüber der Arduino IDE (Download) bieten sich verschiedene Vorteile. Zum einen ist die Unterstützung inklusive Treiber auch für günstige Boards direkt mitgeliefert. Autokorrektur und übliche IDE-Features wie Code-Verfolständigung, Syntax-Highlighting, markieren von Syntaxfehlern werden direkt von VSCode übernommen. Einfaches uploaden und automatische Portauswahl bringt PlatformIO mit

Installation und Einrichtung

Die Installation von Visual Studio Code ist über den Installer von der Website und wird hier nicht groß erklärt.

PlatformIO ist ein Plugin für VSCode und wird innerhalb des Editors installiert. Dazu muss zuerst Visual Studio Code gestartet werden.

Danach muss zuerst das Plugin installiert werden. Dazu öffnen wir links im Menü den Bereich Extensions.

Danach müssen wir das Plugin suchen und installieren. Dazu oben in die Suche den Begriff „PlatformIO“ eingeben und beim Plugin „PlatformIO IDE“ auf install klicken.

Jetzt müssen wir warten, bis das Plugin fertig installiert ist. Anschließend Visual Studio Code neu starten. Nach dem Neustart werden noch einige Dinge installiert. Sobald alles abgeschlossen ist und der PlatformIO Startbildschirm angezeigt wird können wir loslegen.

Wenn die Installation erfolgreich war, wird in der unteren linken Ecke ein kleines Haus-Symbol angezeigt. Dieses Symbol öffnet auch den PlatformIO-Startbildschirm

Projekt anlegen

In dem PlatformIO Startbildschirm haben wir unterschiedliche Werkzeuge zur Auswahl. Wir können zuerst ein neues Projekt anlegen. Dazu klicken wir auf „New Project“. Im folgenden müssen wir einen Projektname festlegen, unser Board und das Framework auswählen und den Speicherort bestimmen. Für den Workshop ist das Board der „Arduino Nano ATmega328“ und als Framework setzen wir Arduino ein. Das Projekt wird standardmäßig im Benutzerverzeichnis unter Dokuments/PlatformIO/Projects gespeichert.

Sobald das erledigt ist und der Projektwizard das Projekt fertig initialisiert hat können wir uns im Explorer das Projekt ansehen. Der Explorer ist im linksn Menü zu finden und zeigt alle Dateien des Projekts in einer Baumstruktur an. Für den Einstieg interessiert uns der Ordner „src“ in dem wir die Datei „main.cpp“ finden. Diese Datei können wir durch Doppelklick öffnen.

Beispielprogramme

In die main.cpp kommt unser Programmcode. Im Folgenden sind die drei Beispielprogramme aus dem Workshop. Jedes Arduino-Programm beginnt mit zwei Funktionen.

Die Setup-Funktion wird beim starten des Arduino ausgeführt. In dieser Funktion werden alle Definitionen und Initialisierungen ausgeführt. Viele Bibliotheken bringen Setupfunktionen mit, die hier aufgerufen werden müssen z.B. FastLed mit FastLED.addLeds<NEOPIXEL, 6>(leds, 1);

Die Loop-Funktion wird endlos lange immer wieder nacheinander aufgerufen. Immer wenn die Loop beendet wurde beginnt ein neuer Aufruf. Alle Logik, die wir von unserem Microcontroller ausgeführt haben wollen werden wir in diese Funktion implementieren.

Blinkende LED

Auf dem Arduino Nano ist eine LED direkt auf dem Board verbaut. Diese kann für einfache Funktionstests und kleine Beispiele verwendet werden. Die Konstante LED_BUILTIN enthält den Pin dieser LED. Das Programm setzt im Setup diesen Pin als output um dann in der Loop den Pin abwechselnd auf High und Low, also an und aus, zu setzen.

#include <Arduino.h>

void setup() {
  pinMode(LED_BUILTIN, OUTPUT);
}

void loop() {
  digitalWrite(LED_BUILTIN, HIGH);
  delay(100);
  digitalWrite(LED_BUILTIN, LOW);
  delay(100);
}

Debug mit Serial

Um zu überwachen, was unser Arduino tut gibt es verschiedene Optionen. Eine sehr einfache ist die Ausgabe von Daten über den Serial-Port. Diese Daten können wir am Computer über den Serial Monitor anzeigen. Der Serial Monitor wird mit dem Stecker-Icon unten links gestartet.

Der folgende Sketch zählt in der Loop immer weiter nach oben und gibt den Wert über Serial aus. Dazu wird zuerst eine Variable vom Typ „int“ mit dem Name „tick“ definiert. Im Setup wird die Geschwindigkeit der Serial-Kommunikation auf 9600 Baud festgelegt. In der Loop wird dann tick immer weiter hochgezählt und über Serial an den Computer gesendet.

#include <Arduino.h>

int tick = 0;

void setup() {
    Serial.begin(9600);
}

void loop() {
    Serial.println(tick);
    tick++;    
}

Ampel

Als drittes Beispiel programmieren wir eine kleine Ampel. Neben der Programmierung kommen hier noch einige elektronische Komponenten ins Spiel. Für das Beispiel werden Vorwiderstände und LEDs in drei Farben benötigt. Aufgebaut wird alles auf einem Breadboard.

Der Code ist eine sehr einfache Variante einer Ampel. Mithilfe des Befehl „delay“ wird die Ausführung pausiert und die Ampelphasen nach einer kurzen Wartezeit umgeschaltet.

#include <Arduino.h>

#define D3  3
#define D4  4
#define D5  5

void setup() {
    Serial.begin(9600);

    pinMode( D3, OUTPUT);
    pinMode( D4, OUTPUT);
    pinMode( D5, OUTPUT);
}

void loop() {

    digitalWrite( D3, HIGH);
    digitalWrite( D4, LOW);
    digitalWrite( D5, LOW);

    delay(5000);

    digitalWrite( D3, HIGH);
    digitalWrite( D4, HIGH);
    digitalWrite( D5, LOW);

    delay(2000);

    digitalWrite( D3, LOW);
    digitalWrite( D4, LOW);
    digitalWrite( D5, HIGH);

    delay(10000);

    digitalWrite( D3, LOW);
    digitalWrite( D4, HIGH);
    digitalWrite( D5, LOW);

    delay(2000);

    digitalWrite( D3, HIGH);
    digitalWrite( D4, LOW);
    digitalWrite( D5, LOW);

    delay(10000);
}

Beim letzten Workshop sind spannende und ganz individuelle Silberschmuckstücke entstanden.

Der Maker Space ist eines der neuen Formate bei uns in der experimenta – entsprechend ist es relevant für uns herauszufinden wie gut es angenommen wird. In der Vergangenheit wurde bei Code for Heilbronn die Besuchsstatistik per WLAN erfasst. Dazu wurden die Anwesenden über die MAC-Adressen ihrer Clients identifiziert.

In der experimenta geht das aus Datenschutzgründen nicht mehr ganz so einfach. Grund genug sich Gedanken über ein neues System zu machen. Da wir im Maker Space die Ausweise für regelmäßige Besuchende haben, lag es nahe einen Ansatz zu wählen in dem die Ausweise genutzt werden.

Die Ausweise sind Karten mit dem Name und einem Bild der Besuchenden. Außerdem verfügen die Karten über Mifare und sind per NFC auslesbar. Entsprechend besteht die neue Lösung aus einem ESP8266 und einem NFC-Breakout-Board. Dazu einige LEDs und ein 3D-gedrucktes Gehäuse.

Vom Ablauf her ist es, wie man es aus jedem Unternehmen mit Zeiterfassung kennt. Die Besuchenden halten bei der Ankunft im Space ihren Ausweis an das Terminal. Dadurch wird ein Request an den entsprechenden Service gesendet und der User als anwesend markiert. Beim verlassen des Maker Space wird der Ausweis abermals an das Terminal gehalten. Der Besuchende wird ausgeloggt und wir haben die Anwesenheitszeiten. Sollte ein User vergessen sich auszuloggen, wird er automatisch nach 10h ausgeloggt.

Als NFC-Modul wurde ein PN532 Breakout Board verwendet. Es verfügt über eine SPI-Schnittstelle und eine entsprechend große Antenne um auch mit entsprechend Abstand gut zu funktionieren.

Als Hirn des Terminals werkelt ein Wemos D1 lite. Er ist günstig und verfügt über WLAN. Das ist nötig um die Daten an den Server zu senden, macht allerdings auch einiges an Kopfzerbrechen (zumal das WLAN hier hin und wieder ein wenig speziell ist und bei 70% RSSI die Verbindung abbricht).

Auch in diesem Projekt durfte die bunte Beleuchtung nicht fehlen. Entsprechend sind 12 WS2812b LEDs verbaut. Neben einer bunten Animation im Ruhezustand signalisieren sie auch den Erfolg und Misserfolg beim ein- und ausloggen und quitieren mit einer Kommen/Gehen-Animation.

Aber nicht nur das WLAN selbst ist problematisch. Vor allem inteferiert der NFC-Reader sehr stark mit dem WLAN Chip. Die Lösung besteht darin, dass der NFC-Reader beim Senden von Daten per Software deaktiviert wird

Am Server hinter dem Terminal wird aktuell noch viel gewerkelt. Aller Code befindet sich auf Github

https://github.com/maker-space-experimenta/nfc-checkin-terminal

https://github.com/maker-space-experimenta/nfc-checkin-terminal-backend

Eine Laptoptasche selbst gemacht. Stoff beim netten Textilhändler um die Ecke besorgt und schon konnte Ich im Maker Space loslegen. Genutzt habe Ich die Nähmaschine und die Overlock, zum einfachen Versäumen und Abschneiden des leicht ausfransenden Stoffes.

Das Projekt wurde als ein Abzeichen, für die Wölflinge der Pfadfinder entworfen. Mittlerweile ist es aber zu einem beliebten Bastel-Projekt für junge Menschen (vor allem 8-12 Jahre) geworden. Als löt-freies Bastelprojekt eignet er sich super um auf Events oder im Unterricht kleine Erfolgserlebnisse im Umgang mit Technik zu erreichen.