Viimeisen prototyypin valmistus

Viimeisen proton tarkoituksena oli saada aikaan oven aukaiseva lukkomekanismi, jonka saa avattua esimerkiksi kännykään sulautetulla avaimella. Mietimme myös keinoja, joilla lukko saataisiin vaikeammin tiirikoitavaksi ja mahdollisimman pieneen kokoon.  Tässä auttaisivat esimerkiksi eri etäisyyksille liikutettavat haitat ja magneettikenttien ohjaaminen/suojaaminen metallin avulla. Käytettävissä olevien resurssien, ajan ja taitojemme puitteissa kaikkien näiden ideoiden toteuttaminen ei kuitenkaan lopulta tuntunut mahdolliselta. Päätimme siis keskittyä vain siihen, että lukko saadaan avaamaan ovi, ja että avain voi olla tarpeeksi pieni sulautettavaksi kännykkään. Haittojen liikutusmekanismi olisi siis sama kuin edellisessä protossa, eli avaimen magneetit vetävät haittamagneetit puoleensa sen mukaan, miten päin niiden navat ovat.

Tapiolan Turvatalolta saimme pienen ”oven”, joka oli siis se osa ovea, jossa lukkorunko ja oven kahva ovat. Tässä ovessa oli valmiiksi Abloyn lukkorunko. Tavallisessa lukossa avainpesän haittalevyt pääsevät kääntymään vain, jos sitä käännettään oikealla avaimella. Kääntymisliike liikuttaa lukkorungon osaa, joka avaa oven teljen. Meidän lukkomme tarkoitus olisi korvata tavallinen avainpesä, mutta sopia Abloyn lukkorunkoon. Lukkomme piti siis suunnitella niin, että se voidaan kiinnittää Abloyn lukkorunkoon ja että sen kääntäminen liikuttaa lukkorungon osaa samalla tavalla kuin tavallinen avainpesä.

Päätimme tehdä lukon kahdesta osasta, joista toinen on kiinni ovessa liikkumatta ja toinen sen päällä ”hattuna”. Kun lukko on lukossa, niin haittoina toimivat magneetit ovat osittain kummankin osan sisällä estäen hatun liikkumisen. Kun lukko avataan avaimella, sen magneetit vetävät haitat kokonaan lukon hatun sisään, jolloin hattu pääsee pyörimään. Hatussa on kiinni akseli, joka välittää pyörimisliikkeen lukkorungon osaan, joka avaa oven. Tämä akseli myös estää hatun vetämisen pois ovesta.

Lukon 3D-printatut osat, vasemmalla lukon hattu ja oikealla kiinteä osa

Lukon 3D-printatut osat, vasemmalla lukon hattu ja oikealla kiinteä osa.

Lukon 3D-printatut osat toiselta puolelta, vasemmalla lukon hattu ja oikealla kiinteä osa

Lukon 3D-printatut osat toiselta puolelta, vasemmalla lukon hattu ja oikealla kiinteä osa.

Osien tekemiseen päätimme käyttää 3D-tulostusta, vaikka sen kanssa ongelmia olikin ollut. Ongelmia riitti edelleen, mutta lopulta saatiin hyvät printtaukset. Aluksi ajatuksena oli käyttää Aallon Fablabissa oleva Formlabs Form 2 -printteriä, jolla voi myös tulostaa melko läpinäkyvää materiaalia. Laite ei kuitenkaan toiminut ongelmitta.  Joistain printeistä esimerkiksi tietty kohta jäi tulostumatta, ja pienet reiät menivät helposti umpeen. Näiden ja muiden ongelmien sekä printterien ajanvaraustilanteen takia päädyttiin käyttämään eri printtereitä. Lopulliset osat tehtiin Ultimaker 2 Extended -printterillä. Ennen lopullisten osien saamista valmiiksi printattiin kuitenkin useita osia, jotka eivät suunnitteluvirheiden tai printterin epätarkkuuden vuoksi olleet tarpeeksi hyviä.

Akselina toimiva pultti muttereineen, sekä avainpesän runko, josta poistettu haittalevyt. Lisäksi nämä yhdistettynä.

Akselina toimiva pultti muttereineen, sekä avainpesän runko, josta poistettu haittalevyt. Lisäksi nämä yhdistettynä.

Lukon akseli, joka kiinnittää hatun muihin osiin ja välittää hatun kiertoliikkeen lukkorunkoon, tehtiin pultista. Tähän pulttiin liimattiin toiseen päähän pieni suorakulmainen metalliosa, joka sopii lukkorunkoon. Pultin keskivaiheille kiinnitettiin kaksi mutteria, joiden avulla se pysyy oikeassa paikassa. Käytimme tässä hyödyksi Abloyn avainpesän runkoa, josta oli poistettu haittalevyt. Kun pultti laitetaan avainpesän rungon läpi, pultissa olevat mutterit estävät sitä menemästä täysin läpi. Avainpesän runko ruuvattiin kiinni lukkorunkoon, jolloin pultti ei pääse liikkumaan pituussuunnassa, koska toisessa päässä sen estää lukkorunko ja toisessa avainpesän runko. Tämän jälkeen akselina toimivan pultin ulkona olevaan päähän liimattiin mutterit, joihin lukon hattu liimattaisiin. Pultista sahattiin myös osa pois, jotta se olisi sopivan mittainen.

Pultin ja avainpesän rungon yhdistelmä ruuvattuna kiinni oveen, ja pultin päähän kiinnitetyt mutterit.

Pultin ja avainpesän rungon yhdistelmä ruuvattuna kiinni oveen, ja pultin päähän kiinnitetyt mutterit.

Lukon kiinteä osa piti saada kiinnitettyä ovessa olevaan lukkorunkoon. Se onnistuu oven toiselta puolelta kiristettävillä ruuveilla. Niitä varten tarvitaan kuitenkin lukon osassa kierteet. Kierteet saatiin aikaan niittimuttereilla, joiden käyttämistä Turvatalolta suositeltiin. Niittimuttereissa on sisäpuolella ruuveille sopivat kierteet, ja ne voidaan kiinnittää tiukasti reikään, jossa ei ole valmiiksi kierteitä. Tätä varten oli 3D-printatussa osassamme kaksi reikää. Niittimuttereiden kiinnittäminen olisi helpointa niille varta vasten tarkoitetuilla niittimutteripihdeillä, mutta niitä ei ollut käytettävissämme. Kiinnittäminen onnistui kuitenkin myös ilman näitä käyttämällä apuna pulttia, mutteria ja paria vääntötyökalua.

Niittimutterien kiinnitystä lukon kiinteään osaan.

Niittimutterien kiinnitystä lukon kiinteään osaan.

Lukon haittojen pitää palautua lukitusasentoon, kun avain otetaan pois. Tätä varten lukon kiinteään osaan liimattiin haittojen reikien taakse metallilevyjä, jotka vetävät haittoja puoleensa.

Lukon kiinteä osa valmiina metallilevyineen ja niittimuttereineen ennen kiinnitystä oveen.

Lukon kiinteä osa valmiina metallilevyineen ja niittimuttereineen ennen kiinnitystä oveen.

Kun lukon kiinteään osaan oli kiinnitetty metallilevyt ja niittimutterit, se voitiin kiinnittää ruuveilla paikoilleen oveen.

Lukon kiinteä osa ruuvattuna ovessa olevaan lukkorunkoon.

Lukon kiinteä osa ruuvattuna ovessa olevaan lukkorunkoon.

Lopuksi lukon hattu liimattiin kiinni akseliin. Samalla magneetit laitettiin paikalleen hatussa oleviin reikiin. Liimaukseen käytimme aluksi liimatiivistemassaa, jota sattui olemaan käytettävissä. Tämä osoittautui kuitenkin pahaksi virheeksi. Aluksi näytti siltä, että liimaus onnistui, sillä lukko saatiin toimimaan hyvin. Jonkin verran lukkoa käytettyämme sen hattu alkoi löystyä, ja huomattiin ettei se pysynyt kiinni kunnolla, sillä liimatiivistemassa ei ollut edes kovettunut kunnolla. Niinpä hattu irrotettiin ja liimatiivistemassan jämät puhdistettiin osista. Tämän jälkeen liimaus tehtiin uudestaan käyttäen kuumaliimaa. Kuumaliiman avulla hattu saatiin pysymään akselissa kiinni luotettavasti, ja näin lukko saatiin valmiiksi Grand finalea varten.

Lukon hattu juuri ennen liimaamista kiinni akseliin, magneetit ovat myös paikoillaan hatun rei’issä. Tässä kuvassa käytetään liimatiivistemassaa, joka ei toiminut hyvin. Lopullisessa protossa tehtiin sama juttu käyttäen kuumaliimaa, mutta siitä ei ole kuvaa.

Lukon hattu juuri ennen liimaamista kiinni akseliin, magneetit ovat myös paikoillaan hatun rei’issä. Tässä kuvassa käytetään liimatiivistemassaa, joka ei toiminut hyvin. Lopullisessa protossa tehtiin sama juttu käyttäen kuumaliimaa, mutta siitä ei ole kuvaa.

Valmis lukko.

Valmis lukko.

Avaimen tekemiseen käytettiin 1.5mm paksuisia neliömäisiä magneetteja. Jotta avain olisi mahdollisimman ohut, se valmistettiin laminoimalla. Avaimessa siis magneetit ovat ohuen muovikalvon sisässä. Tämän erillisen avaimen lisäksi Grand finalea varten tehtiin kännykän suojakuoreen sulautettu avain teippaamalla suojakuoren taakse magneetit.

Laminoimalla tehty erillinen avain.

Laminoimalla tehty erillinen avain.

Protoaihiot

Keskiviikkona tavatessamme kontaktihenkilömme, professori Jaakko Timosen, esittelimme omia ideoitamme ongelmista ja niiden mahdollisista magneettien avulla toteutetuista ratkaisuista. Saimme kokoon useita hyviä ideoita, ja niitä saatiin myös Jaakolta ja keksittiin lisää keskusteluissa. Tänään aloimme karsia vaihtoehtoja jättäen ideoista pois epärealistisimmat, vähiten kiinnostavat tai muuten aiheeseen sopimattomimmat. Näin päädyimme yhdeksään ”protoaihioon”, joista edelleen pyrimme valitsemaan mielenkiintoisimmat ja kehittelemään niitä. Nämä olivat (ei missään erityisessä järjestyksessä):

 

  1. Kuntoilulaitteita voisi parantaa magneettien avulla. Magneetteja voisi käyttää vastuksen aikaansaamiseen, energian talteenottoon tai ehkäpä jopa jonkinlaiseen liikkeratojen ohjaukseen magneettisten urheiluasusteiden avulla.

 

  1. Dronet ja niiden erilaiset käyttötarkoitukset ovat yleistymässä kovaa vauhtia. Jos näillä halutaan vaikkapa kuljettaa jotain kuormia, tarvitaan kuorman kiinnitysjärjestelmä jonka tulisi olla mahdollisimman nopea ja varma. Tällaisen voisi toteuttaa magneeteilla. Sähkömagneetteja ei välttämättä kannata sähkönkulutuksen vuoksi käyttää, mutta polymagneetteja käyttämällä tätä ongelmaa ei olisi.

 

  1. On esineitä, joita jokaisen täytyy lähes aina kuljettaa mukanaan, kuten lompakko, kännykkä ja avaimet. Olisi kätevämpää, jos esimerkiksi avaimia ei tarvitsisi erikseen kantaa mukana, vaan yksi esine riittäisi. Fyysisen avaimen sijasta voisi käyttää magneettiseen tunnistukseen perustuvaa ”avainta”, joka voisi olla integroituna kännykään tai muuhun esineeseen, jota tulee muutenkin kuljetettua mukana. Tähän ei tarvittaisi aktiivista elektroniikkaa, ja turvallisuutta lisäisi se, ettei sitä voida lukea kaukaa.

 

  1. Kengännauhoissa, vetoketjuissa ja muissa vaatteiden kiinnittämiseen käytettävissä asioissa on parantamisen varaa. Niiden sulkemiseen voi kulua turhaa aikaa, ja ne eivät välttämättä toimi luotettavasti. Nämä ongelmat voisi ratkaista magneeteilla. Esimerkiksi kenkä voisi niiden avulla automaattisesti kiristyä sopivasti, kun sen laittaa jalkaan.

 

  1. Erilaisten tuotteiden pakkaukset ovat monesti hankalia avata tai niitä ei saa uudelleen suljettua hyvin, vaikka pitäisi. Magneettisia kalvoja tai muita magneetteja käyttämällä voitaisiin valmistaa parempia pakkauksia.

 

  1. Magneetteja voisi käyttää esineiden ohjaamiseen pintojen läpi. Sovelluksia voisi lyötyä lääkinnällisten instrumenttien ohjaamisesta kehon sisällä aina esimerkiksi putkiverkoston rakenteiden tarkasteluun.

 

  1. Ferrofluidia eli magnetoituvaa nestettä voi käyttää muiden nesteiden liikuttamiseen magneettien avulla. Tätä voisi käyttää hyödyksi esimerkiksi lämminvesijärjestelmissä. Ferrofluidia voi kenties myös käyttää magneettikentän avulla toteutettavaan lämmitykseen tai jäähdytykseen.

 

  1. Ovien kiinnipysymiseen voitaisiin käyttää magneetteja eikä salpaa. Polymagneeteilla tämän voisi toteuttaa niin, että kahvaa kääntämällä vetävät magneetit muuttuvat työntäviksi, jolloin ovi jopa ponnahtaa itsestään vähän auki. Tämä voisi olla hyödyllistä erityisesti raskaammissa ovissa.

 

  1. Kännyköiden, tai minkä tahansa muiden kannettavien elektronisten laitteiden, akkuja pitää ladata usein. Tämä on toimenpide, jota käyttäjän tulee aktiivisesti miettiä, ja joka sitoo laitteen latauksen ajaksi aina johdon päähän. Sähkömagneettiseen ”langattomaan” lataukseen perustuvia langattomia latureita on jo olemassa. Jos sellaisia olisi lähes kaikissa julkisissa tiloissa, upotettuna esim. pöytien ja penkkien pinnoille, ei lataamista tarvitsisi erikseen ajatella. Riittäisi asettaa laite pöydälle, mikä on toimintaa jota käyttäjät tekevät normaalistikin. Riittävällä laitekannalla voitaisiin laitteiden lataaminen muuttaa tietoisesta toiminnasta automaatioksi, joka tapahtuu käyttäjän sitä kummemmin ajattelematta.