Grand Finale

Projektikurssimme lähestyy loppuaan ja niin tuli myös aika esitellä lopullista aikaansaannostamme. Kurssimme huipentumana toimi kurssin projektien Grand Finale -tapahtuma Aalto-yliopiston Kandidaattikeskuksessa osana yliopistomme laajempaa kevään 2017 Aalto Festival -tapahtumakokonaisuutta. Grand Finalessa esittelimme tuotostamme kaikille kiinnostuneille niin omalla ständillämme kuin lisäksi myös lyhyen pitch-tyylisen puheen muodossa. Ja kiinnostusta myös riitti! Oli mukava huomata, että useat kurssimme ulkopuolisetkin tapahtumassa kävijät halusivat kuulla lisää tuotteestamme ja varsinkin vielä melko tuntemattoman painetun elektroniikan ominaisuuksista, joita mielellämme esittelimme.

Ständi

Ständillemme olimme tuoneet ryhmämme käytössä olleen mustesuihkutulostimen, jonka olimme liittäneet tietokoneeseen. Näin pääsimme esittelemään tekemäämme painetun elektroniikan suunnittelusovellusta ja sitä olisi myös helppo kaikkien halukkaiden itse kokeilla. Lisäksi vieraat pääsivät tutustumaan tämän tekniikan hyödyntämiin erilaisiin materiaaleihin ja valmiisiin mallipainoksiin.

Ständi

Ryhmämme ständi Grand Finalessa.

Meille oli tärkeää, että vieraat pääsisivät ständillämme itse testaamaan omien piirien piirtämistä ja he saivat ne myös tulostaa. Sovelluksemme löytyy verkosta ja sitä pääsee jokainen vapaasti kokeilemaan tämän linkin takaa (sovellus toimii parhaiten Chrome-selaimessa).

Lopullinen painetun elektroniikan piirtosovelluksemme.

Lopullinen painetun elektroniikan piirtosovelluksemme.

Tulostettuja piirejä varten meillä oli lisäksi tavallisia elektroniikkakomponentteja mukanamme, ja varsinkin tavallisen LED-valon ja nappipariston avulla sai helposti testattua oman piirinsä toimivuutta sytyttämällä piiriin yhdistetyn lampun.

Ständillä kaikki halukkaat saivat siis testata aikaansaannostamme sekä kuulla meiltä esittelijöiltä lisää aiheestamme. Pääsimme näin vastailemaan moniin kysymyksiin kurssin aikana saamamme kokemuksen pohjalta. Oli kuitenkin tärkeää, että myös nopeasti paikalla käyvät ihmiset sekä he jotka halusivat saada aiheestamme yleiskuvan ennen kuin viitsivät tulla meille juttelemaan saisivat nopeasti projektimme perusidean selville. Laadimme ständille siis myös posterin projektituotoksestamme, jossa esittelemme sekä työstämämme ongelman kuin myös laatimamme ratkaisun. Posterista voi nopeasti lukaista työmme pääpointit ja tustua aiheeseen.

posteri

Posteri ideoimastamme painetun elektroniikan opetuspaketista.

Pitch

Ryhmästämme Olli ja Pasi pitivät lyhyen eli noin kolmen minuutin pitchauksen aiheestamme tapahtumavieraille ja toisille projektiryhmille. Pitchaus sujui oikein mallikkaasti ja tapahtumavieraillekin toivottavasti jäi tarinastamme mieleen kuinka koulujen opetuksen modernisointi on nykyään yksi tärkeä kehityskohde ja kuinka helposti osana tätä voidaan mysö elektroniikan opetusta ratkaisumme turvin kehittää. Koko esityksen voit käydä katsomassa linkin takaa.

Olli ja Pasi pitämässä ryhmän pitch-esityksen.

Loppuraportti

Nyt kurssin päättyessä julkaisemme vielä loppuraportin, josta pääsee lukemaan koko kurssin aikana kokemaamme oppimisprosessia ja ryhmän sekä lopputuotteen kehityksen vaiheita. Kurssin aikana olemme havainneet painetun elektroniikan mustesuihkutulostimella varsin toimivaksi tekniikaksi esimerkiksi monenlaiseen elektroniikan demoiluun ja toivottavasti työstämme kurssilla on jatkossa hyötyä niin mahdollisesti aiheesta jatkaville ryhmille kuin ihan kaikille kiinnostuineille opiskelijoille kunhan laitteisto saadaan koululla hyötykäyttöön.

Finaalin kenraaliharjoitus ja viimeistelyä

Projektikurssimme tulee päättymään Grand Finale -tapahtumaan, jossa esittelemme lopulta lopullisen aikaansaannoksemme kurssin aikana työstämästämme aiheesta. Osana tätä finaalia on pitch-esitys oman aiheen ja ratkaisun nopeaan esittelyyn tapahtuman yleisölle. Kokoonnuimmekin ennen esityksen kenraaliharjoitusta ryhmän kanssa käymään yhdessä läpi esityksen pointit, jotka haluamme tuoda kuulijalle esille, ja tekemään puheen taustalle kalvot tukemaan pääpointteja. Kuulija voi olla joku, jolla ei entuudestaan vielä ole juurikaan mitään mielikuvaa projektiaiheestamme.

Itse kenraaliharjoituksen jälkeen kävi selväksi, että lisäharjoittelua vielä tarvitaan lopulliseen esitykseen valmistauduttaessa ja saimme lisäksi hyviä parannusehdotuksia esityksen sisältöön. Lopulliseen pitchaukseen panostammekin vielä rakentamalla puheesta paremmin ytimekkään tarinan kuulijalle ja esittelemme työmme tärkeyden ja pääpointit kiinnostavammin kuin yhtenä tiiviinä infopakettina.

Rakentamamme peruskoulujen elektroniikan opetuksen uudistamiseen tähtäävä painettua elektroniikkaa hyödyntävä koulujen palvelupaketti on jo finaalia varten ollut pääosin valmis, mutta nyt saimme myös lopulliset viimeistelyt tehtyä paketin ehkä olennaisimpaan osaan eli verkkosovellukseen. Laatimamme sovellus on myös se osa pakettia, jota mielellämme mustesuihkutulostimen ohella esittelemme finaalissa. Sovelluksen teknisistä ominaisuuksista löytyy ryhmältämme postaus jo hieman aiempaa, mutta tämä esitteli vasta pääosin sovelluksen toimintojen taustaa. Lisänä tuolloin esittelemäämme sovelluksen vaiheeseen ohjelmaamme on nyt lisätty valmiit mallit komponentti- ja piirivalikoihin, joista helposti voidaan lisätä malli kankaalle tulostettavaksi tai muokkauksia varten. Lisäksi näiden muokkaamiseen soveltuvat säätöominaisuudet kuten kierrot, siirrot ja koon muokkaukset saatiin valmiiksi sekä piirtotyökalut viimeisteltiin. Ehkä kuitenkin näkyvin ja yksi tärkeimmistä uudistuksista on sovelluksen ulkoasun päivittäminen siistimpään ja selkeään lopulliseen muotoonsa. Ulkoasu on tärkeä sovelluksen lopullisia käyttäjiä eli oppilaita ajatellen, koska hyvin monimutkaiset ja epäselkeät ohjelmat koetaan usein luotaantyöntäviksi, jos ei niiden opetteluun jaksa panostaa. Ulkoasuun saatiin mielipiteitä ja parannusehdotuksia aivan oikealta sovelluskehityksen parissa työskentelevältä ohjelmistosuunnittelijalta ja ammattilaisen mietteet otettiinkin hyvin mielin vastaan. Lopullisen sovelluksemme pääsee näkemään ja kokemaan sekä kurssin finaalin sisällöstä lukemaan seuraavasta postauksestamme!

Koulumaailma uudistuu

Peruskoulujen opetus kehittyy jatkuvasti ja nyt varsinkin opetussuunnitelmat tuntuvat kokevan muutoksia, jotka painottavat uusien teknologioiden tuomista mukaan opetukseen. Kaikkea ei enää opetella vain paperin ja kynän kanssa pyörittelemällä, vaan eri teknologian muodot tulevat osaksi useita kouluaineita.

Esimerkiksi 3D-tulostaminen on yksi meidän aihettamme hyvin sivuava jo nyt koulumaailmassa kokeilussa oleva uuden teknologian muoto, jonka tarkoitus on uudella tavalla edistää oppimista. Tällaiset uudet opetuksen ratkaisut kuten meidänkin painetun elektroniikan opetuspakettimme tuoreina teknologioina tarjoavat muun muassa joustavia tehtävien ratkaisumahdollisuuksia, jolloin oppilaalla on myös enemmän valinnanvapautta erilaisten projektien suhteen. Oppilaat oppivat uudella tavalla ja motivoituvat kun saavat itse suunnitella ja soveltaa oppimaansa käytäntöön.

Perusopetuksen opetussuunnitelma eli ala- ja yläkoulujen opetus päivittyy ja kokee siis juuri nyt muutoksia. Esimerkiksi syksyllä 2016 päivittyneessä opetussuunnitelmassa myös koodaustaidot eli ohjelmoinnin opettelu mainitaan osana osaamistavoitteita. Tietokoneet tulevat entistä lähemmäs osaksi opetusta ja tämä vaatii myös opetushenkilökunnalta uusia taitoja, opettajienkin tulee hallita tietyt perusteet joita opettaa. Tämä pätisi myös meidän suunnittelemamme elektroniikan opetuksen uudistamisen tapauksessa. Opetushenkilökunnalta vaadittaisiin myös jonkin verran paneutumista ja ymmärrystä elektroniikkaan ja virtapiirien toimintaan, kun teknologiamme tarjoamat mahdollisuudet luoda omaa ovat paljon monimuotoisemmat kuin nykyisillä tavallisilla elektroniikan opetussarjoilla. Oppilaat tarvitsevat ohjeistusta. Samalla me juuri pyrimme helpottamaan opettajien työtä opetuksen suunnittelussa tarjoamalla myös valmiita piirialustoja ja tukea opetukseen. Tämä kaikki kuitenkin siis sopisi nykyiseen opetuksen kehityksen kokemaan trendiin.

Opetushallituksen ylläpitämällä EDU.fi-verkkosivulla kerrotaan lisää 3D-tulostamisesta osana opetusta ja sen tässäkin listatuista myönteisistä puolista. Ohjelmoinnista osana perusopetusta on mainittu jo ainakin Opetushallituksen 2014 perusopetuksen opetussuunnitelman perusteissa, jotka Opetushallitus tuolloin hyväksyi, ja tämä alkaa varmasti pikkuhiljaa tuoreimman opetussuunnitelman myötä näkyä käytännössä. Meidän ideoimallamme elektroniikan opetuksen ratkaisulla on mielestämme hyvät mahdollisuudet olla osa tätä jatkumoa, jossa teknologia tuodaan yhä paremmin osaksi lasten ja nuorten koulukasvatusta.

Verkkosovellusta kehittämään!

Oleellinen osa ryhmän lopputuotetta on itse verkkosovellus, joka mahdollistaa yksinkertaisten painettujen virtapiirien suunnittelun ja tulostuksen koulutustarkoituksiin. Totesimme, että tällainen sovellus on ainakin näin protoilu mielessä järkevintä toteuttaa asiakaspuolella (eli selaimessa staattisena sisältönä) käyttämällä javascriptiä, HTML5:sta ja CSS:ää. Suunnittelu lähti liikkeelle yksinkertaisen layoutin suunnittelusta eli visiosta siitä, miltä sovelluksen tulisi näyttää. Ensimmäinen suuntaa antava hahmotelma löytyykin jo aiemmasta blogipostauksestamme.

Kun ohjelman ulkonäkö ja peruskäyttöliittymä olivat tiedossa, aloitettiin itse sovelluksen toteutus kirjoittamalla tarvittava html-dokumentti ja siihen liitetty CSS-stylesheet. Lisäksi apuna ulkoasun hiomiseen käytettiin internetistä valmiiksi löytyvää Bootstrap CSS -kirjastoa. Tämä vaihe toteutuksesta oli varmaan yksi hankalimmista, sillä tyylimäärittelyt ja html-elementit käyttäytyvät välillä hyvin ennalta-arvaamattomasti eri selaimilla ja näyttökoilla. Ryhmässä ei myöskään ole paljon ’FrontEnd’-osaajia (nettisivujen ulkoasun ja selainpuolen toiminnallisuuksien suunnittelijoita), mikä tekee tehtävästä haastavan. Tehtävästä kuitenkin selvittiin, vaikka haasteita on edelleen mm. käyttöliittymän skaalautuvuuden kanssa. Saatu lopputulos näyttää tällä hetkellä tältä:

printel

HTML ja CSS eivät kuitenkaan yksinään riitä, vaan jotta kuvan kankaalle voitaisiin piirtää vaikka nuo viivat, tarvitaan lisäksi selaimessa pyörivää javascriptiä, jolla HTML-dokumenttiin voidaan lisätä interaktiivisuutta. Itse sovelluslogiikka on siis toteutettu yksinomaan javascriptillä. Sillä dokumenttiin saadaan lisätty ns. event listenereitä, joilla käyttäjän antamaan syötteeseen (esimerkiksi käyttäjä valitsee haluamansa työkalun vasemmasta palkista klikkaamalla) voidaan reagoida oikealla tavalla. Kun kyseessä on piirto-ohjelma, on sen keskeisessä osassa HTML5:ssa määritelty canvas-elementti, joka tarjoaa monia piirto-ominaisuuksia sekä helpon javascript ohjelmointirajapinnan. Suuri osa sovelluslogiikasta keskittyykin kankaalle erilaisten viivojen piirtämiseen. Sovelluksessa erilaiset kankaalle piirretyt muodot tallennetaan olioina lista-tietorakenteeseen, jolloin kangas on helppo uudelleenpiirtää, mikä mahdollistaa muun muassa piirto-ohjelmista tutut ”undo” ja ”redo” -toiminnot. Muita toiminnallisuuksia sovelluksessa on tällä hetkellä muun muassa valmiin kuvan tuominen kankaalle (Import) sekä oman kuvan tallentaminen (Export) ja tulostaminen (Print). Tuotu kuva voidaan myös asettaa taustaksi, jolloin sitä ei voi muokata sovelluksen piirtotyökaluilla. Tämä on hyödyllistä esimerkiksi silloin, jos opettaja haluaa antaa jonkinlaisen täydennystehtävän oppilaalle, jonka tehtävänä on tehdä annetusta raakileesta toimiva virtapiiri. Tällöin oppilas ei vahingossa sotke annettua raakiletta, jonka ympärille virtapiiritoteutus kuuluisi tehdä.

Monista toiminnallisuuksistaan huolimatta sovellus on vielä kaikkea muuta kuin valmis. Suunnitteilla on vielä itse sovelluksen avainominaisuudet eli valmiit ’presetit’ yksinkertaisille virtapiireille ja komponenteille. Sovelluksen ideana on luoda käsitys elektroniikasta selkeiden virtapiiriesimerkkien avulla, joita voidaan valita oikealta valikosta mahdollisesti drag and drop tyyliin. Nämä helpottavat myös opettajien toimintaa, sillä monella heistäkin käsitys elektroniikasta voi olla hatara eikä omien virtapiiriharjoitusten luonti suju mutkitta. Lisäksi on suunnitteilla, että valmiita komponentteja, kuten vastuksia, on mahdollista lisätä kankaalle samaan tapaan ja lisäksi niille voidaan valita oikeat attribuutit, kuten resistanssi ja dimensiot. Sovellus on saanut lisäksi palautetta karkeasta ulkoasustaan (ulkoasu ei tosin vielä ole ollut kehityksen fokus) ja sitä pyritään kehittämään peruskouluystävällisemmäksi ja kiinnostustaherättävämmäksi esimerkiksi värimaailmaa muuttamalla.

Sovelluksen kehitys on kuitenkin lähtenyt pienistä mutkista huolimatta mallikkaasti käyntiin ja tiimillä on vahva syy uskoa, että esityskelpoinen proto saadaan kurssin aikana valmiiksi. Ei muuta kuin koodaamaan!

 

4. Esitys

Tänään 31.3. esittelimme projektimme protoilun nykyisen tilan muille kurssin ryhmille. Kerroimme mitä kaikkea peruskouluille suunnattu painetun elektroniikan opetuspakettimme oikein tulisi pitämään sisällään sekä mitä olemme nyt saaneet aikaan ja miten.

Tässä ohessa videoitu esitykseemme:

Saimme palautetta ja mietteitä kuuntelijoilta esityksen jälkeisessä keskustelussa, kuten että kouluille tarjoamamme palvelu voisi hyvinkin olla mahdollinen vaihtoehto parantamaan tai korvaamaan nykyisiä elektroniikan opettelun käytäntöjä, ja siitä olisi kouluille edulliseksi vaihtoehdoksi. Itse tulostin ja ohjelmisto ei tulisi olla koululle iso alkuinvestointi ja musteet ja tulostuskalvot voitaisiin suuremmissa erissä toimittajalta tilattuna myydä edullisesti. Meillä on myös lisäksi mielenkiintoa pohtia kustannuksia vielä hieman tarkemmin ja saada jatkossa selvyys miten vertaudumme koulujen nykyiseen käytäntöön vastaavasta opetuksesta hinnan perusteella.

Fokusoitumistamme peruskouluihin pidettiin hyvänä asiana, mutta parannettavana esityksessä olisi varmasti jatkoa ajatellen tuoda esille vielä selkeästi miksi juuri peruskoulut. Mitä voimme tarjota opetukseen ja miksi olemme kiinnostuneet juuri tästä? Meiltä kysyttiin myös, että onko vastaavaa ohjelmaa olemassa, koska tällaisen voisi kuvitella olevan jo markkinoilla. Tähän olemme ottaneet kantaa aiemminkin, eikä mitään vastaavaa ohjelmistoa kyllä ole vielä tarjolla laajalle yleisölle tai varsinkaan peruskoulun oppilaille soveltuvana, koska painettu elektroniikka ei ole alanaan vielä kovin laajalle levinnyt. Sen suunnittelu tapahtuukin todellisissa työ- ja tutkimusympäristöissä esimerkiksi hieman korkeamman ammattitaidon vaativilla CAD-sunnitteluohjelmistoilla tai piirto-ohjelmilla, jotka eivät tarjoa aloittelijalle tukea elektroniikkaan liittyen tai myöskään helppokäyttöisyyttä.

Tulostusmateriaalien testailua

Keskiviikkona 29.3. toteutimme tulostuskalvo/-paperi kokeen, jonka tarkoituksena oli selvittää mitkä materiaalit meidän tapauksessamme soveltuvat tavallisen mustesuihkutulostimen kanssa painetussa elektroniikassa käytettäviksi. Meille olikin jo ehtinyt kertyä testailtavaksi muutamaa erilaista materiaalia: AgIC-kalvo, AgIC-paperi, tulostimen oma valokuvapaperi, VTT:n käyttämä valokuvapaperi ja VTT:n meille lahjoittama kalvo.

Painetun elektroniikan tarvikkeiden toimittajalta AgIC:lta olimme tilanneet heidän musteilleen soveltuvaa kalvoa ja ne olivat juuri vähän aika sitten saapuneet Japanista. Lisäksi AgIC:n valokuvapaperimaista elektroniikkapaperia meillä oli jonkin verran entuudestaan, sillä niitä oli saapunut aikanaan itse musteiden kanssa. VTT-vierailullamme saimme heidän elektroniikan painannan testailuissaan käyttämäänsä valokuvapaperia myös käytettäväksi sekä meillä oli myös Epson-tulostimemme omaa valokuvapaperia. Lisäksi olimme vieläpä saaneet VTT:ltä testailtavaksi kalvon, joka kestäisi 150 ℃ lämmitystä, ja pienen näytekappaleen erilaista kalvoa, joka kestäisi yhä kovemaa lämpöä. Tämä pieni näytekappale oli kuitenkin sen verran pieni ja vaikeasti tulostettava, että sen jätimme kokeesta pois.

AgIC-kalvo: Tulostimme ensin testijohteen omasta sovelluksestamme selaimen kautta ja vertailtavan johteen Inkscape-ohjelmalla. Ensimmäinen tulostus tuotti kamalaa jälkeä molemmilla ohjelmilla. Silmin oli havaittavissa, että tulostusjälki on katkonainen, ja ei ollutkaan yllätys, kun yleismittarilla mitattaessa johde ei johtanut. Tulostimme toistamiseen ja tässä vaiheessa huomasimme vaihtaa valokuvapaperitulostusasetukset käyttöön. Tulostin tekikin tällä kertaa paljon tarkempaa työtä ja jälki oli hyvää, lisäksi se johti oikein mallikkaasti. Oman sovelluksemme osalta tulostus vaati nyt, että tallensimme tuotetun kuvan välissä pdf-muodossa, jotta saimme valokuvapaperitulostusasetukset käyttöön. Molemmilla ohjelmilla tuotettu jälki oli kuitenkin yhtä hyvää ja johtavuudet vertailtavissa. Johteiden resistansseista voidaan mainita, että Inkscapella mitoitettu 6 mm johteen vastus oli 3,5 Ω, 4 mm oli 4,5 Ω ja 2 mm 8,5 Ω. Omassa sovelluksessamme noin vastaavan kokoiset johteet, joille ei kuitenkaan ainakaan tällä hetkellä tarkkaa millimetreissä ilmoitettavaa kokoa voi antaa, tuottivat vastaavat järkevät tulokset.

VTT-kalvo: Lämpöä kestävä kalvomme VTT:ltä oli seuraavana vuorossa. Lämmitys mahdollistaisi johtavuuden aikaansaamisen lämmityksen avulla, jos ennen tätä ei johtavuutta saavutettaisi. Tulostimme nyt edellisestä kokeesta viisaampina toimivilla asetuksillamme, mutta ikävä kyllä havaitsimme että muste ei tällä kalvolla lähtenyt kunnolla leviämään ja jälki oli pisaramainen. Vastaavaa olimme aikaisemmin havainneet tavallisella piirtoheitinkalvolla. Muste ei myöskään kuivunut hyvin tällä materiaalilla ja johtavuus jäikin testaamatta, mutta silmin jo nähtiin että jälki ei ole vaaditulla tasolla.

Valokuvapaperit: Valokuvapaperia meillä oli kolmea mallia testissä mukana. Aloitimme AgIC-paperilla ja jälki olikin loistavaa, vastaavaa kuin kalvolle saatiin aikaan. Johtavuus havaittiin heti. Vieläpä resistanssit olivat melko vastaavat, kuitenkin nyt noin ohmin tai kaksi suuremmat. Hyvä oli havaita että painetun elektroniikan alan yrityksenä AgIC todella saa musteensa ja materiaalinsa yhteensopivaksi ilman sen kummempia kikkailuja, johtavuus havaitaan välittömästi. Testailimme vielä Epson- ja VTT-papereille tulostusta. Jälki oli taas hyvää, mutta nyt johtavuutta ei enää havaittu kummankaan materiaaln kohdalla. Lisäksi näytti että tulostusjälki alkaisi ehkä hieman hapettua, koska tässä oli nähtävissä punertavuutta kun muste alkoi kuivua. Huomioitavaa oli vielä, että koska nämä valokuvapaperit olivat pienempikokoisia kuin A4, niin sovelluksemme skaalaukset poikkesivat hieman edellisistä. Tätä voisi tarkastella lisää kehityksen puolella.

tulostus

Testattavia tulostuksia valokuvapaperilla.

Printtitestailujen jälkeen lähdimme johtamattomien paperiemme kanssa vielä käymään Aallon Nanotalolla, jossa olemmekin jo ehtineet pari kertaa aiemminkin vierailla. Tapasimme Alpi Rimpin New Energy Technologies -ryhmästä, jonka kanssa pääsimme lämmittelemään tulostusnäytteitämme lämpölevyllä. Kokeilimme kahta eri lämpötilaa: 80 ℃ ja 100 ℃. Olimme aiemmin VTT:llä kuulleet, että noin 100 ℃ olisi lämpötila, jossa musteen metallinanopartikkelit pääsisivät todella yhdistymään yhtenäiseksi johteeksi.

Lämmitys VTT-paperille: Lämmitimme näytteitämme samaan aikaan kahdessa eri lämpötilassa 10 minuutin ajan. Kokeilimme jälleen ylseimittarilla johtavuutta ja 10 minuuttia havaittiin hyvinkin sopivaksi ajaksi lämmitykselle. Molemmissa lämpötiloissa lämmitetyt kalvot johtivat ja oman sovelluksemme ja Inkscapella aikaan saadun johteen havaittiin olevan jälleen yhtenevät. Resistanssit olivat hyvin samaa luokkaa kuin AgIC-kalvolle oltiin aiemmin saatu mitattua.

Lämmitys Epson-paperille: Nyt lämmitimme ensin 5 minuuttia, koska halusimme tietää voiko lämmitysaikaa yhä lyhentää. 5 minuutin jälkeen johde ei kuitenkaan johtanut, joten odotimme vielä aikaan 10 minuuttia. Epson-paperin tapauksessa tämä ei kuitenkaan juuri auttanut, johtavuutta havaittiin nyt, mutta resistanssi oli jopa noin 30 MΩ. Tämä ei siis päässyt lähellekään edellisten materiaalien tasoa.

lämmitys

Tulostusnäytteen lämmitystä lämpölevyllä.

Tulostusmateriaalikokeen jälkeen voidaan todeta, että varsinkin AgIC:n omat materiaalit soveltuvat tarkoituksiimme hyvin. Ne ovat kuitenkin melko hintavia ja ne tulee tilata ulkomailta asti. Liiketoimintamme mukaan tarvitsisimme heiltä joka tapauksessa musteet ja materiaaleja voitaisiin varmastikin tilata suuria määriä kerralla hieman halvemmalla kuin yksittäisinä pikkutilauksina, joille kertyy nopeasti hintaa. Etuna on myös, että tulostettaessa saadaan heti valmis virtapiiri aikaan. Hyväksi vaihtoehdoksi nousi kuitenkin myös tavallisempi valokuvapaperi, jota saimme VTT:ltä. Tämä vaatisi lämmitystä, mutta huomasimme, että niinkin lyhyt aika kuin 10 minuuttia on riittävä. Lopulta materiaalin valinta on vaihtokauppaa halvemman hinnan ja ajan kanssa. Seuraavaksi haluaisimme vielä tarkentaa miten VTT:ltä saamaamme paperia voisi kuka vain saada käyttöön ja löytyykö vastaava tavallisesta kaupasta.

Työnjakoa ja suunnittelua

Kokoonnuimme tiimimme kanssa keskiviikkona 22.3. keskustelemaan työnjaosta tiimimme sisällä sekä suunnittelemaan loppukurssin aikataulua. Päädyimme lopputulokseen, että kaikkien tiimin jäsenten ei ole tarpeellista tai järkevää tehdä samoja asioita. Siispä sovimme että Olli ja Pasi keskittyvät enemmän ohjelmiston tekniseen toteutukseen ja Nicholas, Antti ja Rasmus panostavat enemmän tapaamisiin, suunnitteluun, tulostimen testaukseen, dokumentointiin ja bloggaukseen. Emme kuitenkaan lyöneet mitään rooleja lukkoon, vaan kaikki voivat halutessaan koodata, dokumentoida, suunnitella projektia tai muuten osallistua projektin kehitykseen oman fokuksensa lisäksi.

Tapaamisen aikana suunnittelimme myös lisää tapaamisia asiantuntijoiden kanssa, kuten kalvojen testaamista Alpi Rimpin kanssa ja uutta VTT-vierailua tällä kertaa enemmän painetun elektroniikan komponentteihin erikoistuneen asiantuntijan kanssa (ikävä kyllä tätä tapaamista ei lopulta saatu aikaan, koska tavoittelemamme asiantuntija ei kiireiltään ehdi meitä tapaamaan).

VTT-vierailu

Kävimme 20.3 maanantaina vierailulla VTT:llä, Kim Eiroman vieraana. Kim tutkii tulostettua elektroniikkaa, ja erikoistuu lähinnä erilaisten tulostustekniikoiden mahdollisuuksiin.

Kävimme Kimin kanssa läpi ensin projektimme tavoitteet, ja saimme sovelluksestamme hieman palautetta ja kehitysehdotuksia. Kim ehdotti meidän panostavan oman ohjelmamme kanssa siihen, että sillä saadaan tuotettua valmis piiri näppärästi muutamaa muokkailtavaa kompnenttia käyttäen, ja jonka voisimme lopullisessa esityksessämme itse tulostaa ja demota hyväksikäyttäen painetun elektroniikan vahvuuksia, kuten tulosteen taipuisuutta, muokkautuvuutta ja myös näyttävää kuviointia. Hän myös näytti meille kuinka itse käyttää esimerkiksi vektorigrafiikkaan perustuvaa Inkscape-ohjelmaa painettavan kuvan luontiin ja tarkasteluun.

Tapaamisen pääasia oli kuitenkin oppia itse tulostusprosessista mahdollisimman paljon, sillä tähän asti meillä oli vain hyvin pintapuolinen käsitys siitä miten erilaiset muste ja paperi kombinaatiot suhtautuvat toisiinsa. Kim näytti meille hyvän kalvosarjan VTT:n alan tutkimuksesta, ja selitti samalla miten mikäkin asia tulostusprosessissa toimii. Kävimme tässä läpi eri mustetyypit, printtipäät, mustetipan irrotusmekaniikat ja kohdemateriaalit. Nämä avasivat meille hyvin paljon sitä, miksi oma tulosteemme näytti esim. reunoista karkealta. Tämä johtui todennäköisesti tulostimemme tapauksessa ehkä hieman arvaamattomastakin tulostusliikkeestä ja voisimme jatkossa koettaa kiinnittää sen toimintaan enemmän huomiota. Kävimme myös läpi miten erityyppiset musteet reagoivat sintrauksessa (lämmitysprosessissa), joka meitä varsinkin omassa muste+paperi kombinaatiossa mietitytti. Käytännössä, jos paperi- tai kalvomateriaali ei ole ennalta kemiallisesti käsitelty siten, että musteen partikkelit liittyvät pinnalla yhteen, tulee tuloste lämmittää, jotta metallipartikkelit näin pääsevät yhdistymään yhtenäiseksi johteeksi.

Lopulta pääsimme tutustumaan VTT:n tulostelaboratorioon, ja näkemään miltä teollisen tason tulostepäät näyttävät verratuna omaan kotiprintteriimme. Saimme Kimiltä mukaan myös muutamaa eri tyyppistä tulostekalvoa johon he ovat onnistuneesti tulostaneet, sekä ison kasan valokuvapaperia jolle tulostusta voisi myös yrittää.

Kokonaisuudessaan vierailu oli äärimmäisen hyödyllinen, sillä alan oikeasti hyvin tuntevia ihmisiä ei ole kovin paljoa, ja Kim osasi selittää asiat todella hyvin ja järkeenkäyvästi meille. Vaikkei painetun elektroniikan tieteellisellä puolella varsinaisesti ole suoraa hyötyä projektillemme, se kuitenkin lisäsi yleistietämystämme ja laajensi kokonaiskuvaa erilaisten materiaalien suhteen.

Seuraavana vuorossa on kalvojen ja papereiden johtavuustestausta, jossa koitamme myös sintrata tulosteitamme jotka eivät ole aiemmin johtaneet sähköä.

rsz_20170320_152454

VTT:n tulostinlaboratorio.

Näkemyksiä opetusalan ammattilaisilta

Pääsimme sunnuntaina 19.3. haastattelemaan Tuorilan koulun rehtori Eija Hopeaa ja Askolan koulun opettaja Petri Hopeaa heidän näkemyksistään tuotteemme soveltuvuudesta nykyiseen peruskouluopetukseen. Molemmat kokivat projektimme kiinnostavaksi, mutta erityisesti Eija Hopea oli huolissaan pienten koulujen varallisuuden riittävyydestä tuotteemme hankkimiseksi. Hänen mielestään olisi hyvä, jos kunnan koulut voisivat keskenään varata tulostinta käyttöönsä tarpeen mukaan, koska jokaisella koululla ei ole varaa investoida omaan tulostimeen.

Petri Hopea taas ilmaisi, että elektronisten piirien suunnitteleminen itse ei ole pelkästään peruskoulun oppilaille liian vaativaa, vaan myös useimmille opettajille. Lisäksi hänen mukaansa elektroniikan opetus kuuluu nykyisessä peruskoulun opetussuunnitelmassa lähinnä vapaavalintaisiin teknisen työn opintoihin. Petri Hopea ehdotti, että sen sijaan että oppilaat suunnittelisivat piirit alusta alkaen itse, ohjelmistomme tarjoaisi erilaisia valmiita piirejä, joita oppilaat voisivat tulostaa ja liittää niihin tarvittavat komponentit itse. Näin voitaisiin korvata nykyisin käytössä olevat hintavat ja kiinteärakenteiset elektroniikan rakennussarjat jolloin oppilaat saisivat enemmän valinnanvapautta itse rakentamiensa piirien kanssa. Toimiakseen tämä edellyttäisi, että tulostetun piirin ja tarvittavien komponenttien yhteiskustannus olisi korkeintaan yhtä korkea kuin vastaavanlaisen piirin rakennussarjan hinta.

Esimerkki kouluissa käytetystä rakennussarja

FabLab-vierailu

Vierailimme perjantaina 17.3. Harald Herlin -oppimiskeskuksen tiloissa sijaitsevassa FabLabissa. Tapasimme siellä Solomon Embafrashin, paikallisen studio masterin, joka esitteli meille FabLabin toimintaa ja jolle me taas esittelimme omaa projektiamme. Hän oli innostunut projektistamme ja sen tarjoamista mahdollisuuksista erityisesti FabLabin puitteissa. Häntä kiinnosti minkälaisille pinnoille tulostimella voisi tulostaa ja minkälaisia lämpötiloja tuloste kestää sekä voisiko FabLabin elektronisten komponenttien jakelulaitetta käyttää yhdessä tulostettujen piirien kanssa. Lisäksi Solomon muisteli keskustelleensa viime vuonna Inkslayer-tiimin kanssa tulostetusta elektroniikasta osana heidän vastaavaa projektiaan ja eri vaihtoehdoista sen toteuttamiseksi.

fablab

Komponenttien jakelulaite

Solomon ehdotti, että veisimme tulostimen FabLabin avointen ovien päiville, jotta vierailijat pääsisivät kokeilemaan elektroniikan tulostamista ohjelmistoamme käyttäen. Aallon FabLab järjestää nykyään avoimien ovien päiviä joka toinen viikko, jolloin kuka tahansa pääsee kokeilemaan heidän laitteitaan. Se onkin hyvä tilaisuus saada alasta kuten rakentelusta kiinnostuneita hyvin erilaisia ihmisiä yhteen, joilla ei välttämättä ole mitään aiempaa kokemusta elektroniikan tai vaikkapa 3D-tulostimien kanssa työskentelystä, mutta joilla on varmasti monenlaisia omia näkemyksiä ja ideoita. Tätä kautta saisimme arvokasta palautetta tuotteemme toimivuudesta ja saisimme sille myös näkyvyyttä.