Musterlehrplan für Rhino

Dieser Leitfaden enthält Vorschläge und Anregungen für einen Rhino-Lehrplan.

Sehen Sie dieses Video video von Bob Koll über die Verwendung dieser und anderer Rhino-Lernressourcen.

HINWEIS: Die Trainingshandbücher der Stufe 1 für Rhino 6 und neuer haben verschiedentlich nummerierte Übungen und Seiten. Für die Versionen 5 und 6 klicken Sie auf den Link https://st6.ning.com/topology/rest/1.0/file/get/3847590154?profile=original

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1. Überblick
   1. Erste Schritte - Neu bei Rhino? Beginnen Sie hier.
2. Aufbau des Klassenzimmers
   1. Mindestausstattung Modellierung
   2. Dokumentation und Tutorials
   3. Herstellungsmaschinen
3. Konzept des Lehrplans
   1. Technische Kenntnisse (nach Qualifikation)
   2. Technische Eignung (Projektbasiert)
4. Ablauf der Designaktivitäten
   1. Design-Zyklus
   2. Organisation der Aktivität
   3. Gruppenarbeitsmodell
   4. Anpassung des Projekts
   5. Klassen mit unterschiedlichen Niveaus
   6. Bewertungsschlüssel
   7. Ideen für Designaufgaben
   8. **NEU** Beyond the Book **NEU** Bringen auch Sie Ihre Ideen hier ein
5. Unterrichtsmaterial
   1. Kenntnisbasierte Unterrichtseinheiten für 15 Wochen
   2. Design- und Herstellungsbasierte Unterrichtseinheiten
   3. Kurze Beispieleinheiten eines Lehrers
   4. Rhino-Aufgabenblatt eines Lehrers
   5. Möchten Sie Ihren Entwurf hier ebenfalls veröffentlichen?
   6. Zusätzliche wöchentliche Einheiten - Grasshopper, Scripting, etc…
6. Zusätzliche Hilfe für Lehrer
   1. Tipps und Tricks von Lehrern
   2. Artikel über Herstellungstechniken
      1. Import und Export von Modellen - Modelle aus/nach Google, 3dmax, Blender, CAM-Software, Skeinforge, Andere?
      2. Reparatur von Modellen für Rapid Prototyping - Übungen zur Reparatur von Dateien. Troubleshooting files for Rapid Prototyping - Ist das Modell geschlossen?
   3. Export vs. Import
7. Rhino in MINT-Wettbewerben
   1. First Robotics
   2. TSA
   3. TARC
   4. An welchen Wettbewerben nehmen Sie teil und welche Herausforderungen nehmen Sie an? Lassen Sie es uns wissen und wir veröffentlichen es.
8. Standard-Lehrmaterial
   1. STEM
      1. Purdue University STEM resources
      2. STEM - Weißbücher und Websites für Engineering
      3. Common Core Standards work sheets
      4. Common Core State Standards. Wählen Sie Ihren Status aus.
   2. Beglaubigungsschreiben über CAD-Kenntnisse
      1. Prüfen Sie Ihre Schüler für den Status als Zertifizierter Rhino-Anwender
      2. Wie werde ich Autorisierter Rhino-Trainer?
   3. Digitale Herstellung
      1. Fertigungskenntnisse nach dem in Oregon gültigen Standard

Dieser Lehrplan bietet Ideen und hilfreiche Vorschläge für Lehrer für Computergrafik, Entwurf, Design, Maschinenbau, Herstellung, 3D-Design und Kunst, die Rhinoceros® NURBS-Modellierung für Designer in ihr Programm aufnehmen möchten. Dieser Leitfaden enthält Ideen für einen Lehrplan sowie vollständige Beispiellehrpläne für 15 bzw. 10 Wochen. Sie können über diesen Lehrplan ganz nach Belieben verfügen und ihn Ihren individuellen Bedürfnissen anpassen. Der Leitfaden erleichtert Ihnen den Einstieg in den 3D-Modellierungsunterricht. Das Originaldokument ist im Microsoft-Word-Format als Download inbegriffen, falls Sie den Lehrplan individuell anpassen möchten (noch nicht als Einzeldownload erhältlich).

Rhino kann in nahezu jedem Lehrplan, der 2D-Layout oder 3D-Modellierung enthält, verwendet werden. In diesem Leitfaden finden Sie Aufgaben zur Design-/Problemlösung sowie Schritt-für-Schritt-Anweisungen zum Unterricht von NURBS-Modellierung.

Rhino ist ein ausgezeichnetes Design- und Visualisierungswerkzeug, das Sie auf den meisten Windows-Computern verwenden können. Es bietet sich an zur Erzeugung von Entwürfen und 3D-Bildern, für die andere CAD- oder Zeichenprogramme sehr lange brauchen oder sehr umständlich zu handhaben sind. Mit Rhino können Schüler Modelle schnell erzeugen, ohne zuerst wochenlang eingearbeitet werden zu müssen, damit Sie etwas entwerfen können, das präzise ist und realistisch aussieht. Viele Schüler können nach einer kurzen Demonstration und Anleitung in weniger als zehn Minuten bereits einfache Modelle erstellen.

Man kann damit aber weit mehr als nur modellieren. Ein in Rhino erstelltes Modell kann in anderen Programmen verwendet werden, um so das Projekt weiterzubringen. Schüler können z.B. ein Modell erzeugen und die Datei zum Prototyping mit einer CNC-Maschine, zur Herstellung oder dem Rendern exportieren, sodass es auf Websites, in Newslettern oder bei Präsentationen verwendet werden kann. Mit Rhino-Plug-ins wie Flamingo, Penguin und Bongo kann das Modell gerendert, illustriert und animiert werden. Außerdem können Modelle für die Verwendung in den meisten Design-, Render- und Animationssoftwares exportiert werden.

Die wichtigste Entscheidung für Lehrer ist die Wahl der Herangehensweise an den Rhino-Unterricht. Wir werden hier zwei Ansätze erläutern: mit Fokus auf technischen Kenntnissen einerseits und Fokus auf technischer Eignung andererseits.

Für den Aufbau des Klassenzimmers benötigen Sie die folgenden Produkte:

1. Software zum Modellieren, Rendern und Zeichnen
   1. Rhinoceros-Software
   2. GearGen http://rhino3du.ning.com/profiles/blogs/gear-gen-for-v5-v6
   3. BoltGen Download: Klicken Sie auf die Schaltfläche BoltGen
2. Dokumentation und Tutorials
   1. Rhino Stufe 1 - Handbuch und Modelle des Trainingsprogramms der Stufe 1.
   2. Benutzerhandbuch - Das neue Benutzerhandbuch der Version 5 mit Tutorials, Modellen und Hilfe.
   3. Tutorials des Benutzerhandbuchs - PDF-Hilfen und Modelle.
   4. Rhino Level 2 - Handbuch und Modelle des Trainingsprogramms der Stufe 2.
3. Programmieren mit Rhino
   1. RhinoScript - Anleitungen und Skripts zum “Programmieren” mit Rhino Visual Basic unter Rhino.
   2. Python Script - Anleitungen und Skripts zum “Programmieren” mit Python in Rhino.
   3. Grasshopper - Alles über die Drag&Drop-Programmierung mit Grasshopper in Rhino. → Grundlagen-Videos und -Tutorials zu Grasshopper finden Sie unten unter Punkt 2.

1. Herstellungsmaschinen
   1. Vinylschneider → Nehmen Sie einen Windows-Druckertreiber für Ihren Vinylschneider und schneiden Sie direkt mit Rhino.
      1. Rhino → VE LXI
      2. Rhino → Roland Stika oder Camm I
   2. Desktop-Laser → Nehmen Sie einen Windows-Druckertreiber für Ihren Laserschneider und schneiden Sie direkt mit Rhino.
      1. Rhino → Epilog Laser white paper
      2. Rhino → Vollspektrum-Laser basierend auf einer 40-Watt-Maschine; experimentieren Sie nach Bedarf.
      3. Rhino → Hurricane Laser
      4. Rhino → Laser Pro
      5. Rabbit Laser Leistungseinstellungen
      6. Rhino → Trotec-Laser
      7. Rhino → Universal-/Versa-Laser
   3. 3D-Drucker → Exportieren Sie Ihr geschlossenes Rhino-Modell als STL-Datei Modell muss 'hermetisch' sein.
      1. Rhino → Afinia / Up
      2. Rhino → Cube
      3. Rhino → DaVinci
      4. Rhino → MakerBot
      5. Rhino → RigidBot
      6. Rhino → Stratasys Dimension oder Uprint 3D-Drucker
   4. CNC-Router → 2D-Kurven = DXF-Export ↔ 3D-Modell = STL-Export
      1. Rhino → Shopbot - Partsworks 2D und 3D
      2. Rhino → CNC Shark - VCarve Pro und Cut 3D
      3. Rhino → Andere Router-Software
   5. CAM Computer Aided Machining → 2D-Kurven = DXF-Export ↔ 3D-Modell = IGS- oder STL-Export
      1. Rhino → MadCam MadCam ist in Rhino voll integriert
      2. Rhino → RhinoCAM RhinoCAM ist in Rhino voll integriert.
      3. Rhino → GibbsCam Gibbs kann Rhino-3DM-Dateien direkt öffnen.
      4. Rhino → Mastercam Mastercam kann Rhino-3DM-Dateien direkt öffnen.
      5. Andere CAM-Software
   6. CNC-Plasmaschneider → als DXF-Dateien exportierte 2D-Kurven können mit Plasmaschneider-Software geöffnet werden.
      1. Rhino → Forest Scientific catalog. Equipment und Rhino-Software
      2. Rhino → Plasma Cam
      3. Rhino → Techno Plasma
      4. Rhino → Torchmate CNC
      5. Rhino → TruCutCNC
2. Allgemeine Add-ons
   1. Grasshopper Klicken Sie auf die Links für Galerien und Tutorials zum 'abspielen'.
      1. Ansehen: Wendeltreppe
      2. Ausführen: - Erstellen Sie nach dem Video zwei Treppen: eine gerade Treppe und eine Wendeltreppe.
      3. Ansehen: 3D-Puzzle mit Grasshopper
      4. Ansehen: Einführung in Grasshopper Von Grund auf. Immer noch empfehlenswert.
   2. Bongo - Wenn Sie auch die Animation von Objekten unterrichten möchten
   3. Flamingo nxt - Einfaches Rendern in Rhino
      1. Ansehen: Flamingo nXt Grundlagen Teil 1
      2. Ansehen: Flamingo nXt Grundlagen Teil 2
   4. Brazil - High-End-Rendering in Rhino
3. Weitere nützliche Werkzeuge
   1. Realplayer - Laden Sie YouTube- und andere Videos zur Verwendung im Klassenzimmer herunter. Dies ist besonders dann wichtig, wenn in der Schule YouTube, Vimeo etc. gesperrt ist.
   2. Inkscape - Ein kostenloses Vektor-Zeichenprogramm mit zahlreichen Werkzeugen. Weitere Infos auf der Website “Rhino in Education”: Rhino In Education, Tutorials
   3. Paint.net - Ein kostenloses Zeichenprogramm zur Bitmap-Bearbeitung.

Bei der Fokussierung auf technische Kenntnisse lernen Sie die NURBS-Modellierung unter Verwendung von Rhino. Vorausgesetzt wird eine strukturierte Annäherung an das Lernen. Die Befehle und Techniken werden täglich vorgestellt und geübt. Der folgende Musterstundenplan basiert auf der Verwendung des Rhino-Trainingshandbuchs der Stufe 1. Die Schüler lernen zuerst die meisten der in Rhino verfügbaren Befehle und beginnen dann ihre Designprojekte. Der Stundenplan kann angepasst werden, so dass die Grundlagen von Rhino in vier bis sechs Wochen behandelt werden.

Bei diesem Ansatz soll das Programm mit einigen wenigen Projekten gelehrt werden. Er erfordert einen strukturierteren Klassenunterricht zum Erlernen der Software, wobei den Schülern breit gefächerte Fähigkeiten zur Realisierung von Projekten gelehrt werden.

Beispielstundenplan

Bei der technischen Eignung geht es um die Benutzung von Rhino als Werkzeug. Die Schüler lernen dabei nur die Befehle, die sie beim Fertigstellen eines Projekts benötigen. Es werden so nur die am häufigsten verwendeten Befehle und Techniken vorgestellt. Andere Befehle werden je nach Bedarf gelernt.

Bei diesem Ansatz werden die Schüler an mehreren Projekten beteiligt und lernen die Verwendung von Rhino während der Bearbeitung ihrer Aufgaben. Der folgende Beispielstundenplan stellt die häufigsten Befehle vor, die Schüler für das Modellieren von Objekten benötigen. Es gibt fortgeschrittene Werkzeuge, mit denen sie größere Präzision und Genauigkeit in ihren Entwürfen erhalten können, die wir jedoch erst später erörtern werden.

Für die Vorführung der für ein Projekt wichtigen Befehle bedarf es nur rund 5 Minuten. Die Gesamtzeit zum Erlernen von Rhino kann so zwischen zweieinhalb Wochen und drei Monaten betragen. Wenn die Schüler einmal gesehen haben, wie es funktioniert, können sie üben und mit jedem neuen Werkzeug weitere Entwürfe erzeugen. Es ist wichtig, dass die Schüler nicht nur die Entwürfe erstellen, die ihnen aufgetragen wurden, sondern auch ihre eigenen erzeugen dürfen.

In den ersten Wochen ist es sicher sinnvoll, neben dem Rhino-Unterricht einige Stunden der Bedienung von Herstellungsmaschinen und den entsprechenden Sicherheitsmaßnahmen zu widmen. Die ersten Projekte könnten sich z.B. auf die verschiedenen Herstellungstechniken konzentrieren und den Schülern so einen Einblick verschaffen, wie die Maschinen funktionieren.

Bei diesem Ansatz lernen die Schüler in den ersten zwei Wochen eine Vielfalt von Befehlen kennen und können sehr schnell mit der Modellierung beginnen. Wenn Sie diesen Ansatz verfolgen möchten, sollten Sie das Rhino-Trainingshandbuch der Stufe 1 als Referenz nehmen. Das Rhino-Benutzerhandbuch bietet ebenfalls Tutorial-Modelle, die auf die Einführungstutorials unten aufbauen.

Arbeitsablauf des Designprozesses (ideal für Gruppen von zwei Schülern)

Unumstößliche Deadlines sind als Teil der Rahmenbedingungen für die Entwicklung und Beendung des Projekts anzusehen.

Alle Beispielaufgaben basieren auf folgendem Rahmenformat:

1. Problemdarlegung — Geben Sie den Schülern ein Szenarium und eine Aufgabe vor, die zu lösen ist.
2. Einschränkungen/Parameter — Dinge wie verwendete Materialien, Zeit, Kosten, Begrenzungen der Designlösung und andere Informationen, die den endgültigen Entwurf beeinflussen.
3. Brainstorming-Lösungen — Skizzenhafte, von Hand gezeichnete Ideen. Geben Sie eine Mindestanzahl vor.
4. Auswahl der besten Lösung — Die Auswahl sollte begründet werden.
5. Entwicklung/Herstellung/Abschluss der Idee — Lassen Sie die Schüler in dieser Phase “einfach mal machen”.
6. Test/Auswertung der Lösung — Analyse des Designs und Schlussfolgerungen.
7. Neuentwurf/erneutes Testen, wenn möglich — Zeitaufwändig, aber eine wertvolle Erfahrung.
8. Präsentation — Vorstellung der fertigen Aufgabe vor der Klasse.

Drei Design-Zyklen

• Zeigen Sie Beispiele ähnlicher Produkte.
• Suchen Sie Online-Videos von Ingenieurskonzepten.
• Versuchen Sie, Elemente unterschiedlicher Formen, Materialien und Größen miteinzubeziehen.
• Suchen Sie online nach Beispielbildern.
• Bauen Sie Ihre Projekte auf Objekten auf, die die Schüler besitzen.

Im Ingenieurwesen ist die Arbeit im Team und die Zusammenarbeit des Teams mit anderen Teams unabdingbar. Diese Arbeitsformen können im Klassenzimmer auf verschiedene Arten repräsentiert werden. Im Folgenden zwei Beispiele:

• Teamarbeit als Teil eines Klassenprojekts. Die verschiedenen Teams arbeiten an unterschiedlichen Teilen des Designs.
• Teamarbeit als Teil eines schulübergreifenden Projekts. Jede Klasse ist ihr eigenes Team und arbeitet mit Teams aus anderen Schulen zusammen an einem Projekt.

Eine effektive Vorgehensweise, um den Schülern Einblicke in den Designprozess zu gewähren und sie gleichzeitig in technisch anspruchsvollere Projekte einzubinden, ist die Verwendung eines Modells, das aus Komponenten besteht. Jeder Schüler kann so ein oder mehrere Teile modellieren. Dieser Teil wird entweder als neuer oder verbesserter Teil des fertigen Modells kopiert oder neu konzipiert. Dieser Teil wird dann mit den Teilen anderer Studenten zusammenmontiert, um das Modell fertigzustellen. Dies ist für die Schüler lehrreich und unterhaltsam zugleich. Zudem ist es eine gute Methode, um die Komplexität von Projekten zu kontrollieren.

Wenn ihre Schüler unterschiedliche Erfahrung im computergestützten Design haben - von Grundkenntnissen bis fortgeschrittenen Fähigkeiten - werden Sie die Klasse in Gruppen unterteilen müssen. Schüler mit ähnlichen Erfahrungen bilden dabei eine Gruppe und arbeiten als Team zusammen. Schüler können in unterschiedliche Stufen unterteilt werden — Anfänger, Fortgeschrittene, Profis. Das Beispiel unten stützt sich auf den Flaschenentwurf (siehe Beispielaufgaben). Das Mindestziel für jede Gruppe wird in folgender Tabelle angezeigt:

Dieser Bewertungsschlüssel soll den Schülern als Vorgabe dienen, was von Ihnen erwartet wird und wo die kritischen Punkte in der Projektentwicklung liegen. Er reflektiert die Einstellung des Lehrers hinsichtlich der Spitzenleistung. Der Notenschlüssel ist folgendermaßen interpretierbar: 4.0=Sehr gut, 3.0=Gut, 2.0=Befriedigend, 1.0=Ausreichend, 0.0=Ungenügend. Nach diesem Schlüssel können halbe Punkte als plus oder minus interpretiert werden. Die Bewertungsskala ist in Gruppen mit verschiedenen Abschnitten unterteilt, die auf unterschiedliche Projekttypen anwendbar sind:

• Gruppe A - Projekt
  1. Prozessplanung - Alle Projekte
  2. Zeitrahmen - Alle Projekte
• Gruppe B - Dokumentation
  1. Genauigkeit der Abmessungen und Skizzen
     1. Bemaßung
     2. Skizzendetails
  2. 2D-CAD-Zeichnung
  3. 3D-Darstellung
     1. Genauigkeit des Modells
     2. Ansichten und Repräsentation
• Gruppe C - Herstellung
  1. Sicherheitsüberprüfung und Vorabinspektion
  2. Herstellung
  3. Inspektion
  4. Präzision der Teile und Funktion
• Gruppe D - Abschlusspräsentation des Projekts
  1. Schriftlich
  2. Mündlich

Eine der besten Methoden zur Rhino-Schulung ist die Modellierung echter Objekte aus dem täglichen Leben. Ermuntern Sie Ihre Schüler, ein Objekt in mehrere Modellierungsoperationen zu unterteilen und dann mit Präzision auszuführen. Im Folgenden finden Sie einige Beispiele für Ihre Schüler zur Übung:

1. Alaska STEM Website
2. Washington State STEM Website
3. Oregon State Stem
4. RhinoFabLab GulfStream Middle School Video - Fertigung in den Schulen
5. Engineering is Elementary - Engineering is Everywhere Website