Team Chamäleons

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Allgemein

In der Projektwoche MedtechDIY soll den Studierenden der Hochschule Luzern Technik und Architektur der Ansatz des Do It Yourself (DIY) näher gebracht werden. Es werden Basistechniken zum Herstellen von Prototypen erlernt und im FabLab Luzern vor Ort der Umgang mit Lötkolben, Lasercutter und 3d-Drucker vorgestellt. Dies soll in einem sehr freien Rahmen und durch viele Experimente geschehen um den Studierenden ein vielseitiges Skillset und einen breiteren Inspirationshorizont zu ermöglichen. Das Wichtigste was in der Projektwoche vermittelt wird, ist, dass die meisten Skills selbst erlernt werden können und durch tüfteln, scheitern und neu versuchen faszinierende Ideen zum Leben erweckt werden können.

Teammitglieder

Wir sind die Chamäleons. Wir sind vielseitig einsetzbar und passen uns unseren Aufgaben an.


                                                                              v.l.n.r

Majuran Chandrasegaran

Studiengang: Medizintechnik

Kim Lieball

Studiengang: Medizintechnik

Olivier Soland

Studiengang: Maschinenbau

Lukas Moser

Studiengang: Medizintechnik

Theorie

FabLab

Fablab ist ein Begriff für ein globales Netzwerk an Werkstätten welche einem ermöglichen Ideen zu verwirklichen und sich gegenseitig zu inspirieren. Das Fablab auf dem Campus der HSLU ist ein open Space in welchem auch Personen welche nicht an der Hochschule sind, an ihren Projekten arbeiten können. Dazu können sie auf die vielfältige Auswahl an Werkzeugen, Materialien und Maschinen zugreifen (unter Aufsicht). Neben verschiedenen 3D-Druckern beherbergt das Fablab auch einen Lasercutter mit welchem einfache Holzkonstruktionen einfach ausgeschnitten werden können.

DIY in Biotechnologie

Das Akronym DIY steht für Do it yourself oder im weiteren Sinne für Do it together (DIWO = Do it with others). Es beschreibt eine Herangehensweise welche sich durch selbständiges beibringen eines Themas und der individuellen Herstellung von Objekten auszeichnet. Dass sogar Medizinische Technologien selbst entwickelt werden können zeigt die Bewegung der Biotechnologie Hacker. Mit Sensoren, Computerprogrammen und Elektronik können auch zu Hause kleine Labors selber gebaut werden. Durch den Austausch über das Internet und die vielen 3D Vorlagen welche kostenfrei heruntergeladen werden können, hat die Bewegung Potential für eine Revolution.

Hackteria

Hackteria ist ein Netzwerk von Personen welche DIY in der Biologie anwenden. Dabei sind die Schwerpunkte vor allem Kunst, Design und interdisziplinäre Kooperationen. Hackteria ist eine globale webplattform, welche als Wiki, Wissen von verschiedenen Personen, anderen zur Verfügung stellt.

Arduino

Arduino ist ein Mikrocontroller mit welchem es dem Anwender einfach ermöglicht werden soll, einzelne elektronische Komponenten zu steuern und komplexere Systeme zu schaffen. Es basiert auf der Programmiersprache C und wurde für den Anwender weiter vereinfacht. Entwickelt wurde es, um Kindern und Jugendlichen Schaltkreise und allgemein die Elektronik näher zu bringen und ihr Interesse zu wecken. Es gibt unzählige Anleitungen zu Projekten im Internet und die Community wächst immer weiter. Ein mini Computer mit viel Potenzial.

Inputs

Arbeit mit dem Hackteria Wiki

Zu Beginn der Woche haben wir einen kurze Einführung ins Hackteria bekommen. Für die Dokumentation zeigte Marc uns wie man eine Seite erstellt, Bilder hochlädt und Videos einfügen kann.

Vortrag Urs Gaudenz

Urs Gaudenz hat am Montag Nachmittag seinen Werdegang und die DIY Community durch persönliche Erfahrungen vorgestellt. Wir haben einen vertieften Einblick in die Vielfältigkeit der Ideen erhalten. Eindrücklich war auch zu sehen, wie viele OpenSource Internetseiten sehr nützliche Anleitungen und Downloads für alle möglichen Projekte der breiten Öffentlichkeit zur Verfügung stellen. Dass dies das Potential für eine Revolution hat, davon ist er überzeugt. Weiterhin erzählte er uns wie sich die Technologie weiterentwickelt. Mit dem 3D-Drucker kann man heute die gezeichneten Unterlagen schnell in die Realität umsetzen.

Vortrag Paula Pin

Paula Pin gab uns eine Einsicht in ihre Arbeit als Forscherin und künstlerische Aktivistin. Sie hat sich schon sehr viele technologische Themen selbst beigebracht und bringt sehr viel Erfahrung aus dem DIY Bereich mit. Wer gerne mehr über die unbeschreibliche Vielfalt an Projekten wissen möchte, kann sich über ihre eigene Website informieren: [1]

Vortrag Christian Gehringer

Christian Gehringer hat uns am Mittwoch Nachmittag von seinen Erfahrungen & Erlebnissen erzählt, die er im Forschungsbereich in einem Labor in Gabon gesammelt hat. Dabei ging es um die Forschung an parasitären Blutwürmern. Er beschrieb die Ausgangslage und wie sie verifizieren konnten, dass in den Würmern immer Bakterien hausen, was darin resultiert, dass sie mit Antibiotika behandelt werden können. Des weiteren erzählte er von seiner Arbeit mit einem Kinderkrankenhaus in Südafrika, welches während Perioden von Stromausfällen eine höhere Anzahl Patienten im Kindesalter behandeln musste. Um sowohl Korrelation als auch Kausalität zu bestimmen half ihm bei der Statistischen Auswertung Twitter. Diese kreative Lösung der Datenerhebung resultierte daraus, dass die Stromgesellschaft die Protokolle der Daten von Stromausfällen nicht veröffentlichen wollte.

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Skill Share:

SkillShare & Gruppe Wann Ort
DIY-MedTech - Pumpspeicherkraftwerk erklären Mittwoch 09:15 Fablab
DIY-MedTech - ESP erklären Mittwoch 09:15 Fablab
DIY-MedTech - Schlössli knacken Mittwoch 10:15 Fablab
DIY-MedTech - "Female" pleasure ANATOMY Mittwoch 10:15 Fablab
DIY-MedTech - Kartenspiel Mittwoch 11:15 Fablab
DIY-MedTech - Aufbau Arduino Mittwoch 11:15 Fablab

Kartenspiel des MedTech-Studiengangs

Das Kartenspiel hat Ähnlichkeiten mit Uno, wird allerdings mit Pokerkarten gespielt und ist etwas komplexer.

Vorbereitung:

Zu Beginn des Spiels erhält jeder Spieler 3 verdeckte Karten, welche weder er noch andere kennen. Danach erhält jeder Spieler 3 offene Karten, welche für jeden sichtbar auf dem Tisch liegen müssen. Ausserdem erhält jeder Spieler 2 Handkarten, welche nur er kennen sollte. Das Spiel funktioniert mit 2-5 Spielern pro Pokerkartendeck (52-Karten). Ziel des Spiels ist es keine Karten mehr zu haben.

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Durchführung:

Zu Beginn des Spiels dürfen alle Spieler ihre 4en in die Mitte werfen und neue Karten ziehen. Danach dürfen alle Spieler ihre Handkarten und offenen Karten austauschen, wobei die besten Karten offen hingelegt werden sollten, da die Gegner verhindern wollen das man diese legen kann. Sind die offenen Karten hoch, können die Gegner nicht kontern oder verhindern das man Karten ablegt. Es beginnt der Spieler links neben der Person welche die letzte 4 geworfen hat und danach geht es im Gegenuhrzeigersinn (der Ohrfeige nach) im Kreis herum. Während des Spiels werden der Reihe nach Karten auf den Stapel in der Mitte gelegt. Dabei müssen die Karten grösser oder gleich der Karten auf dem Stapel sein. Es ist dabei jedoch unwichtig wie viele gleiche Karten zusammen auf den Stapel gelegt werden, der nächste muss einfach wieder 1-4 Karten legen. Liegen 4 gleiche Karten (Bsp: König von Herz, Karo, Kreuz und Schaufel) direkt aufeinander oder sind nur durch eine oder mehrere 3 voneinander getrennt (Spezialregel), wird der ganze Stapel in der Mitte aus dem Spiel entfernt. Kann jemand mit seinen Handkarten nicht auf die Karte auf dem Stapel legen, muss der Stapel in der Mitte der Person in die Hand gegeben werden und sie spielt von da an mit diesen Karten zusätzlich zu jenen welche sie bereits besessen hat. Immer wenn eine Person weniger als 2 Karten in der Hand hat, muss sie sofort die Hand auf 2 ergänzen mit Karten vom Nachziehstapel. Ist der Nachziehstapel aufgebraucht und man hat keine Karten mehr in der Hand darf man mit den offenen Karten, welche vor einem auf dem Tisch liegen, spielen. Dabei müssen die Karten jedoch für alle sichtbar auf dem Tisch liegen bleiben. Kann man keine dieser Karten auf den Stapel in der Mitte legen, nimmt man diesen auf. Dabei darf man zudem Eine (oder wenn sie gleich sind mehrere) der offenen Tischkarten ebenfalls aufnehmen. Nun müssen die Handkarten zuerst wieder gespielt werden, bevor man seine offenen Tischkarten spielen kann. Hat man keine Handkarten oder offenen Karten mehr, dürfen die Verdeckten gespielt werden. Dabei müssen die Karten einzeln auf den Stapel gelegt werden, (wenn man an der Reihe ist) , wobei auch der Spieler selbst nicht wissen darf welche Karte auf den Haufen geworfen wird. Hierbei erfährt man gleichzeitig mit den anderen Mitspielern zusammen, ob die Karte gelegt werden darf oder nicht. Passt die Karte nicht, muss der gesamte Stapel auf die Hand genommen werden.

Spezialregeln:

Karten:

2 = Reset = kann auf jede Karte gelegt werden und der nächste an der Reihe darf jede Karte legen welche er möchte.

3 = Spiegeln = kann auf jede Karte gelegt werden und wird zur letzten gelegten Karte (werden mehrere 3er miteinander gelegt gelten sie als 1 Karte) (wird erneut eine 3 gelegt wird diese erneut zur Karte welche vor den 3en gelegt wurde)

7 = Tiefer = der nächste an der Reihe muss eine 7 oder tiefer als 7 legen. Danach geht es normal weiter.

8 = Auslassen = der nächste an der Reihe wird übersprungen (werden mehrere gelegt werden mehrere ausgelassen wobei man sich selber niemals auslassen kann)

9 = Richtungswechsel = werden mehrere gelegt wird mehrmals die Richtung gewechselt (Mit 2 Spielern hat diese Karte keine Bedeutung)

10 = Burzzen = kann auf jede Karte gelegt werden ausser auf die 7. Der Stapel in der Mitte wird aus dem Spiel entfernt und man darf auf den neuen Stapel die ersten Karten legen.

Wird mit mehr als einem Deck gespielt kann am Anfang entschieden werden ob man mit der Regel "Werfen" spielen möchte. Werfen = wenn man ein 4er Set Komplettieren kann darf man Burzzed rufen bevor der nächste seine Karten auf den Stapel gelegt hat. Dann darf die Person seine Karten auf den Stapel legen, den Stapel aus dem Spiel entfernen und einen neuen Stapel beginnen. Danach geht es von der neuen Person her normal in der Richtung weiter welche vor dem Burzz gespielt wurde.

Lektion

Die Lektion wurde in der Mensa mündlich durchgeführt um möglichst vielen die Teilnahme zu ermöglichen. Wir hatten 5 Decks Karten mitgebracht von welchen wir 2 zusammengemischt haben. Nach der Erklärung wollten alle sofort spielen um das Wissen zu festigen und wie es schien hatten alle ihren Spass daran.

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Projekte

Hack 0: Muscle Spiker Shield

Benötigtes Material

Über die Website backyardbrain [2] kann man das ganze Set kaufen. Das Set enthält alle Komponenten wie Widerstände, Transistoren etc. sowie die die Platine um den Shield zu bauen. Ausserdem sind auch die Elektrodensonde und deren Anschluss im Paket vorhanden. Man muss sich nur noch ein Arduino Uno organisieren um das Ganze ansteuern zu können. Im Medtech DIY hat es mehrere Arduinos vorrätig und man konnte sich dort bedienen.

Vorgehensweise

Im Hack 0 haben wir unsere Fähigkeiten im Löten erlernt/ erfrischt. Dabei erhielten wir einen Muscle Spiker Set und konnten alle Komponenten auf den vorgegebenen Platine montieren und löten. Das Produkt haben wir dann mit einen Arduino UNO zusammen gesteckt. Die Elektroden konnten wir an Olivier Soland heften und mit dem vorgegebenen Programmcode, welcher von der Website backyardbrains [2] für den Muscle Spiker Shield bezogen werden kann, konnten wir so unsere Aktionspotenziale in den Muskeln am Unterarm qualitativ messen und über eine LED Anzeige ausgeben. Die Messungen konnten wir über einen Plot visuell darstellen.

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Zudem wurde zur Funktionsüberprüfung ein Lautsprecher an das Muscle Spiker Shield angeschlossen, sodass die Aktionspotenziale der Muskeln akustisch hörbar waren (wenn auch nur sehr leise). Auf der Webseite Backyardbrains konnten verschiedene Experimente zum Muscle Spiker gefunden und ausprobiert werden.

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Erkenntnisse/Probleme beim Hack 0

Das Löten selber fing ohne Probleme an und war den meisten im Team schon geläufig. Wir hatten leider im letzten Schritt beim Schneiden der Pins zu viele davon abgeschnitten. Wir mussten desshalb einige Komponenten, welche die In- und Outputpins waren, wieder entfernen und ersetzen. Dies erwies sich als sehr schwierig, da unsere Ablötpumpe nicht den ganzen Lötzinn entfernen konnte und so die Löcher auf der Platine noch verschlossen waren. So konnten die neuen Komponenten nicht direkt wieder eingesetzt werden. Wir mussten mit viel Improvisation die Platine neu bestücken. Dazu wurden kleine Drahtstücke erhitzt und durch die Löcher gestossen. So wurden diese wieder frei und die neuen Komponenten konnten eingesetzt werden.

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Hack 1: Human to Human Interface (SadoMaster5000)

benötigtes Material

  • 5 Jack Buchsen
  • Chinesisches Akupunkturgerät
  • 2 Kabel
  • Muscle Spiker Shield
  • Arduiono Uno

Vorgehensweise

Der SadoMaster 5000 basiert auf der Grundidee eines erweiterten Muscle Spiker Shield. Dieses wird kombiniert mit einem chinesischen Elektroakupunkturgerät. Statt den alten Stecker um die Elektroden anzuschließen wurden Jack-Buchsen angelötet und angebracht. Zusätzlich wurde zwischen der Batterie und der Platine des Gerätes zwei Litzen dazwischen montiert und aus der Kunststoffabdeckung hinaus geleitet. Die zwei Litzen können mittels Pins in zwei Buchsen auf dem Muscle Spiker Shield eingesteckt und dadurch mit dem Relais verbunden. So lässt sich mittels Signal vom Muscle Spiker Shield das Elektroakupunkturgerät steuern. Wenn nun also ein Mensch an das Muscle Shield angeschlossen wird und eine Muskelkontraktion gemessen wird, gibt das Elektroakupunkturgerät durch schalten des Relais, auf fünf Buchsen eine Spannung und einen Strom aus. Werden dort ebenfalls Versuchsobjekte, wie zum Beispiel Mitstudierende, angeschlossen, können deren Gliedmaßen kontrolliert werden.

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Erkenntnisse/Probleme aus dem Hack 1

Das Demontieren des Elektroakupunkturgerätes war sehr einfach. Die Schaltung zu verstehen war etwas schwieriger. Es war etwas reverseengineering nötig. Wie sich zeigte, braucht es um Muskeln anzusteuern keine hohe Spannung, sondern hohe Ströme. Diese erzeugt das Akupunkturgerät durch 7 Spulen. Das Elektroakupunkturgerät ist auf chinesisch beschriftet, weshalb wir ausprobieren mussten um zu erfahren, welcher Potentiometer für Auftretensintervall, Frequenzdauer etc. zuständig ist. Je nach Stärke ist es sogar möglich Schmerzen zuzufügen.

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links: Lukas als Signalauslöser

rechts: Majuran als Signalempfänger

Hack 2: HydroMaster5000

benötigtes Material

  • Gleichstrommotor
  • Ritzel
  • grosses Riemenrad
  • Riemenband
  • Wasserrad 2-Teilig (3D-Druck) [4]
  • Welle
  • 2 Kugellager
  • Box aus MDF (Holz)
  • 2 Litzen
  • Led
  • div Hülsen (3D-Druck)
  • div Kleinmaterial

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Vorgehensweise

Die erste Überlegung war es wie wir den gewünschten Motor mit dem Wasserrad aus dem Internet verbinden sollen. Schnell kam man darauf Ritzel zu verwenden und man fand auch passende in der Werkstatt. Um ein besseres Moment zu generieren wollten wir jedoch das eine Ritzel vergrössern. Dazu verwendeten wir CAD und einen 3D-Drucker. Weiter wurde überlegt wie die Aufhängung des Sytstems aussehen sollte und man beschloss das ganze in einer Box zu verwirklichen, wobei das Wasserrad der einzige Gegenstand ist, welcher ausserhalb der Box montiert wird. So kann das System vor dem Wasser besser geschützt werden und man hat gleichzeitig eine Stütze für die Welle. In die Wand der Box wurde ein Loch gemacht um die Lager zu befestigen. Leider hatten wir an vielen orten ein Problem mit der Grösse der Welle und der Grösse der Löcher der Teile. So mussten wir einige Hülsen mit einem 3D-Drucker schaffen um die grossen Lücken zu schliessen und Unwucht zu vermeiden. Mit allen Gegenständen installiert und nach einigen ersten Tests tüftelte man daran wie man die generierte Energie nutzen kann.

Erkenntnisse/Probleme beim Hack 2

Zuerst war unser Wasserrad zu klein und konnte die Kraft welche auf es wirkte nicht effektiv in Rotation umwandeln. Das Moment um das System in Drehung zu versetzten war mit dem alten Rad zu klein. Auch hatte das System zu viel Reibung und der Motor selber war sehr schwer anzudrehen. Wir haben ein grösseres Rad gedruckt und mussten deswegen auch einige Hülsen neu machen. zusätzlich ersetzten wir den Motor durch einen mit weniger Reibung von der Firma Maxon und sorgten dafür das die Achse weniger verkanntet und durch die Box besser gehalten wird. Dies wurde mit kleinen Kugellager gelöst. Da der Maxon Motor etwas kleiner war als der Alte musste auch die Halterung angepasst werden.

Auch beim 3D-Drucken konnte einiges gelernt werden. Es konnte festgestellt werden, dass wenn Hülsen oder Röhren gedruckt werden, der Innendurchmesser sich leicht zusammen zieht. Es muss also immer ein etwas grösserer Durchmesser gewählt werden. Ausserdem ist es sehr wichtig zu entscheiden, welchen Drucker man verwendet. Für höhere Präzision ist der Multimaker 2+ zu empfehlen.

Ein weiters Problem bestand darin das die Box nicht sonderlich dicht war, was unseren elektrischen Motor etwas in Bedrängnis brachte weil Wasser ins Innere eindrang. Deswegen wurden an allen Kanten mit Heissleim verschlossen um möglichst eindringendes Wasser zu verhindern. Silikon würde allerdings besser funktionieren.

Weiter tauchte das Problem auf das der Motor durch die Drehzahl eine zu tiefe Spannung liefert. Ausserdem ist die Spannung nicht konstant genug, um eine LED zum Leuchten zu bringen. Sie flackert lediglich hell. Mit der schwächsten LED, etwas reflektierendem Papier und Heissleim konnte die LED erweitert werden um die Leuchtkraft zu verstärken.

Durch verschiedene Versuche konnte gezeigt werden, dass der Anströmungswinkel, der Volumenstrom und die Fallhöhe die Drehgeschwindigkeit des Wasserrades beeinflussen und somit die Spannung die erzeugt wird etwas reguliert werden kann.

Wir sind zuversichtlich das das Wasserrad in fliessenden Gewässern genug Strom produzieren würde.

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Rückblick und Fazit

Tüfteln

Mit vielen Ideen und den vielseitigen Möglichkeiten des Fablabs wollten wir alle zur Verfügung stehenden Maschinen und Geräte ausprobieren. Die Weiterentwicklung unserer Prototypen wurden durch eine Vielzahl von 3D gedruckten Teilen passend gemacht und erweitert. Der Lasercutter wurde für Statische Bauteile verwendet. Mit unseren drei Hacks haben wir schlussendlich durch Löten, 3D-Druck, Lasercutting, Leimen, Verschrauben, Pressen, Schleifen, Stecken und vielen weiteren Herstellungs- und Bearbeitungstechniken das ganze Fablab nutzen können.

Die Vielzahl an Möglichkeiten ermöglichte es uns sehr kreative Lösungsansätze schnell umzusetzen und wir hatten sehr viel Spass am ausprobieren von Ideen.

Teamarbeit

Das Team hat von Anfang an sehr harmonisch interagiert und zusammengearbeitet. Es gab keine teaminternen Probleme. Vorwissen, neue Ideen und Interessen wurden ausgetauscht und grössere und kleinere Projekte zusammen erarbeitet. So konnten alle voneinander profitieren und neue Lösungsansätze schnell durchdacht werden. War eine saugeile Truppe :D.

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verwendete Ressourcen

Anleitung Muscle SpikerShield: [2]

Programmcode Hack0 + weitere Informationen: [3]

Programmcode Hack1 + weitere Informationen: [4]

Muscle SpikerShield auf Backyardbrains: [5]

Vorlage für Wasserrad von Thingiverse: [6]

Präsentation

File:Team Chamäleons Präsentation.pdf