Picaxe-projekti: Peltier-toiminen arkku, osa 3 - Kotelointi

Viimeistä viikkoa viedään ja kylmä hiki alkaa pikkuhiljaa kirpoamaan otsalle sähkötyön suhteen. Huhtikuu oli melkoista huisketta, joten blogin kirjoittaminen jäi vähälle. Niinpä alla olevista kuvista ensimmäiset ovat huhtikuun puolesta välistä, eivät onneksi tältä viikolta. Kertaillaanpa kuitenkin vähän. Olimme työstäneet liimalevyjä sähkötyön koteloa varten. Aiemmin olimme suunnitelleet toteuttavamme piknik-korin mutta jokin aika sitten luovuimme ajatuksesta, ja päätimme  tehdä peltier-toimisen viilentävän arkun. Ensimmäiset suunnitelmat puun taivuttamisesta koteloksi olivat turhan haastavia ja mielestämme tärkeintä tässä projektissa oli oppia uutta picaxesta, digitaalitekniikasta ja mikrokontrollerien ohjelmoinnista, ei niinkään puun työstöstä. Luonnollisesti päätös korin muuttamisesta arkuksi oli syntynyt jo ennen liimalevyjen työstöä. Sovimme myös, että Paula integroisi oman CNC-projektinsa sähkötyöhömme.

Käytimme levyjen materiaalina paljon ylijäämäpuita, jonka lisäksi käytetty koivu oli melko huonolaatuista. Toisaalta runsaat värivaihtelut loivat oman hienon persoonallisen lisänsä arkun ulkonäköön. Korosta sitä, mitä et pysty peittämään. Niinpä mekin ladoimme tarkoituksella kaikki ne soirot yhdeksi levyksi, joissa oli eniten värivaihtelua. Työstimme kaikki levyt yhdellä kertaa. Kun levyt olivat valmiita, hioimme ne ja katkaisimme arkun sivujen levyt määrämittaansa ja liimasimme ne koteloksi. Kansi ja pohja jätettiin vielä myöhemmin työstettäväksi. 

Levyjen suuret sisäiset jännitykset aiheuttivat vaikeuksia liimatessa. Oli vaikeaa saada levyt liimattua koteloksi. Laitoimme arkun puristukseen kiskopuristimilla, jonka lisäksi jouduimme vielä käyttämään lisäpuristimia tietyissä kohdissa. Kun liima oli kuivunut, Paula teki arkun sivuihin pyörötapeista koristeet, jotka samalla lujittivat liimasaumojen kestävyyttä.

Nyt palaan jälleen toukokuuhun. Olimme siis liimanneet sivut jo aiemmin ja nyt oli vuorossa kannen ja pohjan työstö. Paula keskittyi tässä vaiheessa NC-projektin piirtämiseen, joten vastasin itse levyjen työstöstä määrämittoihin. Vaikka levyt olivat olleet koko ajan puristuksissa, olivat ne todella käyriä. Yritimme höylätä levyt suoriksi, mutta ne vain pysyivät käyrinä. Ongelma olisi saattanut poistua, jos levyt olisi ensin höylännyt oikohöylällä ja sen jälkeen uudestaan tasohöylällä. Työstövaraa oli kuitenkin sen verran vähän, että tämä täytyi jättää väliin. Vaikka levyt olivat todella käyriä, olisi ne todennäköisesti saanut kovalla puristuksella liimattua. Varsinainen ongelma kannen suhteen oli se, että NC-jyrsimen imupöytä ei pitänyt levyä paikallaan. Kyselin Keimolta eri vaihtoehtoja ongelman ratkaisemiseksi, ja hän ehdotti levyä painattavien listojen laittamista levyn päihin. Tämä olisi voinut olla yksi ratkaisu, mutta mietin, että jyrsimen siirtymäkorkeus saattoi tulla ongelmaksi, jos jyrsittävän tason lähellä oli korkeampia kappaleita.  Lopulta keksin ratkaisun ja otin paksun mdf-levyn. Koska arkun kansi levyä ei vielä oltu työstetty määrämittaansa, pystyin ruuvaamaan sen kiinni mdf-levyyn kahdeksalla 4 x 25 kokoisella puuruuvilla. Olin aluksi kokeillut ohuempaa mdf-levyä mutta kannen jännitys oli niin voimakas, että myös mdf-levy vääntyi sen voimasta, eikä imupöydän teho riittänyt pitämään sitä paikoillaan. Paksumpi 25 mm:n mdf-levy sen sijaan toimi. Valmistelin levyt NC-jyrsintä varten, jonka jälkeen Paula jyrsi kanteen suunnittelemansa kuviot. Hän vastasi suunnittelusta mutta olimme jonkin verran yhdessä ideoineet, millaisia kuvioita kanteen voisi tulla. Aluksi hän suunnitteli kanteen puunlehtien kuvia, mitä pidin todella hyvänä ideana. Ilmeisesti niiden piirtämisessä ilmeni kuitenkin ongelmia ja hänen täytyi vaihtaa suunnitelmaa. Pidin hauskana yksityiskohtana kannen keskellä olevaa ruutukuviota, jossa keskellä oli reikiä. Päätimme nimittäin sijoittaa kaiken elektroniikan arkun kannen sisälle, jolloin kannen reikien kohdalle tulisi laitetuuletin, joka toimisi lauhduttimena ja puhaltaisi peltierin kuuman puolen lämmön ulos.

Seuraavaksi arkku täytyi valmistella liimauskuntoon. Yritin aluksi hiomalla ja käsin höyläämällä tasoittaa reunoja, siinä kuitenkaan onnistumatta. Niinpä päätin suoristaa reunat pyörösahalla. Tämä onnistuikin muuten hyvin, mutta terässä oli sen verran heittoa, että kahden sahauksen rajaan jäi aina pieni pykälä. Päätin kokeilla reunojen hiomista vielä uudestaan. Otin paksun mdf-levyn ja kiinnitin sen puristimella höyläpenkin reunaan. Levyn päälle kiinnitin puristimilla leveän hiomapaperin, jota vasten arkkua pystyi hankaamaan. Usein hiottaessa keskikohta hioutuu enemmän, sillä paine kohdistuu eniten siihen. Jotta hiontapaine olisi ollut tasainen koko ajan, pyysin Jannen kaveriksi hiomaan. Pidimme arkun reunoista kiinni ja hioimme sitä liikuttamalla arkkua paperin päällä edestakaisin. Toiminta herätti sen verran huvitusta pajalla, että pitihän siitä ottaa todistusaineistoa. Pääasia oli, että hionta onnistui ja kansi ja pohja saataisiin liimattua.

Tarkoitus oli siis liimata osista ensin umpinainen laatikko, ja sen jälkeen sahata se uudestaan erilleen kahteen osaan. Työstin kansi- ja pohjalevyn määrämittoihin. Huomasimme, että levyt olivat edelleen todella kieroja, joten liimaamisesta saattaisi tulla erittäin vaikeaa. Päätimme laittaa kanteen ja pohjaan rimat, jotka suoristaisivat levyt. Merkitsimme rimojen paikat tarkkaan ja ruuvasimme ne kiinni. Tämä toimikin hyvin ja levyt suoristuivat huomattavasti. Samalla levyjen kohdistaminen liimauksessa helpottui, sillä ne eivät enää päässeet liikkumaan sivusuunnassa. Liimasimme arkun umpinaiseksi laatikoksi kiskopuristimien avulla. Jostain kohti levyt eivät puristuneet kunnolla kiinni, joten jouduimme laittamaan lisäpuristimia. 

Kello käy ja hieman kyllä jännittää, kuinka tämä onnistuu. Onneksi olen saanut loput muut työt jo hyvään vaiheeseen tai kokonaan valmiiksi, joten minulla on aikaa keskittyä sähkötyöhön. Laitteen sähköinen testaus tulee tosin todennäköisesti jäämään aika minimiin ajanpuutteen vuoksi, jos tämä laite nyt toimii ylipäänsä. Opettajamme Jani painotti kyllä keväällä useaan otteeseen, että varatkaa ohjelmoinnille ja sähköiselle testaukselle riittävästi aikaa. Tämä aika alkaa olla kuitenkin tässä vaiheessa jo hyvin vähissä. Ongelmana projektissa on edelleen sen katkonaisuus. Minusta tuntuu, ettemme pääse oikein missään vaiheessa kunnolla vauhtiin, kun joudumme tekemään projektia pienissä erissä. Työparini on erittäin kiireinen, joten yhteinen työskentelyaika pajalla on kortilla. Lisäksi olen itse yrittänyt täydellä höyryllä painaa muut työt alta pois, joten en kyllä itsekään ole pystynyt täysillä keskittymään tähän. Aikaa on kuitenkin vielä joitakin päiviä näyttelyyn, joten täydet mahdollisuudet työn valmistumiseen on vielä olemassa.

Puun taivutusta, osa 3 - Vanerin taivutusta

Olin tehnyt aineopintojen aikana useita erilaisia taivutuskokeiluja. Nyt minulla oli kuitenkin sellainen idea, josta olin erityisen innostunut. Lisäksi taivutuksen onnistuessa säästäisin aikaa, sillä saisin yhdistettyä kaksi työtä. Tarkoitukseni oli taivuttaa vanerista "pehmusteet" kitaratelineeseeni. Rakenne tulisi olemaan sellainen, että taivuttaisin kaksi vanerisuikaletta kitaratelineen metallinen päälle, ja liimaisin ne kiinni toisiinsa.

Lähdin työstämään sopivia vanerisuikaleita. Otin 11 mm paksua koivuvaneria, josta sahasin pyörösahalla kaksi 50 mm levyistä suikaletta. Vanereita ei tietenkään voisi liimata suoraan metallin päälle, joten metallitangolle täytyi jyrsiä ura. Niinpä asetin alajyrsimeen 12 mm halkaisijaltaan olevan kourujyrsinterän. Säädin terän niin, että urasta tulisi 6 mm syvä ja se kulkisi keskeltä vaneria. Jyrsin molempiin kappaleisiin urat. Kun kappaleet laittoi vastakkain, näytti siltä, että vaneriin olisi porattu pitkä 12 mm:n reikä läpi asti.

Mietin aluksi vanerin taivuttamista suoraan raudan ympärillä, mutta se ei olisi onnistunut mitenkään. Niinpä päätin työstää taivutusta varten muotin paksusta lankusta. Höyläsin ja särmäsin lankun, jonka jälkeen piirsin sopivan kaaren kitaratelineen alaosan avulla. Tämän jälkeen sahasin lankun kahteen osaan viivaa pitkin vannesahalla. Tämän jälkeen laitoin vanerinpalat höyrytystankkiin. En vielä tässä vaiheessa tehnyt paloja kuin toista kaarta varten, sillä päätin ensin kokeilla yhdellä, kuinka taivutus onnistuisi. Toisaalta puristinten ja muottien asettelu kahteen kohtaan yhtä aikaa olisi varmasti ollut liian vaikeaa.

Tavallisten puristimien sijaan päätinkin käyttää hydraulisia kiskopuristia. Asettelin puristimet sopivalle etäisyydelle toisistaan, jonka jälkeen laitoin höyrytetyt vanerit muottien väliin ja puristin ne yhteen. Laitoin vielä pari lisäpuristinta, jotta puristuksesta tulisi mahdollisimman tasainen. Taivutus onnistui hyvin, ja kun puut olivat kuivaneet parin päivän ajan, päätin liimata ne kasaan. Kokeilin aluksi ilman liimaa puristaa esitaivutettuja vanerin suikaleita taivutetun metallitangon ympärille. Vanerit eivät kuitenkaan kunnolla puristuneet yhteen koko matkalta. Niinpä päätin kokeilla kiskopuristimia. Huomasin, että jos muotista sahaisi reunoista pienet palat pois, vanerit voisi liimata tangon ympärille kiskopurisimessa. Kävin sahaamassa pienet palat pois, levitin liiman vanerille ja puristin ne yhteen. Nyt puristus oli kunnollinen.

Annoin liiman kuivua ja kuivumisen jälkeen totesin liimasauman hyväksi. Niinpä jatkoin työskentelyä ja työstin myös telineen takaosaan vanerin kappaleet samalla tavalla. Laitoin kappaleet höyrystymään ja ryhdyin muokkaamaan edellistä muottia. Ennen liimausta muottia piti nimittäin sahata lisää reunoista, jottei se olisi ottanut kiinni kitaratelineen sivureunoihin. Koska takaosa oli lyhempi, jouduin jättämään yhden kiskopuristimen pois. Laitoin kuitenkin keskiosaan pari puristinta tukemaan liimausta.

Kun molemmat vanerit oli liimattu, viimeistelin vielä taivuttetujen osien päädyt sahaamalla ne saman mittaisiksi. Lisäksi pyöristin ja hioin vielä lisää vaneria. Käytin tässä kavahöylää hiomapapereita. Lopuksi käsittelin kitaratelineen puuosat Tru-Oililla. Vaneri jäi käsittelyn jälkeen hieman laikukkaaksi, joten päätin kokeilla vielä Tru-Oilin päälle vernissaa. Tämä ei toiminut vaan, se jätti pintaan vähän epätasaisuuksia. En kuitenkaan enää tässä aikataulussa ryhtynyt hiomaan vanereita uusiksi, etenkään kun ne eivät olleet varsinaisesti pilalla.

Kun kokeilin kitaraa telineeseen, se vaikutti istuvan siihen melko hyvin. Koska alasosa ei ole kovinkaan kitkapintaista materiaalia, kitaran muoto ja paino vaikuttavat eniten siihen, kuinka hyvin kitara pysyy paikoillaan. Kevyt ja kapea kitara pysyy todennäköisesti huonommin paikoillaan. Tämän olisi ehkä voinut ratkaista tekemällä jokaiselle kitaralla pienet urat vanereihin. Olin tyytyväinen tähän, sillä olin säästänyt aikaa ja toisaalta olin suunnitellut jotain uutta ja omaperäistä. Malli sinänsä oli tuttu jo useammalta valmistajalta, mutta onnistuin mielestäni hyvin materiaalivalinnoissa ja siinä, että teline voi olla itsetehty mutta silti tyylitelty.

Korukiven valmistus: Korvakorut graniitista

Minulla oli enää kivitöistä korukiven valmistus jäljellä. Tämä idea syntyi täysin vahingossa. Kun porasin edellisessä kivityössä reikää kivilaattaan, aloin ihmetellä mihin poratun kohdan kivi oikein joutui. Huomasin, että poranterän sisään oli jäänyt lieriön muotoinen kiven pala. Korvakorut! Äitienpäivä lähestyy! Bingo! Harvoin näkee missään kivestä valmistettuja korva- tai kaulakoruja, joten innostuin kunnolla tästä ja päätin yrittää työstää näistä korvakorut. Paino saattaisi olla ongelma, ja koruista saattaisi tulla liian raskaat korvissa pidettäviksi. Päätin kuitenkin kokeilla. Otin kivilieriön ja sahasin sen kahteen yhtä suureen osaan. Tämän jälkeen vaihdoin pylväsporakoneeseen pienen terän ja ryhdyin poraamaan. Valitettavasti ensimmäinen korvakoru halkesi porauksen aikana. Samoin teki toinenkin. Olin todennäköisesti painanut koruja liikaa. Toisaalta kivillä oli paksuutta alle viisi milliä, joten sekin saattoi vaikuttaa niiden halkeamiseen.

Idea oli kuitenkin sen verran mielenkiintoinen, että päätin kokeilla tätä uudestaan. Vaihdoin nyt kivimateriaalin vihertäväksi kiveksi, joka taisi olla ylämaan vihreää graniittia. Porasin ensin laattaan noin viisi milliä syvän uran isolla terällä. Tämän jälkeen vaihdoin pienen terän tilalle ja porasin kiveen noin 15 mm syvän reiän. Vaihdoin ison terän takaisin ja jatkoin poraamista. Porasin isommankin reiän samaan 15 mm syvyyteen.

En porannut kumpaakaan reikää läpi asti, sillä kivilaatta oli 30 mm paksu. Tähän olisi kulunut kaksin verroin aikaa ja toisaalta poraaminen läpi asti oli aivan turhaa. Seuraavaksi sahasin kivestä kaksi 5 mm paksua lieriötä irti. Nyt korut pysyivät ehjinä, eivätkä lohjennet.

Nyt ulkoreunaa ei tarvinnut enää muotoilla sahalla, vaan pystyin suoraan siirtymään hiontaan. Käytin hiomakiveä pyöristysten teossa hyvin harkiten, sillä heti jos kivi oli vähänkään aikaa paikoillaan, se hioi yhdeltä kohdalta liikaa. Ehkä kaikista paras olisi ollut se, etten olisi pyöristänyt reunoja lainkaan kivellä vaan kokonaan tai jos ollenkaan, nauhalla. 

Lopuksi vuorossa oli jälleen kiven kiillotus. Nyt kivilaji oli eri ja myös kiillotus oli erittäin työlästä. Joku pajalla taisi sanoa, että graniitin kiillottaminen on kaikista työläintä. En meinannut millään saada kiviä kiiltäväksi. Aluksi kiilllotin kiviä kiillotusalustalla mutta kokeilin myös kiillotustahnaa, joka ehkä auttoi vähän paremmin. Lisäksi vesihioin koruja P600-karkeuksisella paperilla. Oli oikeastaan onni, että ensimmäiset versiot halkesivat, sillä vihreä graniitti oli vielä hienomman näköistä. 

Kärpässienivalaisin, osa 3 - Kivinen jalusta

Kivityöt olivat jääneet itseltäni aivan viimeisten joukkoon. Jotenkin kivi ei oikein innostanut materiaalina, varsinkin kuin kaikki olivat puhuneet, kuinka työlästä kiven työstäminen on. Nyt kun minulla oli mielenkiintoinen idea, ja toisaalta viimeinen pakko aloittaa kivitöiden teko, motivaatio oli aivan toista luokkaa kuin aiemmin. Valitsin pajan kivivarastoista sopivan kokoisen kivilaatan valaisimen jalustaksi. En tiedä mitä tämä kivilaji oli, mutta väriltään sen oli mustanharmaata. Kiinnitin kaikista suurimman kiviporanterän pylväsporakoneeseen ja ryhdyin poraamaan siihen reikää. Kivipöly on epäterveellistä, joten kaikki työstäminen tuli tapahtua veden kanssa. Vesi sitoo kivipölyn eikä se kulkeudu ilman mukana keuhkoihin. Niinpä asetin kivilaatan vesiastiaan. Poranterän halkaisija oli 39 mm ja kierroksia oli 100/min. Poratessa täytyi malttaa edetä varovasti, sillä liian kova painaminen saattaisi halkaista kiven. Kun olin saanut reiän poratuksi, siirryin sahaamaan kiveä katkaisulaikalla.

Ryhdyin työstämään kiveä koneella, jossa oli katkaisulaikka. Olkoon tämä nyt nimeltään kivisaha. Terässä ei ollut hampaita vaan se oli nimen omaan katkaisulaikka. Saha oli siitä erikoinen, että periaatteessa siinä pystyi pitämään sormea ilman että sormi vahingoittuu. Kiveen laikka sen sijaan upposi kuin veitsi voihin. Myös tässä sahassa oli vesihana, joka piti aukaista työston aluksi. Olin piirtänyt metalliharpin avulla ympyrän ääriviivat, ja pyrinkin sahausvaiheessa tekemään muotoilun hyvin pitkälle valmiiksi ennen hiontaan siirtymistä.

Jalusta oli nyt muotoiltu sahaamalla pyöreäksi. Seuraavaksi minun täytyi keksiä, millä tavalla saisin jalustan pohjaan tehtyä uran johdolle. Mietin Dremelin ja erilaisten viilojen sekä kulmahiomakoneen käyttöä. Kaikista helpoiten tämä kuitenkin onnistui samalla koneella sahaamalla. Riitti, että metallisen korokepalan otti pois terän ympäriltä. Sitten nostin jalustan pystyyn ja ajoin siihen pari vierekkäistä uraa. Tällä tavalla sain nopeasti ja siististi tehtyä uran johdolle.

Ennen hionnan aloittamista, minun piti oikaista penkkihiomakoneen kivi kivenoikaisijalla. Tämä työväline painettiin kiveä vasten ja sitä liikuteltiin sivusuunnassa edestakaisin. Kivenoikaisijassa oli pyörivä rulla, joka tasoitti pyöristyneen kiven. Kun olin saanut kiven oikaistua, ryhdyin hiomaan jalustan reunoja. Pyöristin ensin sahausjäljen, jonka jälkeen ryhdyin tekemään reunaan pyöristystä. Tämä oli hankalaa, sillä kiveä oli pakkoa pyörittää omissa käsissä, jolloin tasaisen pyöristyksen aikaansaaminen oli vaikeaa. Lopuksi hioin jalustaa päältä ja sivuilta vielä hiomanauhalla. Vettä piti käyttää koko ajan.

Kun olin saanut kiven muotoiltua ja hiottua, piti se vielä kiillottaa. Kiillotusvaihe on kiven työstössä tylsin ja työläin vaihe. Levitin kiillostusalustalle valkoista kiillotuspulveria, joka taisi olla alumiinioksidia, ja hieman vettä. Tämän jälkeen laitoin alustan pyörimään ja pidin kiveä paikoillaan sen päällä. Koska kivilaatan pinta oli ollut jo alkuvaiheessa sen verran sileä, ei kiillottamisessakaan kulunut niin kaukaa.

Vastoin ennakkoluulojani, kiven työstäminen oli yllättävän hauskaa. Tällaisissa suhteellisen yksinkertaisissa muodoissa myös muotoilu tapahtui melko nopeasti. Mitä ne toiset puhuivat, että tämä veisi tuhottomasti aikaa? Mikä tahansa on hauskaa, kunhan motivaatio on kohdallaan. Motivaatioon taas vaikuttaa aiheen mielenkiinto ja tässä tapauksessa toteutettavan projektin kekseliäisyys. Olen pitkin vuotta maininnut oppimispäiväkirjassani motivaation tärkeydestä ja alan viimeistään nyt ymmärtää niitä oppilaita, jotka eivät innostu taito- ja taideaineiden tunneilla. Itsekin välttelin kivitöiden aloittamista kahdesta syystä. Minulla ei ollut omakohtaista kokemusta työstötekniikoista aiemmin, ja toiseksi minulla ei ollut alkuun mielessä mitään hyvää toteuttavaa ideaa, joten päätin tehdä muita asioita alta pois, vaikka todennäköisesti olisin etenkin tammikuussa, kun muut olivat syventävässä harjoittelussa, voinut työstää näitä pienempiä töitä. Oppilaat koulussa koulussa saattavat aivan samoin vältellä osallistumista, jos heistä tuntuu, etteivät he osaa eikä tekniikkaa ei ole saanut ensin harjoitella riittävästi. Toisaalta, kun jonkin työn idea lähtee oppilaasta itsestään, tällöin myös motivaatio on yleensä korkeampi.