TEKNIK
FÖR GYMNASIET
JOHNNY FRID · FRIDHA HENDERSON
INNEHÅLL
1. Teknikhistoria 6
Sammanfattning 6
Instuderingsuppgifter 8
Arbetsuppgifter 9
Gruppuppgifter 13
Diskussionsfrågor 13
Mer teknikhistoria 14
2. Teknik och genus 16
Sammanfattning 16
Instuderingsuppgifter 17
Arbetsuppgifter 19
Gruppuppgifter 20
Projektarbeten 21
3. Teknikutveckling 22
Sammanfattning 22
Instuderingsuppgifter 24
Arbetsuppgifter 25
Gruppuppgifter 28
Projektarbeten 29
Diskussionsfrågor 29
Exempel: Teknikutvecklingsprocessen – Smarta saker från 2000-talet 30
4. Projektarbete 34
Sammanfattning 34
Instuderingsuppgifter 36
Arbetsuppgifter 38
Gruppuppgifter 40
Projektarbeten 41
Diskussionsfrågor 41
5. Design 42
Sammanfattning 42
Instuderingsuppgifter 44
Arbetsuppgifter 46
Gruppuppgifter 47
Projektarbeten 48
Diskussionsfrågor 49
6. Teknisk kommunikation 50
Sammanfattning 50
Instuderingsuppgifter 52
Arbetsuppgifter 54
Gruppuppgifter 54
Projektarbeten 55
Diskussionsfrågor 55
7. Entreprenörskap 56
Sammanfattning 56
Instuderingsuppgifter 58
Arbetsuppgifter 60
Gruppuppgifter 62
Projektarbeten 63
Diskussionsfrågor 63
8. Risker, skydd och lagar 64
Sammanfattning 64
Instuderingsuppgifter 66
Arbetsuppgifter 67
Gruppuppgifter 68
Projektarbeten 69
Diskussionsfrågor 69
9. Ritteknik 70
Sammanfattning 70
Instuderingsuppgifter 71
Arbetsuppgifter 73
Gruppuppgifter 76
Projektarbeten 77
Diskussionsfrågor 77
10. Mätteknik 78
Sammanfattning 78
Instuderingsuppgifter 79
Arbetsuppgifter 81
Gruppuppgifter 83
Projektarbeten 83
Diskussionsfrågor 83
11. Materiallära 84
Sammanfattning 84
Instuderingsuppgifter 86
Arbetsuppgifter 88
Gruppuppgifter 90
Projektarbeten 90
Diskussionsfrågor 91
12. Mekanik 92
Sammanfattning 92
Instuderingsuppgifter 93
Arbetsuppgifter 98
Gruppuppgifter 105
Projektarbeten 105
Diskussionsfrågor 105
13. Tillverkning 106
Sammanfattning 106
Instuderingsuppgifter 107
Arbetsuppgifter 110
Gruppuppgifter 114
Projektarbeten 115
Diskussionsfrågor 115
14. Produktionsteknik 116
Sammanfattning 116
Instuderingsuppgifter 118
Arbetsuppgifter 120
Gruppuppgifter 121
Projektarbeten 122
Diskussionsfrågor 123
15. Datorkommunikation 124
Sammanfattning 124
Instuderingsuppgifter 129
Arbetsuppgifter 133
Gruppuppgifter 135
Projektarbeten 135
Diskussionsfrågor 135
16. Miljö och energi 136
Sammanfattning 136
Instuderingsuppgifter 138
Arbetsuppgifter 142
Gruppuppgifter 144
Projektarbeten 145
Diskussionsfrågor 145
17. Framtidens teknik 146
Sammanfattning 146
Instuderingsuppgifter 148
Arbetsuppgifter 149
Gruppuppgifter 152
Projektarbeten 153
Diskussionsfrågor 153
Facit 154
Mallar 170
Tabell 175
Bildförteckning 176
TEKNIK OCH GENUS
▶ Innan du fortsätter:
Läs kapitel 2 Teknik och genus i faktaboken samt den här sammanfattningen.
Sammanfattning
Tjej eller kille – spelar det någon roll i teknikvärlden?
Könsroller påverkar hur vi uppfattas och vilka möjligheter vi har, även inom teknik. Genom att förstå genusnormer kan vi skapa en mer inkluderande och innovativ värld. Mångfald och genusperspektiv är centralt för att öka kreativiteten och driva fram innovationer.
Vad är genus?
Genus handlar om sociala och kulturella förväntningar på kön, som påverkar våra möjligheter att lyckas inom teknik. Faktorer som familj, uppväxt, vänner och samhälleliga normer formar våra beteenden och prestationer, särskilt inom teknikrelaterade ämnen.
Genus och teknikutveckling
Forskning visar att skillnader i intresse för teknik ofta är större inom grupper av tjejer och killar än mellan könen. Sociala och kulturella faktorer förklarar varför färre tjejer väljer tekniska yrken. Skolan spelar en viktig roll i att skapa jämställdhet inom teknik.
Genussystemet
Genussystemet beskriver hur kön och makt struktureras i samhället och påverkar vem som anses ”passa” för vissa yrken. Teknikyrken är ofta mansdominerade och högre värderade än kvinnodominerade yrken, vilket leder till obalans som påverkar samhället.
Genusstereotyper
Stereotyper om kön inom teknik skapar uppfattningar om att män är bättre lämpade för tekniska uppgifter. Detta påverkar kvinnors självförtroende och leder till att färre söker sig till tekniska yrken. För att motverka detta behövs medvetenhetsutbildning och en mer inkluderande arbetskultur.
Genus och innovation
Genusperspektiv är avgörande för att skapa inkluderande och innovativa tekniska lösningar. Mångfald i design- och utvecklingsprocesser leder till bättre och mer kreativa lösningar.
Instuderingsuppgifter
I2.1 Vad innebär genus och hur påverkar det våra möjligheter inom teknik?
I2.2 Vilka faktorer formar våra beteenden och prestationer inom teknikrelaterade ämnen?
I2.3 Hur bidrar skolan till att skapa jämställdhet inom teknik?
I2.4 Vad är genussystemet och hur påverkar det yrkesval inom teknikbranschen?
I2.5 Hur påverkar genusstereotyper inom teknik, kvinnors självförtroende och yrkesval?
I2.6 Varför är genusperspektiv viktigt för innovation?
Arbetsuppgifter
A2.1 Skriv en reflekterande text om hur du tror att genus har påverkat dina egna intressen och val inom teknik. Skulle ditt intresse eller dina möjligheter förändras om du var född med ett annat kön? Motivera dina svar och fundera över hur genusnormer har format dina erfarenheter.
A2.2 Gör en undersökning om könsfördelningen inom olika tekniska yrken. Välj ett eller flera teknikområden och samla in statistik om andelen kvinnor och män som arbetar inom dessa. Analysera resultaten och fundera över vad som kan göras för att jämna ut könsfördelningen.
Gruppuppgifter
G2.1 Arbeta i grupper och skriv en rapport om hur genussystemet påverkar olika yrkesval, särskilt inom teknik. Ta upp faktorer som könsroller och maktrelationer. Använd konkreta exempel, som tekniska och icke-tekniska yrken, och analysera hur dessa påverkar samhället.
G2.2 Arrangera en debatt där några får ta ställning för eller emot att det behövs fler kvinnor inom tekniska yrken. Deltagarna ska använda sig av argument från texten i läroboken samt egna erfarenheter för att försvara sina positioner.
G2.3 Dela in klassen i grupper och låt varje grupp diskutera hur könsroller påverkar intresset för teknik. Be dem reflektera över frågor som: Hur kan vi uppmuntra fler tjejer att intressera sig för teknik? Hur kan könsnormer begränsa både killars och tjejers val inom teknik?
Projektarbeten
P2.1 Välj en produkt eller tjänst som är populär och analysera hur genus påverkar dess design och användning. Fundera över om produkten är anpassad för båda könen och om fler kan använda den om den utformas mer inkluderande. Skapa en ny version av produkten där ett genusperspektiv har integrerats i designen.
P2.2 Undersök hur kön och genus påverkat utvecklingen av tekniska innovationer genom historien.
1. Välj ut ett område (t.ex. kommunikation, transport eller datorteknik).
2. Identifiera minst tre tekniska innovationer och deras upphovspersoner.
3. Analysera vilken roll genus spelat i hur innovationen uppfattats och spridits.
4. Skapa en presentation, affisch eller rapport där analysen redovisas.
P2.3 Utforma en informationskampanj för att öka intresset för teknik bland underrepresenterade grupper, särskilt tjejer och icke-binära.
1. Undersök statistik över könsfördelningen på teknikprogrammet och tekniska högskoleutbildningar.
2. Gör en enkät/intervju om ungas syn på teknik.
3. Ta fram budskap, form och målgrupp för kampanjen.
4. Utvärdera hur väl kampanjen tar hänsyn till genus och representation.
TEKNIKUTVECKLING
▶ Innan du fortsätter:
Läs kapitel 3 Teknikutveckling i faktaboken samt den här sammanfattningen.
Sammanfattning
Teknikutveckling och kreativitet
Teknikutveckling börjar ofta med ett behov eller ett problem som behöver lösas. Det handlar både om att förbättra tidigare lösningar och att våga tänka nytt – ibland så nytt att det verkar omöjligt. Galna idéer kan vara starten på innovativa lösningar, men de måste alltid granskas med hjälp av kunskap, sunt förnuft och verklighetsförankring.
Från slump till systematik
Slumpen har historiskt haft en viktig roll i teknikutvecklingen. Upptäckter som röntgenstrålar och penicillin kom av en tillfällighet. Men teknikutveckling bygger alltmer på vetenskap och strukturerade metoder. IT-system spelar idag en central roll i att hantera stora informationsmängder och effektivisera innovationer inom bland annat medicin, transport och energi.
Teknik och miljöpåverkan
Teknik har alltid påverkat miljön – från stenverktyg till moderna bilar. Många globala miljöproblem är kopplade till teknik, exempelvis utsläpp från transporter. Men teknik erbjuder också lösningar, som energieffektiva material, förnybara energikällor och metoder för att minska miljöpåverkan. Nanoteknik är ett område med stor potential.
Konstruktionsprocessen
Konstruktion innebär både planering och färdig produkt. I designfasen används verktyg som CAD för att skapa modeller. Rätt materialval och dimensionering är avgörande för hållbarhet och säkerhet. För att säkerställa att konstruktionen fungerar används metoder som Finita elementmetoden, simuleringar och prototyper.
Exempel, Teknikutvecklingsprocessen – Smarta saker från 2000-talet
Quicksave
Produkt och innovatör:
Quicksave av Åsa Magnusson. Ett uppblåsbart livräddningsbälte
Tid från idé till försäljning: Ca 1 år.
Design
Idé:
Åsa Magnusson fick sin idé om ett räddningsbälte när hon utbildade sig till badvakt och livräddare. Under utbildningen skulle hon bland annat dyka ner på bassängens botten och hämta upp en tung livräddningsdocka med vikter samt livrädda brandmän ur vattnet. Dockan var för tung och Åsa tappade den flera gånger. Brandmännen var stora och vägde oftast dubbelt så mycket som Åsa.
– Detta fick mig verkligen att inse att livrädda en annan person i vatten är oerhört tungt och extremt farligt, säger Åsa.
Behov:
Det drunknar över hundra personer per år bara i Sverige och det behövs räddningsverktyg både för professionella livräddare och privatpersoner.
Analys:
Varje vecka kom räddningstjänsten och övade på idrottscentret där Åsa jobbade. Hon hade då möjlighet att fråga vilken utrustning de använde när de räddar människor som hamnat i nöd.
– Som räddningsdykare dyker man ner på ett maxdjup på 40 meter och de berättade om vilka problem de har när man ska bärga någon upp
ur vattnet, säger Åsa. Så tillsammans diskuterade vi och kom fram till att en uppblåsbar ring runt kroppen borde effektivt kunna självlyfta en kropp upp mot ytan. Och efter flera tester och prototyper så hittade jag en lösning!
Efter att Åsa tagit fram räddningsbältet för livräddningspersonal har hon även tagit fram bälten för privatpersoner som är ute vid sjön samt ett flertal andra livräddningsredskap.
Konstruktion:
Livräddningsbältet består av ett bälte i kraftig nylon med två anodiserade aluminiumhandtag på varje sida. I handtagen sitter kolsyrepatroner som gör att bältet enkelt blåses upp, med ett ryck i båda handtagen. Räddningsbältet får plats i en liten väska som räddningspersonalen enkelt kan bära på kroppen.
Räddningsbältet har en lyftkraft på 50 newton. Det kan användas både för att säkra den nödställde på ytan, men även tas ner under vattnet upp till 10 meters djup och lyfter då den nödställde till ytan med ansiktet uppåt.
Bältet laddas enkelt om med nya kolsyrepatroner efter användning och är redo att användas igen inom ett par minuter.
Räddningsbältet för privatpersoner.
Tillverkning
Quicksave räddningsbälte tillverkas i Sverige och uppfyller alla de krav som ställs på livräddningsutrustning i Sverige och enligt internationell standard.
Försäljning
Åsa Magnusson marknadsför sina produkter via hemsida, sociala medier och ett flertal återförsäljare, bland annat SmartaSaker.se. Hon har även rest runt på mässor med sina produkter.
Avveckling
Quicksave kan återanvändas genom att ladda handtagen med nya kolsyrepatroner. Hela bältet kan lämnas till återvinning.
Övrigt
Åsa har utsetts till Årets kvinnliga uppfinnare både i Sverige och Europa år 2011 och vunnit ett flertal priser. Företagsnamnet Quicksave och logotypen kom till i samarbete med ett marknadsföringsföretag. De funderade på snabb räddning, snabb säkerhet och kom fram till Quicksave.
Swedhook
Produkt och innovatör:
Swedhook av Dennis Eriksson
Krok med flera användningsområden
Tid från idé till försäljning: ca 1,5 år
Design
Idé:
Dennis fick idén till Swedhook efter ha designat några andra nischade produkter. Han ville skapa en produkt som alla kunde ha stor nytta och glädje utav. En krok som var smart, funktionell och portabel. Förutom funktionen, var det viktigt att formspråket skulle vara tidlöst. Efter många prototyper, hittade han rätt storlek och form.
Behov:
Det finns alltid något att hänga upp var du än befinner dig. Det kan vara allt från jobbet, skolan, träningen, utflykter, camping, barnvagnen, resor, i bilen, hemmet etc. Den ska vara behjälplig var du än befinner dig och lätt att bära med sig.
Analys:
Genom nyfikenhet, misstag och nya kontakter har Dennis byggt upp erfarenhet under resans gång. – Mitt första steg i utvecklingsprocessen är att söka efter min idé på nätet, att se om det finns någon liknande på marknaden. Därefter skissar jag fram formen på ett papper som görs om till en 3D-modell i datorn. Sedan skrivs modellen ut på en 3D-printer, så jag får fram en prototyp. Efter det får mina vänner och bekanta prova min idé. Tillbaka får jag feedback samt kan finslipa designen.
Starten var enklast, då hade jag mycket energi och nyfikenhet till att göra marknadsundersökningar, hitta testpersoner och springa på roliga seminarier med intressanta föreläsare och deltagare.
Det svåra var att bestämma mig, så som val av material, form, förpackningsdesign, utpris till kund etcetera. Sedan kommer verkligheten i kapp med ekonomi, logistik, marknadsföring, bolagsform och så vidare. Idag har alla bitar fallit på plats.
Konstruktion:
Swedhook är gjord i 100 % plast.
Tillverkning
Swedhook tillverkas i Kina.
Försäljning
Dennis marknadsför Swedhook genom hemsida, sociala medier och återförsäljare, bland annat SmartaSaker.se.
Avveckling
Swedhook har nyligen miljöanpassat sin förpackning genom att ta bort den lilla plastpåsen som kroken tidigare låg i. Nu sitter den fastklämd med en liten plastförklädd metalltråd på en bit kartong. Både krok och förpackning går att återvinna.
Fero System ® Pro Series 4.0
Produkt och innovatör:
Fero System ® Pro Series 4.0 av Christian Carlsson
En axelrem för att bära skidor.
Tid från idé till försäljning: ca 1 år.
Design
Idé:
Christian Carlsson är innovatör och entreprenör. På 90-talet skapade han den första bärremmen gjord av kardborreband och nylonremmar till skidor. År 2020 vidareutvecklades produkten som initialt ämnades för friåkare för öka säkerheten när de bär sina skidor på berget. Idén fick han eftersom han själv är sportmänniska, bor i Alperna och åker skidor så fort tillfället ges.
Behov:
1. Touring: När friåkarna ska gå sista biten på berget måste de antingen ta av sig sin skyddsryggsäck (protector) för att fästa sina skidor eller bära skidorna på axeln. Då använder de Fero System istället vilket ökar användarens säkerhet.
2. Resort: Från bilen till lift, från backen tillbaka till hotellet/stugan bär man sina skidor säkrare och bekvämare med Fero System över axel eller på ryggen.
Analys:
När Christian vidareutvecklat sin produkt och började använda sin prototyp i skidbacken, kom folk fram och frågade var han hade köpt bärremmen. Christian förstår då att efterfrågan är stor och att detta är en produkt som efterlängtas hos skidåkare.
Många friåkare har ryggsäck på sig. Ryggsäcken är tänkt att användas som skydd eller som airbag vid olyckor. Christian menar att hans produkt
ger trygghet och säkerhet i utförsåkningen, eftersom skidåkaren slipper ta av sig ryggsäcken för att kunna koppla av och på skidorna.
–Jag vill att ryggsäcken ska vara på hela tiden, det är säkrare! Axelremmen är inte enbart en säkerhetsprodukt. Den lämnar händerna fria och man slipper bära på otympliga skidor och stavar. Christian menar att det är bekvämt för alla skidåkare att ha händerna fria, både proffs och privatpersoner. Produkten passar alltså alla skidåkare och alla typer av skidor, från friåkarskidor till barnskidor.
Konstruktion:
Axelbandet har en övre fästögla som sitter fast i det breda axelpartiet. Den nedre fästöglan sitter längst ut på den ena nylonremmen. I fästremmarna trär man in gummispännet och spänner fast dem runt skidorna. Man fäster det ena gummispännet ovanför bindningen, och den andra remmen nedanför bindningen. Den andra nylonremmen som hänger fritt, har ett rejält handtag i änden. Handtaget ger ett bra grepp, även när man har handskar på sig, för att enkelt kunna dra till och justera längden på axelbandet så att skidorna sitter komfortabelt mot ryggen. Axelremmen är tillverkad i slitstark nylon med förstärkta sömmar. Undersidan av det bredare axelpartiet har en anti glid-beläggning i polypropen. Gummiremmarna man spänner
om skidorna är tillverkade i slitstark och UV-resistent polyuretan. Spännet är tillverkat av hård nylon.
Tillverkning
Tillverkningen sker både i USA och Kina.
–Det är viktigt för mig att välja slitstarka remmar med lång hållbarhet. Jag beställer de från Utah, USA, för att de är helt enkelt bäst, säger Christian.
Försäljning
Christian säljer sin produkt via sociala medier, influencer marketing, hemsida och återförsäljare, bland annat SmartaSaker.se.
Avveckling
Hela produkten kan lämnas till återvinning.
Övrigt
Christians företag heter Lars & Friends Sweden AB. Namnet kommer av att Christian heter Lars Christian och Friends för att företagets filosofi är just att inkludera alla involverade som sina vänner. Företaget vill alltid hantera alla relationer på bästa sätt. Oavsett om det är kommunikation med fabriken, kunder eller återförsäljare.
Frozzypack
Produkt och innovatör:
Frozzypack av Carolina Sundberg En matlåda med kyllock.
Processtid: Ca 7 månader.
Design
Idé:
Carolina Sundberg fick idén till Frozzypack när hennes dotter skulle ha matlåda med till skolans utflykt. Carolina brukade packa matlådan i en liten kylväska med kylklamp och stuva ner i ryggsäcken. Men, hennes dotter vägrade ta med kylväskan. Hon tyckte att det skulle bli alldeles för tungt med mat, dricka, skridskor och hjälm och dessutom en liten kylväska med kylklamp.
–Jag ville ju inte att maten skulle ligga i ryggsäcken fem timmar innan den skulle ätas utan att vara kyld. I ren frustration tänkte jag, varför finns ingen matlåda med kyla i så man slipper och släpa på massa extra saker?
Behov:
Frozzypack är framtagen för att förenkla vardagen för de som har matlåda med till skola eller arbetet. Den är enkel att använda och man behöver inte släpa på extra kylklampar. Frozzypack passar även för utflykt, picknick med mera och håller maten kall i 7 timmar.
Analys:
Carolina mötte en del motgång från innovationsrådgivare under framtagandet av hennes matlåda. Som tur var lyssnade hon inte på dem utan vågade fortsätta sin process. Däremot lyssnade hon till ett gott råd att ha produkten i lite mer färg. Från att tagit
fram stilrena svarta lådor med vita lock, köpte hon billack och sprayade några 3D-printade prototyper inför en mässa. Färgnyanserna och den rundade formen var viktigt för Carolina. Hon ville att färg och form skulle väcka uppmärksamhet och skapa nyfikenhet.
Eftersom det kan uppstå spänningar i plasten när lådan värms upp i micron eller diskmaskinen kördes många tester med uppvärmning innan produktionen kunde starta.
Carolina visste exakt hur hennes matlåda skulle se ut, men kunde inte göra digitala tekniska ritningar. Carolina kom via Almi i kontakt med Stig Borgefjord som är verktygsmakare. Stig hade kunskapen om hur man tillverkar plastprodukter och hade konstruerat många formverktyg i sitt yrkesliv. Han hade tålamodet att ändra prototypen millimetervis tills utseendet blev exakt som Carolina ville ha den.
Konstruktion:
Matlådan består av 100 % nytillverkad plast med en högblank yta. Locket innehåller en kylgelé.
– Jag vill ha högblank yta vilket är snyggt, men svårare att hantera under tillverkningen. För mig är designen viktig. En matlåda kan inte bara vara praktisk, den ska vara snygg också.
Tillverkning
Det är viktigt för Carolina med tillverkning i Sverige, trots att det är dyrare. Tillverkning i Sverige skapar arbete, genererar skattepengar till vårt samhälle och är bättre för miljön. Även närheten till tillverkningen är värdefull i processen, anser Carolina.
Carolina har tillsammans med tillverkaren i Eskilstuna utvecklat plasten som uppfyller de hårt reglerade REACH-direktiven om mat i kontakt med plast, så kallad livsmedelsgodkänd polypropylen. Kylgelén är giftfri med mycket god kylförmåga. Frozzypack tillverkas i flera olika moment. Först formsprutas locket i två olika delar. Sedan monteras kylgelé i locket. Nästa steg är att gjuta ihop locket som görs i ett annat formverktyg. Lådorna produceras i ett tredje formverktyg.
Försäljning
Carolina marknadsför Frozzypack via pressmeddelande, sociala medier, hemsida och flera återförsäljare, bland annat SmartaSaker.se.
RITTEKNIK
▶ Innan du fortsätter:
Läs kapitel 9 Ritteknik i faktaboken samt den här sammanfattningen.
Sammanfattning
Ritningsblanketter och skalor
När man gör tekniska ritningar används färdiga ritningsblanketter med bestämda format – oftast i A-serien. A0 är störst, och varje steg ner halverar papprets storlek. Ritningar görs ibland i naturlig storlek (1:1), men stora objekt förminskas t.ex. i skala 1:10 och små förstoras, t.ex. i skala 2:1.
Linjer, snitt och måttsättning
På ritningar används olika sorters linjer beroende på vad som ska visas. Synliga kanter ritas med heldragna, grova linjer, medan t.ex. centrumlinjer är tunna och punktstreckade. För att visa insidan av ett objekt gör man ett snitt, och ytor som snittats markeras med sneda linjer. Måtten får aldrig vara tvetydiga – varje mått ska vara tydligt och bara anges en gång. Det finns också olika sätt att måttsätta, som baslinje- och kedjemåttsättning.
Toleranser
Alla produkter tillverkas inte exakt enligt ritningen – små avvikelser är tilllåtna. Det är det som kallas toleranser. En axel som ska in i ett hål får inte vara för stor, men inte heller för liten. Därför anges gränserna i ritningen. Toleranser kan också gälla ytjämnhet, planhet, vinkelräthet eller rundhet. Symboler används för att visa vad som tolereras och i vilken riktning.
CAD – datorstödd konstruktion
Idag ritas det mesta i CAD-program istället för för hand. I CAD (Computer-Aided Design) kan du skapa både 2D- och 3D-ritningar. Du kan testa hur konstruktionen fungerar, lägga på material, simulera rörelser och till och med skapa animationer. Inom maskinkonstruktion används ofta 3D CAD, medan 2D CAD är vanligt för elritningar och byggnadsritningar.
CAM – datorstödd tillverkning
CAM (Computer-Aided Manufacturing) används för att styra maskiner i tillverkningen. Man matar in en CAD-modell, som omvandlas till kod (t.ex. G-kod) som maskinen förstår. Fördelen är snabb och exakt produktion med mindre risk för misstag. CAM och CAD hänger ofta ihop i ett arbetsflöde – det man ritar kan alltså tillverkas direkt.
3D-skrivare och prototyper
3D-skrivare bygger upp objekt lager för lager. De används ofta för att skapa prototyper – alltså testmodeller – innan man tillverkar en produkt på riktigt. Prototyper hjälper till att upptäcka fel i tid och förbättra designen. De kan vara enkla (t.ex. gjorda i papper) eller mer avancerade och likna den färdiga produkten.
Instuderingsuppgifter
I9.1 En ritning avbildar ett föremål i … ja, vad då?
I9.2 Vad kallas projektionsmetoden som används i tekniska ritningar?
I9.3 Vilket ritformat är utgångspunkt i A-serien?
I9.4 Vilka av följande skalor är förstorande? 1:4 4:1 5:1 1:10
I9.5 Vad används en punktstreckad fin linje till?
I9.6 Vad menas med baslinjemåttsättning?
I9.7 Vad betyder R a -värdet och vad visar det?
I9.8 Vad står CAD för och vad används det till?
I9.9 Vad är en prototyp och varför används den?
Arbetsuppgifter
A9.1 Den här ritningen visar ett objekt uppifrån och från sidan. Rita vyn framifrån.
A9.2 Analysera en ritning och markera tre olika linjetyper: synlig kontur, centrumlinje och skymd kant.
A9.3 På en ritning är ett snitt markerat. Rita hur snittet ser ut. Hålen är genomgående.
A9.4 Gör en CAD-ritning av ett enkelt föremål (exempelvis nyckelring eller låda) i 2D. Lägg till mått och exportera som PDF.
A9.5 Vad betyder följande tre toleranssymboler:
A9.6 Skapa en enkel 3D-modell i ett CAD-program (t.ex. en mobilhållare) och visa den som trådmodell och med yta.
A9.7 Använd steg-för-steg-metoden för att rita bokstaven A i skala 1:3.
A9.8 Rita en förenklad symbol för en bult och en mutter i två vyer.
A9.9 Vilka mått på den här ritningen är onödiga, och vilka saknas?
A9.10 Här ser du ett föremål i två vinklar. Gör en skiss i tre vyer av det.
A9.11 Här visas en låda som bockats till ur en bit plåt.
a) Gör en skiss över hur plåtstycket ser ut innan det bockats.
b) Gör en CAD-ritning över lådan (kantlängd 65 mm).
A9.12 Av ett plåtstycke ska man forma till en liksidig pyramid med triangelformad basyta. Gör en skiss som visar den utskurna plåten samt linjerna som den ska bockas efter.
Gruppuppgifter
G9.1 Gör en minikurs för era klasskamrater i hur man använder CAD för att skapa tre vyer.
G9.2 Studera toleransproblem i verkliga produkter (t.ex. mobilskal, gångjärn, skruvar) – vad händer om toleransen är fel?
G9.3 Analysera hur olika branscher använder CAD/CAM och vilka krav som ställs på ritningarna.
Projektarbeten
P9.1 Utforma en CAD-modell av ett tekniskt hjälpmedel (t.ex. nyckelhållare) och skriv ut med 3D-skrivare.
P9.2 Skapa en prototyp av ett produktförslag – visa skisser, 2D-ritningar, 3D-modell och simulering.
P9.3 Genomför ett komplett CAD-CAM-projekt: från idé till ritning, generering av CNC-kod och maskinsimulering.
Diskussionsfrågor
D9.1 Tror du att 3D-skrivare kommer ersätta traditionell tillverkning?
D9.2 Vilka risker finns det med att CAD/CAM-system blir alltmer automatiserade?
D9.3 Behöver man fortfarande kunna rita för hand när man har CADprogram?
D9.4 Hur påverkar toleranser och måttsättning kvaliteten på en produkt?
D9.5 Kan prototyper spara pengar – eller är det bara en onödig omväg?
MEKANIK 12
▶ Innan du fortsätter:
Läs kapitel 12 Mekanik i faktaboken samt den här sammanfattningen.
Sammanfattning
Krafter och jämvikt
Kraft är en påverkan som kan förändra ett föremåls rörelse eller form. Tyngdkraften är den kraft jorden utövar på föremål. Kraft mäts i newton (N) och beräknas som F = m · a. Reaktionskrafter uppstår alltid som motkraft till en annan kraft. När krafter balanseras, som t.ex. vid ett föremål som vilar på ett bord, råder jämvikt. Normalkraften är då lika stor som tyngdkraften men riktad uppåt. Tyngdpunkten är den punkt där ett föremåls massa är jämnt fördelad.
Friktion och lutande plan
Friktionskraften bromsar rörelse och beror på ytors strävhet och normalkraften, enligt formeln F = μ · N. På lutande plan delas tyngdkraften upp i två komposanter, vilket avgör om föremålet ligger still eller glider.
Moment
Vridmoment uppstår när en kraft verkar på ett avstånd från en vridningspunkt: M = F · l. Om ett föremål befinner sig i jämvikt gäller att de vridande momenten medurs och moturs är lika stora.
Hållfasthet och spänning
Material utsätts för olika typer av spänningar: drag-, tryck-, böj-, skjuv- och vridspänningar. Spänning beräknas som σ = F A och anges i N/mm² (MPa).
Töjning beskriver hur mycket ett material förlängs: ε = δ L0 .
Hookes lag, σ = E · ε, beskriver sambandet mellan spänning och töjning under elastisk deformation. Vid högre belastning når materialet sträckgränsen (Re) och sedan brottgränsen (Rm).
Sträck- och brottsgräns för stål.
Tryck i vätskor och gaser
Tryck uppstår när en kraft fördelas över en yta och definieras som p = F A , med enheten pascal (Pa). Ju större yta, desto lägre tryck för samma kraft. I gaser kan trycket variera med volymen, enligt p · V = konstant, vilket utnyttjas i pneumatiska system där tryckluft driver cylindrar via ventiler, kompressorer och ledningar.
I vätskor beror trycket på djup och densitet, p = 10 · ρ · h, och överförs oförändrat i alla riktningar. Detta utnyttjas i hydraulik där olja används för att överföra stora krafter. Hydrauliska system består av pumpar, ventiler och cylindrar och används i t.ex. domkrafter och pressar. Tryck mäts i enheter som Pa, kPa, bar och N/mm².
Olika komponenter som tryckregulatorer, filter och dimsmörjare säkerställer att systemen fungerar pålitligt.
Instuderingsuppgifter
I12.1 Hur stor är tyngden av en 100 kg-vikt?
I12.2 Var är tyngden av en 10 kg-vikt störst, respektive minst? Rangordna så att den plats som ger störst tyngd kommer först.
Månen Mount Everest topp Gotland Jupiter Nordpolen Ekvatorn
I12.3 En 100 g-vikt förlänger en dynamometer med 10 mm. Hur mycket förlängs den med tre sådana vikter?
I12.4 Rita kraftsituationen då en kloss ligger på ett lutande plan och det lutas så mycket att klossen precis börjar glida.
I12.5 En kloss ligger på ett lutande plan. Hur är reaktionskraften till tyngdkraften riktad?
I12.6 Varför står du stadigare med benen brett isär, jämfört med när fötterna är intill varandra?
I12.7 Ställ dig tätt intill en vägg och lyft det ben som är ytterst. Vad händer och varför?
I12.8 Ge fem exempel på situationer där det skulle vara mycket besvärligt om friktionskrafter inte fanns.
I12.9 Vad krävs för att en gungbräda som belastas till höger och vänster om vridningspunkten ska vara i jämvikt?
I12.10 Ange formlerna för beräkning av
a) dragspänning
b) töjning
c) säkerhetsfaktorn
d) skjuvspänning
I12.11 Vad heter gränsen där en metall utsätts för töjning?
I12.12 Omvandla till MPa:
a) 40 kN/cm 2
b) 40 kN/m 2
I12.13 En balk vilar på två stöd i sina ändpunkter. En punktkraft verkar på balkens tyngdpunkt.
a) Var är det vridande momentet störst?
b) Blir M-diagrammet en rät linje eller en böjd kurva?
I12.14 Hur stort är normalt lufttryck, uttryckt i enheten Pa?
I12.15 Hur fungerar en pneumatisk cylinder? Beskriv kortfattat funktionen.
I12.16 Nämn minst fyra apparater som måste finnas i en pneumatisk anläggning.
I12.17 Vad kallas den komponent som styr arbetsmomenten som en pneumatisk cylinder utför?
I12.18 Vilka faktorer avgör trycket i botten av ett kärl som är fyllt med vätska? Stryk den eller de faktorer som saknar betydelse. Kärlets diameter Väggtjockleken Vätskans densitet Kärlets höjd Kärlets volym Kärlets form
I12.19 Vad är skillnaden mellan dragspänning och skjuvspänning?
I12.20 Vilken formel används för att beräkna vridmoment och vilken är enheten?
I12.21 Hur beräknas trycket i botten av en vätskepelare?
I12.22 Vad menas med säkerhetsfaktor, och varför är den viktig i konstruktioner?
I12.23 Hur fungerar en hydraulisk domkraft enligt Pascals princip?
Arbetsuppgifter
A12.1 Bestäm normalkraften geometriskt. Klossens tyngd är 50 N.
A12.2 En kloss som väger 0,50 kg placeras på en planka. Man lutar plankan och vid 34° lutning börjar klossen glida. Hur stor är friktionskoefficienten mellan kloss och planka? (Uppgiften ska lösas med hjälp av trigonometri.)
A12.3 Bestäm resultanten geometrisk till de båda krafterna i bilden.
A12.4 En kraft drar i ett snöre som bilden visar. Bestäm krafterna i snöret geometriskt.
50 N
A12.5 Bestäm vridmomentet med avseende på punkten A i följande situationer. a)
50 N
A12.6 Beräkna dragspänningen i balken.
A12.7 Beräkna tryckspänningen i röret. Ytterdiametern är 20 mm och innerdiametern är 15 mm.
A12.8 En stålstång av S275J2 tål en dragspänning på 260 MPa. Vilken diameter behöver stången ha för att klara belastningen enligt figuren?
A12.9 En 2,5 m lång stång av S235JR med diametern 15 mm utsätts för en dragkraft på 25 kN. Bestäm spänning och förlängning av stången. Elasticitetsmodulen E för stålet är 2,1 · 105 MPa.
A12.10 En stång av S235JR har diametern 10 mm och belastas med en kraft på 5 kN. Vilken är säkerhetsfaktorn mot sträckning?
Sträckgränsen för stålet är 220 MPa.
A12.11 Två 5 mm tjocka plåtar av S235JR är limmade samman med ett lim vars tillåtna skjuvspänning är 20 MPa. Vilken är den maximala kraft som förbandet kan utsättas för?
A12.12 Trycket inne i cylindern i bilden är 200 kPa och det yttre lufttrycket är 0,1 MPa. Bestäm kraften F om d = 40 mm.
A12.13 En domkraft kan lyfta 2 ton. Vilken kraft behöver man använda för ett sådant lyft om förhållandet mellan cylindrarnas diameter är 1:10?
A12.14 En hydraulisk domkraft har en liten cylinder med arean 10 cm² och en stor cylinder med arean 500 cm². Hur stor kraft utvecklas i den stora cylindern om en kraft på 200 N läggs på den lilla?
A12.15 En 4 meter lång balk ligger på två stöd. En punktlast på 800 N placeras 1 meter från vänstra stödet. Bestäm normalkrafterna från de två stöden.
A12.16 Ett föremål med massan 3 kg ligger stilla på ett lutande plan med vinkeln 25°. Bestäm friktionskraften som håller föremålet på plats.
A12.17 En kraft på 50 N verkar i 30° vinkel uppåt mot horisontalplanet. Bestäm den horisontella och vertikala komposanten.
A12.18 En vikt på 100 N hänger i två snören som bildar 45° respektive 60° med horisontalplanet. Bestäm spännkraften i varje snöre.
A12.19 En kraft på 120 N verkar på en skiftnyckel 0,25 m från centrum. Beräkna vridmomentet.
A12.20 En 1,5 m lång stång med rektangulärt tvärsnitt har bredden 30 mm och höjden 100 mm. Stången utsätts för en kraft, riktad vinkelrät mot stångens längd, på 1 000 N i ytteränden. Beräkna böjspänningen.
A12.21 Ett rektangulärt limmat förband med ytan 200 mm · 10 mm utsätts för en kraft på 6 000 N. Bestäm skjuvspänningen.
A12.22 Beräkna vätsketrycket i vatten på 2,5 meters djup.
A12.23 En pneumatisk cylinder har ett övertryck på 0,6 N/mm² och kolvarea på 500 mm². Beräkna kraften som utvecklas.
A12.24 En balk på 4 meter belastas med en jämnt utbredd last q = 300 N/m. Beräkna normalkrafterna från stöden.
Gruppuppgifter
G12.1 Undersök olika typer av lastfall och momentberäkningar i en verklig konstruktion (exempelvis en gungbräda, balk, bro eller bom). Beräkna vilka krafter och moment som uppstår vid olika belastningar.
G12.2 Gör en jämförande analys av olika spänningsformer: dragspänning, tryckspänning, böjspänning och skjuvspänning. Illustrera med egna exempel och visa hur man räknar på dessa.
G12.3 Utforska olika typer av pneumatiska och hydrauliska system. Hur används dessa inom industrin? Jämför funktion, styrning, kostnad och precision.
G12.4 Bygg en enkel kraftfördelningsmodell med fjädrar eller gummiband för att illustrera moment, normalkraft och friktion i ett lutande plan.
Projektarbeten
P12.1 Designa och bygg en fungerande modell av en hydraulisk lyftanordning (t.ex. en domkraft, ramp eller klaffbro). Beräkna vilka krafter och tryck som uppstår, och testa funktionen.
P12.2 Utforma ett eget lastbärande byggverk i valfritt material. Beräkna krafter, jämvikt, spänningar och säkerhetsfaktorer. Utför praktiska hållfasthetstester.
Diskussionsfrågor
D12.1 Vad händer om man underskattar eller bortser från säkerhetsfaktorer i tekniska konstruktioner?
D12.2 I vilka sammanhang är det särskilt viktigt att förstå sambandet mellan kraft, moment och jämvikt?
D12.3 Vilka miljömässiga och ekonomiska fördelar respektive nackdelar har pneumatik jämfört med hydraulik?
D12.4 Vilka problem kan uppstå om man inte tar hänsyn till friktion och skjuvspänning i en teknisk lösning?
DATORKOMMUNIKATION
▶ Innan du fortsätter:
Läs kapitel 15 Datorkommunikation i faktaboken samt den här sammanfattningen.
Sammanfattning
Vad är datorkommunikation?
Datorkommunikation innebär att överföra data mellan datorer och enheter via nätverk – antingen med kabel (t.ex. Ethernet, fiber) eller trådlöst (Wi-Fi, mobilnät). Kommunikation möjliggörs med hjälp av protokoll som TCP/ IP och HTTP som styr hur data skickas, tas emot och tolkas. Internet, molntjänster, sociala medier och smarta enheter bygger alla på fungerande datorkommunikation. För att förstå hur kommunikationen är uppbyggd används ofta modeller – främst OSI-modellen (sju lager) och TCP/IPmodellen (fyra lager).
Kommunikation
Tre villkor krävs för kommunikation: en förbindelse, överenskomna regler (protokoll) och ett gemensamt språk. I datorsammanhang betyder detta nätverk, protokoll och kompatibla program.
Förbindelsen
Data representeras av 1:or och 0:or. Dessa kan skickas parallellt (flera ledningar) eller seriellt (en ledning i följd). Seriell överföring är vanligast mellan datorer. Överföringen kan ske trådbundet (kabel) eller trådlöst (radiovågor).
Trådbunden kommunikation
Trådbundna nätverk använder nätverkskort och kablar, oftast tvinnad parkabel med RJ45-kontakt. Fiberkablar överför data med ljusimpulser och ger högre hastighet och störningsskydd. Olika USB-kontakter används beroende på enhet: USB-A, USB-B, USB-C, Thunderbolt 4 m.fl.
Trådlös kommunikation
Trådlös dataöverföring sker med IR, Bluetooth eller Wi-Fi. IR är långsamt, medan Bluetooth är snabbt men har kort räckvidd. Wi-Fi kräver ett trådlöst nätverkskort och en router, som ofta är kopplad till internet via ett modem. WLAN används i lokala nätverk.
Nätverk
Nätverk delas in efter storlek:
• PAN: Personal Area Network
• LAN: Local Area Network
• MAN: Metropolitan Area Network
• WAN: Wide Area Network
Datorerna i ett trådbundet nätverk kan vara sammankopplade på olika sätt, exempelvis med stjärnnät, men det förekommer också bussnät och ringnät.
Nätverkskomponenter
Förutom nätverkskort behövs:
• Router: kopplar ihop olika nätverk och fungerar som gateway.
• Hubb: skickar signaler till alla datorer.
• Switch: skickar signaler endast till rätt mottagare.
• Server: central dator i nätverket.
• Modem: omvandlar signaler. DSL används för bredband, där ADSL och VDSL är vanligast.
MAN
MAN
Överföring och protokoll
Data skickas i form av datapaket, oftast asynkront (med start- och stoppbit). Ethernet används i LAN, TCP/IP på internet. IP-adresser (t.ex. 216.239.33.99) identifierar enheter. DNS-servrar översätter adresser till domännamn. IPv4 (4,3 miljarder adresser) håller på att ersättas av IPv6 (2128 adresser).
Mobila nätverk
Mobilnät är trådlösa och använder licensierade frekvenser. Basstationer täcker områden kallade celler. GSM var första standarden, med uppdelade tidsluckor. Senare nät är paketförmedlade:
• GPRS: första paketnätet, max 100 kbps
• EDGE: förbättrad version, max 300 kbps
• 4G: upp till 100 Mbit/s
• 5G: flera Gbit/s, stöd för många uppkopplade enheter
• 6G (under utveckling): terabit/s, stöd för holografisk kommunikation
IT-system
Ett IT-system består av hårdvara, mjukvara, nätverk, databaser och användargränssnitt. Systemen används för att lagra, bearbeta och kommunicera information. Databaser kan vara hierarkiska, relationsbaserade eller objektorienterade.
Språk och sökning
Webbläsare (t.ex. Firefox och Safari) tolkar information från internet via URL-adresser. Adresserna består av protokoll, domän, gränssnitt och toppdomän. HTML används för att skapa webbsidor. DNS-servrar översätter URL:er till IP-adresser.
Persondatorn
Dagens persondator kan vara stationär, bärbar eller mobil. Vanliga program är Word, Excel och PowerPoint. Operativsystemet (t.ex. Windows) krävs för att använda tillämpningsprogram. BIOS/UEFI startar datorn. Datorns processor arbetar med binära signaler (1/0), enligt ASCII- eller Unicodetabeller.
Datorns delar
Hårdvaran består av:
• Processor (datorns ”hjärna”)
• Moderkort (kopplar samman alla delar)
• RAM (arbetsminne), SSD/hårddisk (lagring)
• Grafikkort, ljudkort, portar
• DVD/Blu-ray-enhet (om tillgänglig)
Minnen
RAM-minne är tillfälligt, finns som DRAM eller SRAM. Flashminnen och hårddiskar används för permanent lagring. Moderna hårddiskar är ofta SSD-enheter. För att snabba upp datorn kan disken defragmenteras eller partitioneras.
Bussar och portar
Bussar transporterar data mellan komponenter. Moderna bussar är 64-bitars. Portar är anslutningspunkter, t.ex. USB. Parallella portar är snabbare men kräver fler ledare.
Datorns hastighet och processorer Processorns klockfrekvens (GHz) avgör hur många beräkningar som görs per sekund. SoC-processorer (System on a Chip), t.ex. ARM, kombinerar flera funktioner och används i mobila enheter.
Programmering
Programmering innebär att ge datorn instruktioner via kod. Processen består av:
1. Analys och design (val av språk, algoritmer, pseudokod)
2. Implementering (skriva och testa kod)
3. Optimering och dokumentation
Vanliga språk: Python, Java, C++ och JavaScript.
Programmeringsuttryck
Programmering kräver kännedom om hur koder måste skrivas. Exempel:
latar = []
for i in range(3):
lat = input(”Skriv in en favoritlåt: ”)
latar.append(lat)
for i in range(len(latar)): print(f”{i+1}. {latar[i]}”)
Digital interaktion
• VR (Virtual Reality): digital simulerad miljö
• AR (Augmented Reality): digitalt lager ovanpå verkligheten
• MR (Mixed Reality): interaktion mellan verkliga och digitala objekt
Artificiell intelligens (AI)
AI använder algoritmer och maskininlärning. Genom att träna på stora datamängder kan AI-system identifiera mönster (t.ex. bilder och språk). Neurala nätverk efterliknar hjärnans struktur.
Digital klyfta
Skillnaden i tillgång till teknik och kunskap mellan olika grupper beror ofta på ekonomi, geografi, utbildning och ålder. Lösningar inkluderar stödprogram, bredbandsutbyggnad och utbildningsinsatser.
Instuderingsuppgifter
I15.1 Vad är syftet med ett kommunikationsprotokoll i datanätverk?
I15.2 Vad beskriver OSI- och TCP/IP-modellen?
I15.3 Vad är skillnaden mellan trådbunden och trådlös kommunikation?
I15.4 Vad är en IP-adress och vad används DNS till?
I15.5 Vad är skillnaden mellan IPv4 och IPv6?
I15.6 Vad kännetecknar ett IT-system?
I15.7 Vad gör en router jämfört med en switch?
I15.8 Vad används HTML till?
I15.9 Vad är pseudokod och varför används det vid programmering?
I15.10 Vad menas med enhetstest och varför är det viktigt?
I15.11 Ge exempel på tre datatyper som används i programmering.
I15.12 Vad är en funktion och varför används funktioner i programmering?
I15.13 Vad är skillnaden mellan en for-loop och en while-loop?
I15.14 Vad är en SoC-processor?
I15.15 Hur fungerar en fiberoptisk kabel?
I15.16 Vad innebär digital klyfta?
I15.17 Vad är AI och hur används maskininlärning?
I15.18 Vad används en gateway till i ett nätverk?
I15.19 Vad är skillnaden mellan VR, AR och MR?
Arbetsuppgifter
A15.1 Detta är ASCII-koden för ett ord. Vilket?
1001000 1000101 1001010
A15.2 Skriv ASCII-koden för additionen: 5 + 4
A15.3 Ta med internets hjälp reda på vad följande datortermer betyder:
a) kompilera
b) Open Source
c) VPN-tunnel
d) Netiquette
A15.4 Skriv en instruktionslista till en tänkt person med låg datorvana. Hen ska kunna:
a) Söka och hitta texten till Bamse-sången (Världens starkaste björn).
b) Söka och hitta en video på YouTube där visan framförs.
A15.6 Undersök vilka protokoll din dator använder när du surfar på internet. Tips: använd t.ex. webbläsarens utvecklarverktyg eller Wireshark.
A15.7 Rita upp en karta över nätverken du har hemma eller på skolan. Identifiera trådlösa och trådbundna delar samt vilka enheter som är uppkopplade.
A15.8 Mät upp- och nedladdningshastigheten i olika delar av en byggnad med t.ex. bredbandskollen.se. Dokumentera skillnaderna och fundera över varför det skiljer sig åt.
A15.9 Använd kommandotolken (cmd eller terminal) och skriv: ipconfig (Windows) eller ifconfig (Mac/Linux).
Dokumentera din IP-adress, gateway och DNS-server.
Programmering
Använd valfritt programmeringspråk till arbetsuppgifterna nedan. I facit hittar du lösningarna i Python och JavaScript. Det finns flera gratis webbaserade kompilatorer som du kan använda.
A15.10 Skriv ett program som frågar efter användarens namn och skriver ut en hälsning.
A15.11 Skriv ett program som kontrollerar om en användare är gammal nog att köra bil (minst 18 år).
A15.12 Gör ett program som ber användaren skriva in en temperatur i Celsius och räknar om det till Fahrenheit.
A15.13 Skapa ett program som simulerar ett lösenordskrav: be om ett lösenord och kolla om det är minst 8 tecken.
A15.14 Skriv ett program som frågar användaren hur många timmar de sovit. Om det är under 6 timmar skrivs ”Du borde sova mer” ut, annars ”Bra jobbat!”.
A15.15 Skriv ett program där användaren matar in sin favoritfärg och programmet svarar med ett meddelande där färgen används i en mening.
A15.16 Skriv ett program där användaren skriver in tre favoritlåtar och får dem utskrivna som en numrerad lista.
Gruppuppgifter
G15.1 Planera och rita ett nätverk till en fiktiv skola. Bestäm typ av nät, topologi, hårdvara, protokoll och säkerhetsåtgärder.
G15.2 Gör en presentation om utvecklingen från GSM till 6G. Ta upp teknik, samhällspåverkan och framtidsscenarier.
G15.3 Beskriv hur ett verkligt IT-system fungerar, t.ex. i vården, industrin eller kollektivtrafiken.
Projektarbeten
P15.1 Bygg ett eget lokalt nätverk (LAN eller WLAN). Planera, installera och dokumentera ett mindre nätverk med minst tre enheter (t.ex. två datorer och en skrivare). Redovisa:
• Använd topologi och motivera valet
• Nätverksutrustning och anslutningar
• IP-konfiguration (fast eller dynamisk)
• Funktionstest: t.ex. fil- eller skrivardelning
• Säkerhetsåtgärder: lösenord, brandvägg, kryptering Dokumentationen görs i rapportform med bilder, scheman och tester.
Diskussionsfrågor
D15.1 Varför är det viktigt med gemensamma standarder och protokoll på internet?
D15.2 Hur påverkar utvecklingen av 5G och 6G samhället?
D15.3 Vilka är de största riskerna med AI-styrda nätverk och system?
FRAMTIDENS TEKNIK 17
▶ Innan du fortsätter:
Läs kapitel 17 Framtidens teknik i faktaboken samt den här sammanfattningen.
Sammanfattning
Framtidens teknik
Utvecklingen av morgondagens teknik går snabbt, och din generation kommer att vara en viktig del i denna förändring – som innovatörer, producenter och användare. Framtidens teknik handlar till stor del om att förbättra vår hälsa, underlätta vardagen och skydda vår planet. Exempelvis kan smarta speglar analysera hälsodata, och smarta toaletter kan upptäcka sjukdomar i ett tidigt skede. Tekniker som labb-odlat kött, 6G-nät och uppkopplade tandborstar visar hur vardagslivet påverkas av nya innovationer.
Energi för framtiden
Inom energiteknik sker ständiga framsteg. Grön vätgas, som produceras med förnybar el utan koldioxidutsläpp, lyfts fram som ett alternativ för industri och transporter. Samtidigt förbättras batteriteknik, t.ex. genom solid-state-batterier som är effektivare och kräver färre sällsynta material. Flytande solkraftverk utnyttjar vattenytor för energiproduktion, och små modulära kärnreaktorer (SMR) erbjuder ett kompakt och säkrare alternativ till traditionella kärnkraftverk.
Bioteknik och nanoteknik
Genredigering, som t.ex. CRISPR, gör det möjligt att ändra DNA med stor precision. Det öppnar för att bota genetiska sjukdomar och skapa mer robusta grödor, men tekniken väcker även etiska frågor. Nanoteknik arbetar på atomnivå och används för att skapa nya material, läkemedel och tekniska lösningar.
Uppkopplad värld – IoT och blockkedjan
Internet of Things (IoT) kopplar samman fysiska enheter via internet och används både i hem, industri och vård. Det gör våra bostäder mer energieffektiva och förbättrar vår hälsa genom smarta system. Blockkedjeteknik används främst inom kryptovalutor, men har stor potential i allt från digitala kontrakt till spårning av varor. Tekniken bygger på transparens och säkerhet, utan att kräva en central aktör.
Beräkningskraft och intelligens
Kvantdatorer är en annan banbrytande teknik. Genom att använda qubits (kvantbitar) kan dessa datorer hantera extremt komplexa beräkningar som dagens datorer inte klarar. Detta kan ge genombrott inom t.ex. läkemedelsutveckling och optimering av resurser. Samtidigt gör AI det möjligt för maskiner att analysera stora datamängder, känna igen mönster och fatta beslut – snabbare och ofta mer träffsäkert än människor. AI används redan i självkörande bilar, medicinsk diagnostik och industriell automation, och utvecklingen går snabbt framåt mot mer självlärande och anpassningsbara system. Kombinationen av AI och andra tekniker, som robotik och sensorer, skapar nya möjligheter inom nästan alla områden – från jordbruk till rymdfart.
Instuderingsuppgifter
I17.1 Vad är grön vätgas och hur produceras den?
I17.2 Vad används CRISPR till inom bioteknik?
I17.3 Ge två exempel på tillämpningar av nanoteknik.
I17.4 Vad innebär Internet of Things (IoT)?
I17.5 Hur fungerar blockkedjeteknik?
Arbetsuppgifter
A17.1 Undersök hur grön vätgas produceras. Rita ett flödesschema där du visar stegen från förnybar el till vätgas som används i industri eller transport. Förklara varför denna teknik ses som klimatvänlig.
A17.2 Ta reda på hur ett solid-state-batteri fungerar och jämför det med ett traditionellt litiumjonbatteri. Lista tre fördelar och en utmaning för solid-state-tekniken.
A17.3 Beskriv vad en SMR (Small Modular Reactor) är. Förklara hur den skiljer sig från traditionella kärnkraftverk. Nämn en fördel och en potentiell risk.
A17.4 Ange två fördelar med flytande solkraftverk.
A17.5 Välj ett område där IoT används (t.ex. hem, industri eller sjukvård). Skapa en enkel skiss eller tabell över hur olika uppkopplade enheter kan samverka.
A17.6 Gör en egen liknelse som förklarar blockkedjetekniken på ett enkelt sätt för någon som aldrig hört talas om den.
A17.7 Ge exempel på tre tillämpningar av AI i vardagen idag. Förklara hur maskininlärning kan förbättra dessa tillämpningar över tid.
A17.8 Sök information om ett verkligt exempel på nanoteknik som redan används i produkter idag. Beskriv funktionen och vilka framtida tillämpningar tekniken kan få.
Gruppuppgifter
G17.1 Undersök tre framtidstekniker som kan bidra till att minska klimatpåverkan (t.ex. grön vätgas, flytande solkraftverk, SMR). Redovisa hur tekniken fungerar, vilka miljömässiga fördelar den innebär samt vilka utmaningar som kvarstår innan den kan få stort genomslag.
G17.2 Diskutera möjligheter och risker med genredigering, t.ex. CRISPR. Skapa en presentation där ni tar upp både medicinska och samhälleliga perspektiv – vilka tillämpningar är etiskt försvarbara och vilka bör förbjudas?
G17.3 Undersök hur artificiell intelligens används inom sjukvården idag och hur den kan komma att utvecklas. Vad kan AI bidra med inom diagnostik, behandling och administration? Vilka risker finns?
G17.4 Jämför naturliga exempel på nanostrukturer (t.ex. geckoödlans fötter, lotusblad) med tekniska tillämpningar inom medicin eller materialvetenskap. Redovisa likheter, skillnader och möjligheter till biomimetik.
G17.5 Kartlägg olika IoT-lösningar inom hem, industri eller hälsovård. Diskutera säkerhetsrisker, integritetsfrågor och möjliga lösningar. Avsluta med att formulera riktlinjer för säker och ansvarsfull användning.
Projektarbeten
P17.1 Skapa en konceptidé för en framtida vardagsprodukt (exempelvis en smart tandborste, spegel eller klädesplagg) som använder sig av IoT, AI eller sensorteknik. Gör en enkel modell/prototyp och beskriv funktion, målgrupp och fördelar.
P17.2 Planera ett framtida bostadsområde eller samhälle där energiförsörjningen bygger på ny teknik (ex. SMR, grön vätgas, solkraft). Tänk in energilagring, distribution, hushållning och miljöpåverkan.
P17.3 Skapa en kort dokumentärfilm, animation eller podcast om en framtidsteknik från kapitlet. Intervjua forskare eller experter, gör egna illustrationer och analysera teknikens möjliga påverkan på samhället.
Diskussionsfrågor
D17.1 Om vi utvecklar en AGI – ska den ha rättigheter liknande en människa?
D17.2 Finns det teknik vi bör låta bli att utveckla, även om vi kan?
D17.3 Vem bär ansvaret om en AI-beslutande maskin gör ett misstag –tillverkaren, programmeraren eller användaren?
D17.4 Kan vi lita på att blockchain är säkert? Vad händer om det missbrukas?
D17.5 Hur påverkar det samhället att teknik kan läsa av vår hälsa i realtid?
TEKNIK
FÖR GYMNASIET
Detta läromedel i Teknik nivå 1 och Teknik nivå 2 är anpassat för Teknikprogrammet enligt reformen Gy25 och ger en bred, aktuell och pedagogiskt genomtänkt grund för undervisningen i teknikämnet.
Boken täcker centrala områden som teknikens historia, teknikutveckling, design, ritteknik, materiallära, mätteknik och mekanik. Den behandlar också teknikens roll i samhället, entreprenörskap, projektarbete, teknisk kommunikation samt risker, lagar och hållbarhet – alltid med koppling till aktuella frågor om miljö, energi, genus och framtidens teknik.
Läromedlet består av en faktabok, en övningsbok med uppgifter och tillämpningsövningar samt ett digitalt läromedel med filmer, animationer och fördjupningsmaterial som stödjer både klassrumsundervisning och självstudier.
Övningsboken består av korta sammanfattningar, instuderingsuppgifter, arbetsuppgifter, grupparbeten, projektarbeten och diskussionsfrågor.
Läromedlet följer ämnesplanerna för Gy25 och kan användas flexibelt i både Teknik nivå 1 och Teknik nivå 2.