Thanks to the rapidly improving availability of modern digital manufacturing technologies, tools that were previously the preserve of well-equipped research and development facilities are now in the hands of the general public. Therefore, the aim of this course is to familiarize its participants in a practical way with the wide possibilities of modern software and hardware technologies and their application in everyday life. The intention is not to give an exhaustive overview of the subject, but to provide the necessary foundations to enable later independent development and creative work on their own scientific, educational and creative projects. The course is structured into several loosely linked modules that thematically cover the most common areas such as programming microcontrollers and their use for interacting with the physical world through sensors, 2D and 3D objects modeling, work in virtual or augmented reality (AR/VR) environments, principles of 3D printing and scanning, computer-aided cutting, engraving and machining techniques, and the basics of working with electronic circuits. The course is taught in English with the possibility of consultations and assistance of Czech-speaking lecturers.

Díky rychle se zlepšující dostupnosti moderních technologií digitální tvorby se do rukou široké veřejnosti dostávají nástroje, které byly dříve doménou pouze dobře vybavených výzkumných a vývojových pracovišť. Cílem tohoto předmětu je proto se seznámit jeho účastníky praktickou formou s širokými možnostmi moderních softwarových a hardwarových technologií a jejich možnostmi uplatnění v každodenním životě. Úmyslem není podat vyčerpávající přehled dané problematiky, ale poskytnout nezbytné základy umožňující pozdější samostatný rozvoj a kreativní práci na vlastních vědeckých, vzdělávacích a kreativních projektech. Kurz je strukturován do několika volně navazujících modulů, které tematicky pokrývají nejběžnější oblasti, jako je programování mikrokontrolérů a jejich využití pro interakci s fyzickým světem prostřednictvím senzorů, modelování 2D a 3D objektů, práce v prostředí virtuální nebo rozšířené reality (AR/VR), principy 3D tisku a skenování, techniky počítačem řízeného řezání, gravírování a obrábění a základy práce s elektronickými obvody. Předmět je vyučován v anglickém jazyce s možností konzultací a asistencí česky hovořících lektorů.

Graduates will be able to:

Understand the basic principles and techniques of 2D and 3D modelling and design.

Design and create simple 3D models for a variety of purposes such as prototypes, components or art objects.

Understand the principles of computer-controlled machining, cutting and engraving machines, including the preparation of designs and the correct setting of machine parameters.

Master the principles of 3D printing and scanning, including printer calibration, selection of appropriate materials, and adjustment of model parameters for optimal printing.

Work with electronic circuits and basic components such as transistors, capacitors and resistors, and build simple circuits.

Program microcontrollers (e.g., MicroBit or Arduino) for a variety of purposes such as controlling motors, reading physical world sensors, or communicating with other devices.

Integrate skills from individual modules into complex projects that involve a combination of design, electronics, and programming.

Develop creative and innovative approaches to problem solving and project delivery in digital fabrication and technology automation and mass customization.

Use the skills acquired to further personal or professional development in the fields of science, education, and the arts.

Absolventi budou schopni:

Rozumět základním principům a technikám 2D a 3D modelování a designu.

Navrhovat a vytvářet jednoduché 3D modely pro různé účely, jako jsou prototypy, součástky nebo umělecké předměty.

Porozumět principům počítačem řízených obráběcích, řezacích a gravírovací strojů, včetně přípravy designů a správného nastavení parametrů stroje.

Zvládnout principy 3D tisku a skenování, včetně kalibrace tiskárny, výběru vhodných materiálů a úpravy parametrů modelů pro optimální tisk.

Pracovat s elektronickými obvody a základními komponenty, jako jsou tranzistory, kondenzátory a rezistory, a sestavovat jednoduché obvody.

Programovat mikrokontrolery (např. MicroBit nebo Arduino) pro různé účely, jako je ovládání motorů, čtení senzorů fyzického světa nebo komunikace s dalšími zařízeními.

Integrovat dovednosti z jednotlivých modulů do komplexních projektů, které zahrnují kombinaci designu, elektroniky a programování.

Rozvíjet kreativní a inovativní přístupy k řešení problémů a realizaci projektů v oblasti digitální tvorby, automatizace technologií a “mass customisation”.

Využívat získané dovednosti pro další osobní nebo profesní rozvoj v oblastech vědy, vzdělávání a umění.

1. Bryant, S. C. Tinkercad. (John Wiley and Sons, 2018).

2. Seneviratne, P. Beginning BBC micro:bit: a practical introduction to micro:bit development. (Apress, 2018).

3. Bernier, S. N., Luyt, B. & Reinhard, T. Design for 3D printing scanning, creating, editing, remixing, and making in three dimensions. (Maker Media, 2020).

4. Lansdown, H. Digital modelmaking: laser cutting, 3D printing and reverse engineering. (The Crowood Press, 2019).

5. Scherz, P. & Monk, S. Practical electronics for inventors. (McGraw-Hill Education, 2016).

6. Malý, M. Hradla, volty, jednočipy: úvod do bastlení. (CZ.NIC, z.s.p.o., 2017). https://knihy.nic.cz/files/edice/hradla_volty_jednocipy.pdf

1. Bryant, S. C. Tinkercad. (John Wiley and Sons, 2018).

2. Seneviratne, P. Beginning BBC micro:bit: a practical introduction to micro:bit development. (Apress, 2018).

3. Bernier, S. N., Luyt, B. & Reinhard, T. Design for 3D printing scanning, creating, editing, remixing, and making in three dimensions. (Maker Media, 2020).

4. Lansdown, H. Digital modelmaking: laser cutting, 3D printing and reverse engineering. (The Crowood Press, 2019).

5. Scherz, P. & Monk, S. Practical electronics for inventors. (McGraw-Hill Education, 2016).

6. Malý, M. Hradla, volty, jednočipy: úvod do bastlení. (CZ.NIC, z.s.p.o., 2017). https://knihy.nic.cz/files/edice/hradla_volty_jednocipy.pdf

Povinná docházka a svědomité průběžné plnění zadaných úkolů

Block 1: Introduction to Design Principles and Modeling Software (4 hours)
Explore fundamental design principles and acquire skills in 2D and 3D modeling software. Get an insight into the possibilities of virtual and augmented reality. Topics include block modeling, parametrization, and the basics of prototyping, providing a solid foundation in design.

Block 2: Vector Graphics and Digital Conversion (4 hours)
Master the basics of vector graphics with a focus on scanning techniques and converting data from the physical world to digital. Learn about computer-controlled cutting and engraving, emphasizing safety and material specifics, along with an introduction to engraving techniques.

Block 3: Fundamentals of 3D Printing (4 hours)
This introductory course to 3D printing covers design preparation, material selection, and post-production processes. It provides a comprehensive overview of the entire workflow in 3D printing.

Block 4: Advanced 3D Printing Techniques (4 hours)
You will expand your knowledge in 3D printing with advanced methods, including working with specialized materials (flexible, water soluble, etc.). You will learn how to prepare models using 3D scanning of the real object, advanced printer setup and stereolithography using resin printers. The block also covers finishing techniques such as gluing, painting, and vapor smoothing with organic compounds. Integration of G-code customization and other 3D modelling generation and optimization of slicing.

Block 5: Microcontroller Programming and Sensors (4 hours)
Learn microcontroller programming, particularly on the Micro:Bit platform. Discover how these devices interact with the physical world through sensors, and gain experience in using contact boards without the need for soldering.

Block 6: Introduction to Basic Electronics (4 hours)
This block covers the basics of electronic components and circuits. Emphasizing safety, including protection against Electrostatic Discharge (ESD), it introduces soldering techniques with THT and SMD components.

Block 7: Systems Integration and CNC Machining Fundamentals (4 hours)
Learn basic approaches to integrating systems into larger automated units. Combine the knowledge acquired in the previous blocks in the creation and presentation of your own mini-project. Gain insights into the fundamentals of CNC machining, including material selection, workplace safety, machine setup, and post-production finishing techniques.

Devise your own ways on how to make the process, from a pseudo-code, to the creation of parts, resulting in novel ways to make your own laboratory technique, a novel approach to fabrication, or simply an integration of already existing components.

Blok 1: Úvod do principů designu a modelovacího softwaru (4 hodiny)
Prozkoumáte základní principy designu a získejte dovednosti v 2D a 3D modelovacím softwaru a nahlédnete do možností využití virtuální a rozšířené reality. Témata zahrnují blokové modelování, parametrizaci a základy prototypování, poskytující pevný základ v designu.

Blok 2: Vektorová grafika a digitální konverze (4 hodiny)
Osvojíte si základy vektorové grafiky se zaměřením na skenovací techniky a konverzi dat z fyzického světa do digitálního. Naučte se o počítačem řízeném řezání a gravírování, s důrazem na bezpečnost a specifika materiálů spolu s úvodem do gravírování

Blok 3: Základy 3D tisku (4 hodiny)
Tento úvodní kurz 3D tisku, pokrývá přípravu designu, výběr materiálů a postprodukční procesy. Poskytuje vám komplexní přehled o celém pracovním postupu při 3D tisku.

Blok 4: Pokročilé techniky 3D tisku (4 hodiny)
Rozšíříte své znalosti v 3D tisku s pokročilými metodami, včetně práce se specializovanými materiály (flexibilní, vodou rozpustné atd.). Seznámíte se s přípravou modelů pomocí 3D skenování reálné předlohy, pokročilým nastavením tiskárny a stereolitografií s využitím resinových tiskáren. Blok také zahrnuje techniky dokončovacích postupů jako lepení, malování a vyhlazování organickými parami. Přizpůsobení G-code, další způsoby generování 3D modelů a optimalizace slicingu.

Blok 5: Programování mikrokontrolérů a čidla (4 hodiny)
Naučíte se programování mikrokontrolérů, zejména na platformu Micro:Bit. Zjistíte, jak tyto zařízení interagují s fyzickým světem prostřednictvím senzorů, naučíte se je kalibrovat a získáte zkušenosti s používáním kontaktních desek bez potřeby pájení.

Blok 6: Úvod do základnů elektroniky (4 hodiny)
Tento blok pokrývá základy elektronických komponent a obvodů. Klade důraz na bezpečnost, včetně ochrany před elektrostatickým výbojem (ESD), a představuje techniky pájení s komponentami THT a SMD.

Blok 7: Integrace systémů a základy CNC obrábění (4 hodiny)
Dozvíte se základní přístupy k integraci systémů do větších automatizovaných jednotek. Spojíte znalosti nabyté v předchozích blocích při tvorbě a prezentaci vlastního miniprojektu. Získáte informace o základech CNC obrábění, včetně výběru materiálů, bezpečnosti na pracovišti, nastavení stroje a postprodukčních dokončovacích technik.

Vymyslíte si vlastní cestu k postupu, od pseudokódu až po tvorbu dílů, které vám umožní si navrhnout a vytvořit například vlastní laboratorní techniku, zapojit nové přístupy do výroby nebo jednoduchuše integrovat již existujících součásti do většího celku.

interest in modern technology, own laptop

zájem o moderní technologie, vlastní notebook

Podmínkou udělení zápočtu je alespoň 75% účast. Předmět je zakončen klasifikovaným zápočtem z týmového popularizačního projektu, který je demonstrován na závěrečných dvou hodinách předmětu, či po dohodě s garantem předmětu v individuální termín během zkouškového období.