Nachdenken und Machen (3.2.3)
3D-Druck in der Schule – Warum überhaupt?
In verschiedenen Berufsgruppen werden schon länger 3D-Drucker eingesetzt. Beispielsweise drucken Architekt*innen Modelle zur Veranschaulichung für die Kund*innen aus. In der Zahnmedizin können Implantate massgeschneidert für Patient*innen hergestellt werden.
Nun ist es so, dass wir in der Schule diese Technologie unbedingt auch einsetzen müssen, denn in der Wirtschaft hat 3D-Druck eine Reihe von Branchen revolutioniert. Oder gibt es da noch bessere Argumente?
Überlege dir kurz aus dem Stand einige Argumente, die für das Erstellen und Drucken von 3D-Modellen in der Schule sprechen. Vergleiche anschliessend mit den Argumenten in den beiden Akkordeons.
Mässige Argumente
- 3D-Druck ist moderne Technik. Die sollen die Schüler*innen kennenlernen.
- Zu digitalen Anwendungskompetenzen gehört auch die Bedienung eines 3D-Druckers dazu. Schliesslich sollen die Schüler*innen sich auch in der Bedienung von normalen Druckern auskennen.
- 3D-Druck fasziniert Schüler*innen. Man kann sie mit solchen Dingen begeistern und bei Laune halten.
Bessere Argumente
- Schüler*innen, die mit feinmotorischen Aktivitäten Schwierigkeiten haben, können mit einem 3D-Drucker ihre Ideen trotzdem umsetzen und Erfolgserlebnisse haben.
- Viele «Erfindungen» von Schüler*innen brauchen spezielle Bauteile, die man nur mit grossem Aufwand und teileweise gar nicht herstellen kann. Mit einem 3D-Drucker und entsprechender Modellierungs-Software sind praktisch keine Grenzen gesetzt. Die Möglichkeit spart Zeit für wirklich wichtige konzeptionelle Überlegungen (z.B. im Bereich Programmieren, oder in der Entwicklung von komplexen Mechaniken).
- Mit einem 3D-Drucker können Schüler*innen Werkstücke herstellen, die wirklich professionell daher kommen. Das macht sie stolz und motiviert für weitere Erfindungen und Experimente.
- Mit dem 3D-Drucker können Schüler*innen gezielt und schnell einzigartige Bauteile produzieren, die sie für ihr persönliches Produkt brauchen.
- Schüler*innen lernen die Vor- und Nachteile der digitalen Fabrikation kennen und können im Einzelfall entscheiden, welches Fertigungsverfahren jeweils angemessen ist.
- Mit Hilfe des 3D-Druckers lässt sich ein typischer Problemlösezyklus veranschaulichen bzw. die Schüler*innen lernen sich nach Problemlösezyklen zu verhalten.
3D-Druck im making-orientierten Unterricht einsetzen
Die neue Technologie ist angeschafft und die Software installiert. Es kann also losgehen. Aber wie genau? Und wie setzt man einen 3D-Drucker sinnvoll beim Making ein? Im Idealfall nutzen die Schüler*innen den 3D-Drucker genau dann, wenn sie ihn für die Umsetzung ihrer Idee benötigen. Dafür müssen sie das Teil und dessen Möglichkeiten aber erstmal kennenlernen. Sie müssen verstehen, dass es sich um ein Werkzeug handelt, das ihnen bestimmte Arbeitsschritte erleichtert oder Teile auf so präzise Weise fertigt, wie sie es von Hand niemals schaffen würden.
Wir versuchen euch einige Hinweise zu geben, so dass ihr mit euren Schüler*innen das Potenzial des Geräts voll nutzen könnt.
Zum Einstieg: Recherche-Challenges
Schüler*innen, die noch nie mit einem 3D-Drucker gearbeitet haben, wollen dies verständlicherweise schnellstmöglichst tun. Sie interessieren sich zunächst für den technischen Prozess. Das Produkt spielt dabei keine grosse Rolle und die Bereitschaft, erst selbst etwas zu konstruieren, hält sich in Grenzen. Für den Einstieg eignen sich daher fertige Vorlagen oder rasch konstruierte Teile, die im Rahmen einer Recherche-Challenge* ausgewählt, gepitched** und – sofern für geeignet befunden – produziert werden.
Ideen für Recherche-Challenges
- Ein Objekt, das zum Thema Zukunft passt oder sonstwie innovativ ist.
- Ein Objekt, das einen Beitrag zur Klassen-Gemeinschaft leistet.
- Ein Gefäss, in dem man etwas Wichtiges aufbewahren möchte.
- Etwas, wofür dein Lieblingsinfluencer gerne Werbung machen würde.
- Ein Objekt, das besonders gut zu dir passt oder mit dir zu tun hat.
* Zur Recherche bietet sich beispielsweise die Plattform von Thingiverse an.
**Im Pitch stellen die Schüler*innen ihre Vorlage innert 30 Sek. im Plenum vor und begründen, weshalb die Vorlage zur Challenge passt.
3D-Drucker als Werkzeug nutzen
Am Anfang des Druckprozesses mit einem 3D-Drucker steht wie bereits beschrieben ein 3D-Modell, idealerweise im Format „.stl“. Ein solches Modell kann heruntergeladen und verwendet oder auch angepasst werden mit Hilfe z.B. der Software „Tinkercad“. Natürlich ist es auch möglich von Grund auf eigene Modelle zu entwickeln. Folgend sind einige Möglichkeiten zusammengetragen.
Cookie-Form modellieren
Auf der Website „CookieCaster 2.0“ kann im Handumdrehen eine Guetzliform selber erstellt werden. Und zwar wählt man eine Form im 2D-Format, gibt die Wandstärke und Höhe der Form an und schon wird eine Datei im .stl-Format zur weiteren Verwendung erstellt.
Bereits vorhandene 3D-Modelle verwenden
Je nachdem, was die Schüler*innen suchen bzw. für ihr Projekt brauchen, ist es sinnvoll und effizient einmal zu schauen, was es in der Community bereits gibt. Die Plattform „Thingiverse“ bietet diese Option. Zudem ist ein Extra-Bereich für die Bedürfnisse in der Schule vorhanden.
Um die Qualitätsunterschiede in Bezug auf Druckdauer aufzuzeigen, bietet sich die „Cali Cat“ an.
3D-Modell erstellen für Fortgeschrittene
Die Königsdisziplin ist natürlich die komplette Entwicklung eines eigenen 3D-Modells. Diese Vorgehensweise entspricht grundsätzlich voll und ganz der making-orientierten Herangehensweise. Falls die Schüler*innen jedoch nur eine Halterung oder ein Gefäss ausdrucken möchten, kann dieses Vorhaben unter Umständen ein grosser zeitlicher Aufwand bedeuten. Es würde sich allenfalls auch anbieten ein bereits vorhandenes Modell auszuwählen und anzupassen. Falls dennoch ein Modell von A bis Z erstellt werden soll, bieten die folgenden zwei Tutorials zentrale Aspekte im Umgang mit der Software „TinkerCad“.
Falls lediglich bereits vorhandene 3D-Modelle angepasst oder verändert werden sollen, so ist die Funktion „Objekte gruppieren“ entscheidend. Das folgende Video zeigt diese Funktion und deren Auswirkungen im Detail:
3D-Modell ausdrucken
Für die 3D-Drucker verwendet man im Idealfall auch die Software des Herstellers. Folgend die Download-Links für Ultimaker und Prusa:
- Cura für Ultimaker-3D-Drucker
- Prusa Slicer für Prusa-3D-Drucker
Folgend zwei Tutorials zur Verwendung der entsprechenden Software:
Drucken mit dem 3D-Drucker „Ultimaker“ und der Software „Cura“
Drucken mit dem 3D-Drucker „Prusa“ und der Software „Prusa Slicer“
Druckmaterial
https://blog.eigermaker.ch/druckmaterial/