3D-Druck im Unterricht: Tolle Materialien für eure SchülerInnen
Sicherlich habt ihr auch schon von 3D-Druckern gehört. Ihr Einsatz ist vielfältig, zum Beispiel in Produktion und Wirtschaft, aber auch in der Kunst bzw. im Designbereich. Sie werden immer häufiger verwendet und sind auch für künftige Innovationen ziemlich relevant.
Wer sich mit 3D-Druck beschäftigen möchte, benötigt ein gewisses Know-how der Informatik. Der Umgang damit fördert außerdem mathematische Kompetenzen, aber auch die Kreativität. Kein Wunder also, dass der Einsatz von 3D-Druckern auch für den Schulunterricht ideal ist.
Zahlreiche HerstellerInnen und Organisationen bieten tolle Programme und Materialien an, um den Einsatz von 3D-Druck im Unterricht zu erleichtern. Wir haben für euch die spannendsten in diesem Artikel zusammengefasst.
Darum geht’s in diesem Artikel:
Was ist 3D-Druck und was macht ihn so zukunftsträchtig?
3D-Druck, der auch als additive Fertigung bezeichnet wird, ist eine allgemeine Bezeichnung für Fertigungsverfahren, bei denen ein dreidimensionales Objekt erzeugt wird. Dafür wird Schicht für Schicht Material aufgetragen. Dieser schichtweise Aufbau einer oder mehrerer flüssiger Werkstoffe erfolgt computergesteuert nach vorgegebenen Maßen und Formen.
Es gibt zahlreiche Einsatzgebiete für 3D-Drucker beispielsweise für Werkzeuge, Modelle und Prototypen, aber auch in der Medizin (für bestimmte Instrumente oder Implantate). Sie versprechen in vielen Bereichen großen Fortschritt und eine einfache Herstellung. In diesem Artikel findet ihr weitere Beispiele für coole und nützliche Dinge, die ihr mit dem 3D-Drucker herstellen könnt.
Sich mit 3D-Druck zu beschäftigen lohnt sich, um die spannende Technologie kennenzulernen, aber auch um mathematische, logische und kreative Kompetenzen zu trainieren. Genau deshalb ist 3D-Druck auch für den fächerübergreifenden Unterricht ideal.
3D-Druck im Unterricht einsetzen
1. Drucker & Druckmaterial
Um 3D-Druck im Unterricht einzusetzen, benötigt ihr einen Drucker, mit dem ihr das 3D-Objekt drucken könnt. Tatsächlich gibt es mittlerweile 3D-Drucker, die extra für den Einsatz im Unterricht konzipiert wurden und preiswert sind. Eine Auswahl an verschiedenen 3D-Druckern für die Schule findet ihr in diesem Artikel.
Alternativ – und wenn vielleicht kein Geld für die Anschaffung eines 3D-Druckers da ist – könnt ihr die im Unterricht entworfenen Objekte in einer 3D-Druckerei drucken lassen. Inzwischen gibt es viele AnbieterInnen – bestimmt auch in eurer Nähe. Wenn ihr gar kein Budget zur Verfügung habt, könnt ihr die Projekte rein digital umsetzen, ohne sie auszudrucken.
Als Druckmaterial bzw. Filament werden meist thermoplastische Kunststoffe verwendet. Die am häufigsten genutzten Filamente sind PLA (Polylactide), PETG (Polyethylenterephthalat mit Glykol) und ASA (Acrylnitril-Styrol-Acrylat-Copolymere).
2. Software
Bevor ihr das 3D-Objekt drucken könnt, müsst ihr es am Computer entwerfen. Das dafür benötigte Programm nennt sich „CAD“ (steht für Computer Aided Design). Hier sind ein paar Beispiele für kostenfreie und einfach bedienbare Programme, mit denen ihr eure dreidimensionalen Objekte modellieren könnt.
2.1 Tinkercad
Diese kostenfreie und einfache CAD-Software bietet sich für jede Altersstufe an. Da das Programm browserbasiert ist, ist kein Download notwendig. Hiermit könnt ihr im Handumdrehen tolle 3D-Objekte konzipieren. Die Software könnt ihr auf jedem internetfähigen Computer verwenden, für das iPad gibt es eine extra App.
Tinkercad bietet die Einrichtung von Klassen, Leitfäden, Lektionsplänen und Unterrichtswerkzeugen an (allerdings vorrangig auf Englisch). Hier könnt ihr euch kostenlos registrieren und sofort loslegen!
2.2 SketchUp
Mit diesem Programm könnt ihr dreidimensionale Skizzen entwerfen und bearbeiten. Schulen können SketchUp kostenfrei nutzen. Ihr könnt die Software sowohl auf dem iPad als auch auf jedem anderen internetfähigen Computer verwenden. Hier findet ihr das Angebot für Schulen.
2.3 OpenSCAD
Dieses Programm ist ideal für euch, wenn ihr 3D-Druck mit Coding und Mathematik verbinden wollt, denn hier werden die 3D-Objekte per Code beschrieben. OpenSCAD könnt ihr auf der Webseite kostenlos herunterladen. Dort findet ihr auch viele spannende Bücher und Tutorials.
2.4 Fusion 360
Dieses Programm ist für euch als Lehrkräfte kostenfrei nutzbar. Es führt den gesamten Entwicklungsprozess des 3D-Drucks in einer cloudbasierten Plattform zusammen. Hier findet ihr alle Informationen zu der Nutzung für Bildungszwecke. Auf der Webseite findet ihr außerdem Webinare für Lehrkräfte, die in das Thema einsteigen wollen.
3. Unterrichtsmaterialien zu 3D-Druck
Nachdem ihr nun den Drucker bzw. die Druckerei und die Software ausgesucht habt, fehlt nur noch eins: die passenden Arbeitsmaterialien für den Unterricht. Wir haben euch ein paar geniale Beispiele herausgesucht.
3.1 Fobizz
Bei fobizz findet ihr verschiedene Arbeitsblätter zum Thema 3D-Druck im Unterricht. Es sind Materialien von der Grundschule bis zur Oberstufe dabei. Diese beiden Unterrichtsmaterialien gefallen uns besonders gut:
„Crazy-Name“-Schlüsselanhänger für den 3D-Druck erstellen
In dieser Unterrichtseinheit lernen die SchülerInnen das Programm Tinkercad kennen und erstellen einen individuellen Namensschild-Schlüsselanhänger.
Tinkercad Codeblöcke – Code zum Anfassen (3D-Druck)
Mit diesen Arbeitsmaterialien lernen die SchülerInnen wie sie mit Tinkercad mit Hilfe von Codeblöcken 3D-Objekte kreieren können. Sie machen sich Gedanken über Muster in ihrer Umgebung und erstellen diese dann als 3D-Objekte.
3.2 Tinkercad
Tinkercad, von denen wir euch weiter oben schon berichtet haben, als es um die CAD-Programme ging, bietet auch viele kostenlose 3D-Druck Unterrichtsmaterialien für die unterschiedlichsten Fächer und Jahrgangsstufen an – die meistens davon auf Englisch.
In einer Lektion können die SchülerInnen zum Beispiel ihren eigenen Avatar erstellen. Sie überlegen sich zunächst, mit welchen Adjektiven sie das Aussehen des Avatars beschreiben und erstellen dann das 3D-Modell in Tinkercad.
In einer anderen Einheit erstellen die SchülerInnen eine Zeitkapsel. Sie recherchieren zunächst historische Gegenstände, die älter als 50 Jahre sind und zur damaligen Zeit technologische oder kulturelle Relevanz hatten. Danach erstellen sie mit Tinkercad eine 3D-Zeitkapsel, sowie die von ihnen ausgewählten historischen Elemente.
3.3. Lehrerweb
Auf dieser Seite findet ihr kostenfreies Unterrichtsmaterial mit vielen Übungen und Vorlagen zum Programm SketchUp. In einer Übung lernen die SchülerInnen dreidimensionales Zeichnen, in einer anderen, wie sie als ArchitektInnen ein modernes Einkaufszentrum planen. Die Materialien auf dieser Seite sind ideal zum Einstieg in die Thematik ab der Unterstufe.
3.4. Inf-Schule
Bei Inf-Schule findet ihr eine ausführliche Lektion für ein 3D-Druckprojekt, das per Code mit der Software OpenSCAD programmiert wird. Die SchülerInnen werden Schritt für Schritt von der Funktionsweise des Druckers über die Materialien bis hin zum fertigen Druckprojekt geführt. Zwischendurch gibt es anschauliche Aufgaben.
3.5. Buch: 3D-Druck für Schule und Hochschule
Dieses Buch von Alexander Pusch und Nils Haverkamp, das sich explizit an Lehrende und Lehramtsstudierende richtet, zeigt ein umfassendes Bild über die Einsatzmöglichkeiten von 3D-Druck im Unterricht auf. Es beschäftigt sich außerdem mit den fachdidaktischen Hintergründen des 3D-Drucks.
Im Buch findet ihr Schritt-für-Schritt Anleitungen für Tinkercad und Fusion 360 und Vorschläge für Projektaufgaben. Hier könnt ihr es kostenlos als E-Book oder PDF downloaden.
Valerie Bohn studiert Philosophie an der Universität Hamburg und ist seit September 2022 Werkstudentin bei App Camps. Sie unterstützt das Team dabei, den Blog und die Social Media Kanäle auf dem neuesten Stand zu halten.
DALL-E App Camps