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3D-Druck im Unterricht » Digital lernen mit allen Sinnen

Aktualisiert: 06.05.2022  |  Lesedauer: 6 Minuten

Prototypen, Ersatzteile oder personalisierte Süßigkeiten sind nur einige Beispiele für Durchdringung unseres Alltags mit 3D-Drucktechnik. Die additive Fertigung durch dreidimensionales Drucken hat weltweit eine Revolution der industriellen Fertigung ausgelöst.

3D-Druckverfahren sind in vielen technologischen Bereichen Standard und 3D-Drucker machen immer mehr Privatpersonen Freude.

Durch den 3D-Druck kann jeder zum Designer werden. Es fällt kaum Abfall an und die gedruckten Werkstücke sind sofort nutzbar. Auch in der Schule funktioniert das interaktive 3D-Making bestens. Die Lernenden gestalten, entwerfen und erarbeiten sich ihr Know-how im Unterricht praxisbezogen.

Steigen auch Sie in die Erlebnispädagogik ein und nutzen Sie 3D-Druck als einfach handhabbares Informationssystem an Ihrer Schule. Das Lernkonzept im Bereich digitale Medien basiert auf der Verbindung zwischen abstrakten Konzepten, praxisbezogenem Lernen und greifbaren 3D-Druckmodellen. Die ersten Schritte sind ganz einfach!



Weitere Ratgeber zu 3D Druck-Themen



Welche Chancen bietet der 3D-Druck in der Schule?

Der besondere Reiz des 3D-Drucks im Schulunterricht liegt in seiner fächerübergreifenden Anwendbarkeit. Zum Beispiel in den Fächern Technik, Physik, Chemie, Mathematik, Kunst, Sport und Geografie. Dreidimensionale Modelle sind an Anschaulichkeit durch kaum ein anderes Medium zu überbieten. Prozesse werden sehr einfach und ganzheitlich darstellbar. 3D-Modelle unterstützen vor allem dann den Unterricht, wenn technische Funktionsweisen oder räumliche Anordnung im Vordergrund stehen.

Begeistern Sie Schülerinnen und Schüler sowie Auszubildende fürs Lernen in MINT-Fächern und bereiten Sie junge Menschen für die Hochschulbildung vor. Die Möglichkeiten, von einer Aufgabenstellung über unterrichtliche Prozesse zu einem dreidimensionalen bildnerischen Ergebnis zu kommen, sind vielfältig. Und die Wissensvermittlung beim dreidimensionalen Drucken ist besonders nachhaltig, denn sie erfolgt parallel auf zwei Ebenen: Theoretisch Gelerntes findet praktische Anwendung und aus der praktischen Anwendung heraus entsteht ein Lerneffekt.



Weshalb sind 3D-Drucker beim Lernen so wichtig?

Aktivierendes digitales Lernen spielt im Bildungs- und Ausbildungsbereich eine zunehmend größere Rolle. 3D-Drucker und 3D-Modelling gehören zu den Informatiksystemen im Bereich Neue Medien, die Neugier hervorrufen. Sie lassen sich somit gut in der Schule einsetzen, um Lernerfolge zu erzielen. Mit dem 3D-Druck können Lehrkräfte eine breite Palette an Lernzielen aus den Lehrplänen der verschiedenen Fächer und Bundesländer abdecken.

Fachübergreifender Unterricht mit 3D-Druckern basiert auf dem dreidimensionalen Begreifen. Schülerinnen und Schüler, Auszubildende und Studenten gestalten, entwerfen und produzieren. Sie erarbeiten sich ihr Know-how praxisbezogen. Als Motivation dient das Erstellen eines 3D-Körpers oder einer Konstruktion, die am Ende als realer Gegenstand haptisch und funktional zur Verfügung steht. 

Die Möglichkeit, eine eigene Idee in ein Produkt umzusetzen, führt bei jungen Menschen zu einer starken intrinsischen Motivation und damit einem selbstgetriebenen Lernwillen von innen heraus.

Konstruieren, Experimentieren und 3D-Drucken steht für Lernen durch Entdecken und Erleben. Der Einsatz bietet Schulen und Bildungseinrichtungen einen guten Weg vom Frontalunterricht hin zum Lernen mit hohem Praxisanteil.



Wie funktioniert 3D-Drucken im Unterricht?

Wie lassen sich 3D-Drucker sinnvoll in der Schule einsetzen? Und wie kann die Integration der neuen Technologie erfolgreich gelingen? Hier ein Beispiel für Lehrerinnen und Lehrer:

1.  Besprechen der Aufgabenstellung

Das Projekt beginnt mit einer konkreten oder offenen Aufgabenstellung für ein einfaches oder zusammengesetztes Werkstück. Abgestimmt auf die Jahrgangsstufe lassen sich neben funktionalen und qualitativen Anforderungen auch Vorgaben hinsichtlich Materials, Proportionen und Maße machen.

2.  Entwicklung der Projektidee in Gruppenarbeit

Die Lernenden entwickeln zunächst in der Gruppe eine Projektidee mit Ideenskizzen. Daraus entstehen Teile- und Stücklisten für 3D-Normteile oder selbst konstruierte Baukomponenten. Eigene 3D-Bauteile designen die Lernenden digital mit einer Konstruktions- und Modellierungsanwendung. Die 3D-Daten lassen sich je nach Aufgabenkomplexität zunächst mittels Rendering- und Animationsmethoden am Computer zu einer Simulation zusammensetzen, um das Verhalten zu untersuchen oder Bewegungsabläufe wiederzugeben.

3.  Druck der Ideen am 3D-Drucker

Nun geht es ans Ausdrucken der digitalen Daten am Gerät. Bei Eigenkonstruktionen sind oft Probedrucke erforderlich. Manche Teile benötigen eine Nachbearbeitung, um etwa Druckgrate zu entfernen und Kanten zu glätten. Konstruktionsmängel werden durch Anpassen der Konstruktionsdaten in der Software und erneutes Ausdrucken korrigiert.

4.  Finalisierung des Projektes 

Am Ende der Arbeit steht das Zusammensetzen der Bauteile. Das fertige Objekt wird in der Gruppe präsentiert. Eine Projektdokumentation für die Schule kann einen runden Abschluss des Projekts bilden.



Woher kommen die 3D-Druckdaten?

Es gibt mehrere Möglichkeiten, Unterrichtsobjekte selbst zu drucken. Abhängig davon, ob es um einen anschaulichen Einstieg ins Thema 3D-Drucken oder die Umsetzung eigener Ideen geht, bieten sich diese Unterrichtsszenarien an:

3D-Objekte aus dem Internet

Online-Datenbanken wie Makerbot Thingiverse, Cults, Threeding , Pinshape oder YouMagine bieten vielfältige 3D-Objekte zum kostenlosen Herunterladen. Allein Makerbot Thingiverse verfügt über einen Bestand von gut zwei Millionen 3D-Konstrukten. Die 3D-Dateien enthalten die digitale Darstellung eines oder mehrerer Objekte. Für den Unterricht geeignete Druckdateien lassen sich auf den Objektplattformen per Rubrizierung oder Stichwortsuche finden. Teilweise können Schülerinnen und Schüler die Objekte am Computer noch customizen, also individuell anpassen und verändern. Für den Download ist eine kostenlose Registrierung nötig.


3D-Objekte einscannen

Mit einem 3D-Scanner digitalisierte Objekte lassen sich am Computer prüfen, skalieren und auf dem 3D-Drucker vervielfältigen. Eine einfache Aufgabenstellung kann zum Beispiel das Erstellen der Miniatur eines bestehenden Alltagsgegenstands sein. Umgekehrt lassen sich kleine Gegenstände als vergrößertes 3D-Objekt ausdrucken.

Der Scanner erfasst die Form des Gegenstands und legt sie als 3D-Computerdatei ab. Die Sensoren im Gerät ermitteln dabei Daten zur Umrissform, Tiefe und Farbe des Gegenstands. Auch Smartphones lassen sich mit einer 3D-Scan-App als 3D-Scanner nutzen.


Eigene 3D-Objekte konstruieren

Das Planen, Skizzieren und Konstruieren eigener 3D-Objekte bietet den größten pädagogischen Nutzen. Um eine druckbare 3D-Vorlage zu erstellen, benötigen Sie eine Konstruktionssoftware oder ein Modellierungsprogramm.

Für den Einstieg bietet sich das Modellieren von 3D-Objekten an. Im 3D-Programm wird ein Grundkörper interaktiv verformt und mit Details ergänzt, bis er den eigenen Vorstellungen oder der Zielvorgabe entspricht.

Für maßstabsgetreue Objekte sind CAD-Programme die bessere Wahl. In den Konstruktionsprogrammen werden geometrische Formen zu komplexeren Objekten zusammengesetzt. Mehr dazu lesen Sie im Ratgeber 3D-Modell selbst konstruieren und mit dem 3D-Drucker einfach herstellen.



Jetzt verfügbar: Handbuch 3D-Druck für Ihren Unterricht

Sie möchten 3D-Druck in der Schule von der Idee zur Realität führen? Mit dem kostenlosen Handbuch 3D-Druck unterstützen wir Sie bei diesem Vorhaben. Das Conrad-Handbuch für Pädagogen, Schulleitungen und weiterführende Schulen ist als schrittweise Anleitung konzipiert. Es liefert Grundlagen und zeigt Beispiele, wie Sie dieses spannende Thema in den Fachunterricht, die Ausbildung oder allgemein in Bildungsinstitutionen integrieren.

Das Tutorial versorgt Sie mit den Hintergrundinformationen zur Technik der 3D-Ausgabe. Sie lernen verschiedene Ausgabeverfahren mit ihren Vor- und Nachteilen kennen. Methodische und didaktische Hinweise bieten Unterstützung beim Einbinden von 3D-Druckern in den Fachunterricht.

Hier können Sie sich für Ihr kostenloses Handbuch-Exemplar registrieren. Sie erhalten einen Download-Link, der das Handbuch als PDF sowie Unterrichtsbeispiele für den Einsatz in der Schule umfasst.



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