3D-Druck

Bei der Einbindung von 3D-Druck in den Unterricht stellen sich einige Kardinalfragen bezüglich Software, Hardware und der didaktischen Umsetzung. Mit den folgenden Informationen und den angehängten Links hoffen wir, Ihnen bei diesen Entscheidungen behilflich sein zu können.

Software:

SketchUp Make

Als Software bietet sich zum einen die Freeware SketchUp Make an. SketchUp ist ein relativ einfach gestricktes und verständliches Programm zur Erstellung von 3D-Modellen. Dieses Programm eignet sich gut für die Sekundarstufe 1. Praktisch sind einige Shortcut-Funktionen wie Strg+Z zum Rückgängig machen und Strg+Y um einen Befehl zu wiederholen sowie die Eingabe der Maße über den Nummernblock (z.B. 10;15 für 10mm x 15mm). Hierzu muss allerdings das entsprechende Werkzeug (z.B. Rechteckzeichnen Rechteck) ausgewählt sein. Um drucken zu können,  müssen Sie meist eine STL-Datei erzeugen. Hierzu müssen Sie eine kostenfreie Erweiterung installieren. Unter Fenster, Extension Warehouse tragen Sie hierfür STL ein und wählen „SketchUp STL“ aus. Nach einem längeren Anmeldeprozedere bei Google,  bei dem die Firma Trimble gerne ein paar Daten von Ihnen nutzen möchte,  kann dann die STL-Erweiterung installiert werden.

Die Software erhalten sie zum Beispiel hier: Sketchup Make (Freeware): (https://www.sketchup.com/products/sketchup-free)

Autodesk Inventor Professional

Die Profivariante von SketchUp Make ist sicherlich das Programm Autodesk Inventor. Diese Software ist – wie alle Autodesk-Programme – sehr umfangreich. Die Einarbeitung in das Programm benötigt durchaus mehr Zeit und das Nutzen des einen oder anderen Webtutorials. Webtutorials finden Sie haufenweise bei Youtube. Ein sehr guter und umfangreicher Kurs findet sich hier:

  • Autodesk Inventor beginner tutorial: Part 1 – Modeling Tire
  • Autodesk Inventor beginner tutorial: Part 2 – Modeling Wheel
  • Autodesk Inventor beginner tutorial: Part 3 – Modeling Fork
  • Autodesk Inventor beginner tutorial: Part 4 – Modeling Deck
  • Autodesk Inventor beginner tutorial: Part 5 – Assemblies Wheel
  • Autodesk Inventor beginner tutorial: Part 6 – Assemblies Full
  • Autodesk Inventor beginner tutorial: Part 7 Orthographicdrawing Wheel
  • Autodesk Inventor beginner tutorial: Part 8 – Orthographic drawing Fork
  • Autodesk Inventor beginner tutorial: Part 9 – Orthographic drawing Deck Assembly
  • Autodesk Inventor beginner tutorial: Part 10 – Presentation Files
  • Autodesk Inventor beginner tutorial: Part 11 – Driver Constraints
  • Autodesk Inventor beginner tutorial: Part 12 – Rendering Studio
  • Autodesk Inventor beginner tutorial: Part 13 – Producing STL Files
  • Autodesk Inventor beginner tutorial: Part 14 – Sheet Metal

Natürlich müssen Sie nicht alles in den Tutorials Vorgestellte beherrschen,  um mit Inventor zu arbeiten. Vielmehr ist dies eine gute Bibliothek,  um bestimmte Funktionen zu suchen und sich anzueignen oder Vergessenes zu wiederholen.

Als Bildungseinrichtung können Sie Autodesk Inventor als freie Schulungssoftware erhalten. Hierzu folgen Sie dem unten stehenden Link. Wählen Sie hier unter Download free software „Teachers“ oder „Academic Institution“ aus. Auf der nächsten Seite wählen  Sie Inventor Professional aus und folgen Sie der Anmeldeprozedur (Create Account – falls Sie noch keinen Autodeskaccount besitzen).

Die Software erhalten sie hier: Autodesk Inventor (free Educational license): https://www.autodesk.com/education/free-software/inventor

Hardware:

Es kommen permanent neue Geräte auf dem Markt und brauchbare Geräte gibt es heute schon ab ca. 500,-€.  An dieser Stelle macht es wenig Sinn,  bestimmte Geräte vorzustellen. Eine gute aktuelle Übersicht finden Sie unter folgendem Link:

Neben dem zur Verfügung stehendem Budget sollten Sie sich folgende Fragen bei der Anschaffung eines solchen Gerätes stellen:

Generelle Fragen:

  • Möchten Sie einfarbig oder mehrfarbig drucken?
  • Möchten Sie einen integrierten 3D-Sanner nutzen?

Technische Fragen:

  • Druckgeschwindigkeit
  • Geräuschs- und Geruchsbelästigung
  • Druckqualität
  • Nutzen von USB-Sticks möglich
  • freie Filamentwahl oder Druckerpatronen

Eine ausführliche Kaufberatung finden Sie u.a. hier:

Repetier Host

Der in Schule gern genutze 3D-Drucker Da Vinci 1.0 druckt normalerweise mit dem Programm XYZware. In vielen Foren wird der Wechsel auf die Software Repetier-Host empfohlen. Von diesem Wechsel ist aufgrund des Verlustes der Gerätegewährleistung dringend abzuraten. Zwar ist das Programm Repetier-Host beim Drucken schneller und genauer, jedoch ist die Einrichtung des Druckers hier extrem schwierig. Ein Zurückkehren von Repetier-Host zur Standardsoftware XYZware ist nur über die Programmierung des internen Chipsatzes im Drucker möglich. Vom Wechsel auf Repetier-Host ist also im Schulkontext dringend abzuraten – außer Sie haben zuviel Freizeit. Weiteres hierzu finden Sie unter:

Sicherheit

3D-Drucker arbeiten mit dem Schmelzdruckverfahren, auch Fused Deposite Modelling (kurz FDM) genannt. D.h., dass der Kunsttoff während der Verarbeitung im 3D-Drucker erhitzt wird. Beim Drucken mit ABS (Acrylnitril-Butadien-Styrol-Copolymer) entstehen hierbei geringe Mengen an folgenden flüchtigen Zersetzungsprodukten und Additiven: Kohlendioxid (CO2), Kohlenmonoxid (CO), Blausäure, Styrol, Ethylbenzol, Acrylnitril. Bei der thermischen Zersetzung von PLA  (Polymilchsäure) können geringe Mengen an Kohlendioxid (CO2), Kohlenmonoxid (CO) und Aldehyde entstehen. Die Geruchsbelastung kann bei großen Werkstücken, großen Werkstücksmengen und langen Drucklaufzeiten, in Abhängigkeit von Belüftung und Expositionszeit, durchaus stark sein, so das ggf. zu überlegen ist, ob der Ausdruck über Nacht/am Nachmittag/ab Stundenende erfolgen kann. Sicherheitsdatenblätter zu ABS und PLA finden Sie hier:

Didaktische Überlegungen

Schöne Produkte, bei denen sich einiges aus Geometrie und Mathematik thematisieren lässt, sind:

  • Würfel
  • Zahnrad
  • Sterngetriebe

Sehr motivierend sind für die Schülerinnen und Schüler auch:

  • Schlüsselanhänger (ggf. mit Name)
  • Handyschale
  • Das eigene Zimmer (ohne Ausdruck)

 

Viel Spass beim Drucken wünscht Ihnen Philipp Johannes Merten!