3D-Druck in der Schule – - PowerPoint Presentation

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3D-Druck in der Schule – Chancen und BedingungenEin Gemeinschaftsprojekt von QUA-LiS und zdi.NRW

Didacta

2016

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Die KooperationQUA-LiS. NRW ist die zentrale Einrichtung für pädagogische Dienstleistungenzur Unterstützung der Schulen bei der Wahrnehmung ihres Bildungs- und Erziehungsauftrages. QUA-LiS berät und unterstützt das Ministerium für Schule und Weiterbildung.

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Die KooperationZukunft durch Innovation.NRWist eine Gemeinschaftsoffensive zur Förderung des naturwissenschaftlich-technischen Nachwuchses in Nordrhein-Westfalen. Mit über 3.000 Partnern aus Wirtschaft, Wissenschaft, Schule, Politik und gesellschaftlichen Gruppen ist sie die größte ihrer Art in Europa. Im ganzen Land verteilt gibt es inzwischen zdi-Netzwerke in 43 Städten und Kreisen und rund 50

zdi

-Schülerlabore

.

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Funktionsweise des 3D-Drucks13.01.2016

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Ein 3D-Drucker stellt dreidimensionale Objekte,

die digital mit einem CAD-Programm entworfen wurden,

aus Kunststoff oder anderem thermoplastischen Material her.

FDM:

Fused

Deposition

Modelling

– Schmelzschichtung

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Zukünftige gesellschaftliche Relevanz von 3D-Druck

Neue

Produktionsweise

Verlagerung

des Produktionsorts

Anpassung

des Produktionszeitpunkts an den

Bedarf

Änderung

in der Distribution bzw. Lagerhaltung der Produkte

Flexibilisierung

in der Anpassung von Produktlösungen bezogen auf

Verwendungsbedarfe

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Möglicher Einsatz des 3D-Drucks in der SchuleSchülerinnen und Schüler konstruieren dreidimensionale Objekte am Bildschirm. Dabei können sowohlkomplette Neukonstruktionen entstehen,

bereits bestehende eigene oder fremde Teilprodukte zusammengeführt als auch

vorhandene Konstruktionen abgewandelt werden.

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Didaktische Aspekte: MotivationDreidimensionale Objekte nicht nur in der zweidimensionalen Darstellung als Abbildung zu erfahren, sondern als reales Objekt erkunden zu können, bewirkt eine hohe Motivation.Die physischen Qualitäten des Objekts wie die Form, die Oberflächenbeschaffenheit und das Gewicht taktil und motorisch zu erkunden, stellt einen hohen sensorischen Anreiz

dar

.

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Didaktische Aspekte: UnterrichtsbezugDie Arbeit an 3D-Modellen unterstützt die Entwicklung des räumlichen Denkens.Dies ist erforderlich bei allen Kompetenzen und allen Lerninhalten,in denen dreidimensionales Vorstellungsvermögen relevant ist:Architektur, Technik, Design, KunstPhysik, Biologie, Chemie, Mathematik, Informatik

Geographie, Medizin und vieles mehr

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Didaktische Aspekte: Performanz von KompetenzenFür viele schulische Lernsituationen, die in den Lehrplänen angelegt sind, bietet der dreidimensionale Ausdruck von Objekten eine Bereicherung, der den Unterricht um eine zusätzliche Performanzsituation für Kompetenzen erweitert.

Viele bisher nur in vorwiegend zweidimensionaler Darstellung mögliche Planungsprodukte sind

als

dreidimensionales Modell oder Endprodukt möglich

.

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Didaktische Aspekte: FehlerkorrekturIm Unterschied zu traditionellen Fertigungsverfahren ist der 3D-Ausdruck mit vergleichsweise geringem Aufwand wiederholbar und endlos korrigierbar.Fehler und Ausführungsvarianten können durch die Möglichkeit des veränderten Ausdruckens des Objekts thematisiert, evaluiert und korrigiert

werden

.

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Handelsüblicher 3D-Drucker

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Filament

Hotend

Druckbett

SD-Kartenslot

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Ausdruck eines Bausteins

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Ausdruck eines Bausteins13.01.2016

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Produktionsprozess der Erstellung eines eigenen Modells Erstellung

eines 3D-Modells

Prüfung

des 3D-Modells auf Fehler

Zerlegung

des 3D-Modells in Druckschichten

Erstellung

von Steuerdaten für den

Drucker

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Professionelle CAD-Software

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Zielgruppe

Ingenieure

Programme sind

groß

und

schwerfällig

Programme sind

eher robust

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Software für den privaten Einsatz

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schnell

Funktionsumfang

reduziert

Bemaßung

erschwert

Prinzip

Ausprobieren

Ressourcenhunger gering

Einbindung von

Online-Portalen

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Einige Kriterien geeigneter Unterrichtssoftwareunterschiedliche und oft geringe Vorkenntnisse der Schülerinnen

und Schüler

Funktionsumfang

des Programms sollte

begrenzt

sein

Icons sollten intuitiv verständlich und nicht zu zahlreich

sein

deutschsprachige Benutzerführung

Software

sollte absturzsicher

sein

einfacher Wechsel

der Ansichten und der

Abbildungsgröße

Software sollte plattformunabhängig sein

kostengünstig (z.B. Freeware oder Schullizenz)

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Auflösung

Geschwindigkeit

Bauraum

Einige Kriterien bei der Druckeranschaffung

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Auflösung

Geschwindigkeit

Bauraum

Je feiner die Auflösung, desto besser das Druckergebnis.

Allerdings wirkt sich eine feinere Auflösung negativ auf die Druckzeit aus

.

kann häufig

angepasst werden. Dabei gilt die Faustregel, je schneller der Druck, desto schlechter das Ergebnis.

Die

Größe

eines Modells ist

durch den Bauraum des Druckers limitiert

.

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Weitere Kriterien bei der Druckeranschaffung 13.01.2016

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Daten-übertragung

Bedienung

Robustheit

Netzwerkanschluss/WLAN

Bluetooth

SD-Karte

USB-Stick

Ist der Drucker einfach zu

bedienen?

Welche

Bedienelemente besitzt er?

Ist der Drucker/das Material für den Einsatz in der Schule geeignet

?

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Weitere Kriterien bei der Druckeranschaffung 13.01.2016

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Wartung

Wie anfällig ist das Gerät für klemmende Teile, verstopfte Düsen?

Wie schnell ist das Gerät auseinandergebaut und vor allem wieder

zusammengebaut?

Sind

die Teile einfach

erreichbar?

Kann

man selbst viel machen oder muss man sich an den Support wenden

?

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Alternativen zum Druckerkauf 13.01.2016

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Fab

Labs

Partner-Netzwerke

Online-Dienste

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FilamenteABS (Acrylnitril-Butadien-Styrol) PLA (Polylactid)

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Gesundheitliche Aspekteallgemein: Einsatz beider Materialien in Lebensmittelindustrie als Verpackungsmaterial ABS enthält Styrol, das laut RISU in den Schulen in NRW nicht erlaubt ist, da es beim Drucken Gase emittiert, die die Atemwege

reizen können.

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Einige mögliche Probleme beim Druck KalibrierungWarpingFilamentstockungForm nicht geschlossen bzw. skipped

layers

Stützstrukturen

Polygonzahl

minimale

Wandstärke

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3D-Scan 13.01.2016

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Schulprojekte 13.01.2016

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Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!Kontakt:axel.sohnius@qua-lis.nrw.dektrimborn@ist-bochum.de