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3D printing in the classroom

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3D-Druck im Schulunterricht

3D-Druck im Schulunterricht ist nicht nur eine Zukunftsvision, sondern dank uns lehrreicher Alltag. Erfahren Sie hier, wie Sie Ihre Schüler auf spannende Weise an die additive Fertigung heranführen können.

Der 3D-Druck erobert allmählich unseren Alltag und wird bald in vielen Bereichen nicht mehr wegzudenken sein. Um den Anschluss an andere Industrie- und Technologie-Länder (Ungarn war bereits 2016 einer der Vorreiter) nicht zu verlieren, empfiehlt sich eine Früh-Erziehung in der additiven Fertigung ab einem Alter von ca. 14 Jahren, sprich ab  der 8. Klasse der weiterführenden Schulen.

Lesen Sie hierzu auch die Pressemitteilung: “Das Klassenzimmer entsteht im 3D-Drucker”

Aber wie bereichert der 3D-Druck im Schulunterricht das Lernen der Kids von heute?

  • Förderung des räumlichen Sehens und des Vorstellungsvermögens
  • Entwicklung planerischer, ingenieurtechnischer und IT-Fertigkeiten
  • Vertiefung von Kenntnissen in der Mathematik und Physik (zum Beispiel bei der Planung von detaillierten und komplexen Objekten)
  • Erweiterung von Fremdsprachenkenntnissen (die einschlägige Software gibt es auf Englisch, im Internet kann man auf Englisch nach neuen Objekten suchen, etc.)
  • Stärkung der Geduld und der Durchhaltekraft der Kinder (Verbesserung des Umgangs mit Niederlagen und Entwicklung des Bedürfnisses, Arbeiten zu Ende zu führen)
  • Steigerung des Selbstbewusstseins (Verhelfen zu Erfolgserlebnissen und dazu die Freude an gründlicher Arbeit zu erleben)
Unser Bildungsauftrag Dienstleistung: 3D-Druck im Schulunterricht: CraftUnique CraftBot in jedem Schulfach
Unser Bildungsauftrag Dienstleistung: 3D-Druck im Schulunterricht: Spielerisch Verstehen; mathe physik bio chemie erdkunde geschichte sprachen grammatik fremdsprachen analyse kunst sport schulfach

So wird der Unterricht spannender und leichter verständlich

Außer der Tatsache, dass den Kindern durch den Unterricht im Bereich 3D-Planung und 3D-Drucken zahlreiche Kompetenzen und Fertigkeiten übermittelt werden (während sie auch Erfahrungen mit einem bedeutenden Element der Innovation sammeln), können die hierbei angefertigten Produkte auch dazu beitragen, Modernität, Effizienz, Intensität und den Unterhaltungsaspekt des Unterrichts zu steigern.

Was kann man für die Schule 3D-Drucken?

  • Vorhandene Lehrmaterialien können repariert werden, indem defekte, eventuell zerbrochener Teile nachgedruckt werden.
  • Abbaubarer Kunststoff kann verwendet werden, um Reserve-Exemplare für zerbrechliches Anschauungsmaterial herzustellen.
  • Material, das käuflich erhältlich, jedoch für die Schule zu teuer ist, kann ebenfalls gedruckt werden.
  • Und neues Zubehör, das bisher nicht existierte, lässt sich ebenfalls kreieren.

Lassen Sie Ihrer Phantasie freien Lauf, indem sie neues Anschauungsmaterial planen, designen und 3D-drucken. Wenn das gedruckte Produkt (oder eventuell eine Produktfamilie) entsprechend interessant ist, kann es auch im Gemeinschaftsbereich der Schule ausgestellt werden.

Beispiele für einzelne Schulfächer:

Mathematik

  • zweidimensionale Formen
    • Kreis, Dreieck, Rhombus (Raute), Deltaform, Trapez etc. – ideal für den Unterricht der Formen in der Ebene bei jüngeren Schülern
  • dreidimensionale geometrische Modelle
    • Würfel, Prisma, Pyramide, Kegel, Tetraeder, Kugel etc. – es ist unmöglich diese Körper an eine zweidimensionalen Tafel anschaulich darzustellen, das räumliche Vorstellungsvermögen der Schüler ist häufig schwach ausgeprägt und muss gefördert werden.
  • Zylindrische Körper mit parabolischen/hyperbolischen Elementen, die bei der Integralrechnung hilfreich sind
  • 6-8-10-20-seitiger Würfel und verschiedenfarbige Form-Plättchen für den Unterricht im Bereich der Kombinatorik und der Wahrscheinlichkeitsrechnung
  • Logikspiele, Puzzle-Modelle, z.B. Kleinsche Flasche, Turm von Hanoi
  • Schachbrett mit Figuren, 3D-Sudoku für das allgemeine Denktraining

Physik

  • Kleine funktionsfähige Dampfboote, Behälter, Eiswürfelformen zum Einsatz
    im Thermodynamik-Unterricht
  • Windmühlen, Wassermühlen, Katapulte, Hebewerke, Pumpen
  • Schiefe Ebenen, Anschlagstücke, Flaschenzüge, Schrauben, Waagen  für den Mechanik-Unterricht
  • kleine Gegenstände für elektrostatische Versuche
  • Summer, Kappen, Ersatz-Grundleiterplatten für Stromkreise für den Bereich der Elektrik
  • Kunststoffschläuche, die wesentlich billiger sind als Glasrohre
  • Modelle von Weltraumausrüstung und -Instrumente, um entsprechende Fragen der Kinder mit Physik zu beantworten

Biologie

  • 3D-Druck kann nicht nur für motivierende Unterrichtserfahrungen sorgen, sondern
    auch positive Erlebnisse im Zusammenhang mit Prüfungen vermitteln. Welcher
    Schüler würde sich schon dazu entscheiden, einen Test zu schreiben, wenn er
    stattdessen die Klassifizierung an einem 3D gedruckten Tier vornehmen darf?

    • Teile der DNS-Kette im Genetik-Unterricht
    • (auseinandernehmbare) Pflanzenmodelle
      • Blütenformen,
      • Blättertypen,
      • Baumrinde,
      • Wurzel
      • Samen
      • etc.
    • Tiermodelle
      • Vogelarten
      • Dinosaurier
      • ausgestorbene Tiere
      • etc.
    • Körperteile des Menschen
      • innere Organe
      • kleinere Exemplare von teurem Anschauungsmaterial können gedruckt und so jederzeit verteilt werden

Chemie

  • Molekül-Modelle des Schwefels
  • Atomhüllenstruktur
  • Chemische Bindung innerhalb eines Atoms
  • Gegenüberstellung von Grafit, Diamant und Graphen
    • Darstellung verschiedener Kristallstrukturen
  • Hilfsmittel für das Experimentieren
    • Pinzetten, Pipetten, Rührstäbe, Reagenzgläser, Messbecher, Behälter, usw.

Erdkunde

  • Fragen zu unserer Umwelt lassen sich mit den Kindern hervorragend anhand
    von 3D-Objekten besprechen, die aus biologisch abbaubarem Kunststoff
    hergestellt werden

    • Modell des Sonnensystems und Raumfahrtinstrumente
      • Hubble Weltraumteleskop, YET, LRO Versuchsrakete, Voyager
      • Globus
      • Weltkarten, auf denen verschiedene geologische Zeitalter dargestellt werden
        • auch mit beweglichen Kontinenten
      • Europa-/Weltkarten-Puzzle
        • Die Länder sind die Puzzleteile, die zusammengesetzt werden müssen
      • Gebirge und Vulkane mit abnehmbaren Teilen, um Schichten zu veranschaulichen
      • Bodenschichten, Meeresschichten
      • Flussmündungsformen

Geschichte

  • Bekannte Gebäude
    • das Kolosseum in Rom, das Gebäude des ungarischen Parlaments, die 7 Weltwunder, usw.
  • berühmte Schlachten und Ereignisse am Modelltisch
    • z.B. das Trojanische Pferd mit kleinen Soldaten
  • Dorf-/Stadtmodelle
    • auch als Serie; zur Darstellung der Lebensweise und der traditionellen Kleidung von bestimmten Völkern im jeweiligen Zeitalter bzw. in verschiedenen Kulturen
  • Evolution der Fahrzeuge
    • auch geeignet zur Darstellung von Größenverhältnissen, z.B. dem Unterschied zwischen einer Arche und einem Hochseeschiff
  • Entwicklung des Werkzeugs
    • Von der Steinaxt zur Atombombe

Sprachen und Grammatik

  • Hier liegt das Ziel eindeutig in der Vermittlung von Kreativität und künstlerischen
    Tendenzen… und auch in der Steigerung des Erlebniswerts von literarischen
    Werken, die auf den ersten Blick vielleicht langweilig erscheinen.

    • Nymphen, Riesen und Zyklopen des Homers
      • Niemand hat sie tatsächlich je gesehen – gestalte und drucke sie, wie du sie dir vorstellst!
    • Vampir-Geschichten, Märchen von Zauberern u.Ä.
      • sämtliche Werke, die die Phantasie der Schüler anregen
    • Szenenmodelle für klassische Werke (z.B. die Balkonszene aus Romeo und Julia)

Fremdsprachen

  • In diesem Fall tragen die 3D-Drucke nicht unmittelbar zum Unterricht bei,
    sie eignen sich allerdings hervorragend als Gesprächsanlass zu bestimmten
    Themen z.B. Farben können anhand von Flaggen besprochen werden.

    • Umrisse, Reliefmodelle bestimmter Länder
    • Flaggen-Nachbildungen
      • Im Englischunterricht z.B. für England, Schottland,
        Wales, Irland, USA, Kanada, Australien usw.
    • Modelle bekannter Bauwerke ● Big Ben, Stonehenge, Eiffel-Turm, etc.
    • landestypische Dinge, Gerichte, Personen
      • für den Englischunterricht z.B. Doppeldecker-Bus, Queen’s Guard, die Königinmutter, Fish and Chips, usw.
    • Gegenstände im Zusammenhang mit Festen und Feiern
      • Halloween, Silvester, Ostern, etc.

Analyse von Gemälden und Kunstwerken

  • Denkmäler, Gebäude, Brücken, Skulpturen
  • Ganze Städte (Pompeji)
  • Büsten bekannter Maler, Architekten, Bildhauer

Sportunterricht

  • Preise für Schulwettkämpfe
    • Skulpturen oder Medaillen für die entsprechende Sportart

Unsere Dienstleistungen im Bildungsbereich

Wir bieten Ihnen und Ihren Schülern folgende Lernkonzepte an:

Dauer

  • 08:00 Uhr – 13:30 Uhr

Inhalt

  • Grundlagen CAD, kurze Einführung inkl. Modellieren eines personalisierten Einkaufswagenchips
  • Erzeugen der Einkaufswagenchips mittels 3D-Drucker
  • Kurze Präsentation „3D-Druck – Geschichte, Gegenwart, Möglichkeiten“
  • Weitere Möglichkeiten im CAD-System, Loft- und Sweepfunktionen (Freiform)
  • Modellieren einer Comicfigur
  • Zeichnen des Schulgebäudes
  • Zusätzlich bekommen die „schnelleren“ Schüler weitere Aufgaben

Voraussetzungen

  • Schüler ab Klasse 9
  • Ein PC für jeden Schüler, dieser sollte mind. Einen Dualcore-Prozessor haben
  • Dieser sollte über eine separate Grafikkarte verfügen, die Open-GL-fähig ist. AutoDesk Fusion 360 Educational muss installiert sein und flüssig laufen
  • Die Schüler benötigen eine Mailadresse und sollten sich vorher für eine Schullizenz AutoDesk Fusion 360 registriert haben
  • Betriebssystem sollte Windows 10 sein, zur Not geht Windows 7

Die Schüler lernen die ersten Möglichkeiten eines CAD-Systems kennen. Sie bekommen eine Einführung in die Oberfläche des Systems und können schon nach wenigen Minuten ihren Einkaufswagenchip zeichnen und mit ihren Initialen versehen. Die schnelleren Schüler können auch einen zweiten erstellen oder nach eigenem Ermessen Modelle generieren.

Danach erfolgt eine Erklärung des Druckers, sowohl technisch als auch auf die Handhabung bezogen. Die Schüler werden in den Druck ihrer Chips mit einbezogen und dürfen selbst Hand anlegen.

Es folgt eine Präsentation des 3D-Drucks: wann wurde er erfunden, welche verschiedenen Technologien gibt es, in welchen Branchen wird er schon eingesetzt, wie sieht der 3D-Druck in 5 Jahren aus, welche Probleme kann es beim 3D-Druck geben.

Auch hierbei werden die Schüler teilweise mit einbezogen in Bezug auf deren künftige Berufswahl. Gleichzeitig sollen die Schüler etwas motiviert werden, sich für Technik / MINT zu interessieren.

Hiernach wird weiter am CAD-System gearbeitet mit erweiterten Möglichkeiten. Es werden Loft- und Sweep-Funktionen erklärt, die zum Beispiel für das Zeichnen von Armen oder Beinen genutzt werden können. Damit wird eine Comicfigur erzeugt. Die Schüler bekommen Informationen, worauf beim Modellieren in Bezug auf 3D-Druck geachtet werden muss – konsequentes Vorausschauen wird hierbei gefördert.

Zum Schluss hin wird das eigene Schulgebäude modelliert. Hierbei bekommen die Schüler den beruflichen Zusammenhang zur Architektur nähergebracht. Auch hierbei wird vorausschauendes Denken gefördert.

Dauer

  • 2 Tage, jeweils 08:00 Uhr – 13:30 Uhr

Inhalt

  • Siehe Konzept 1, jedoch an Tag 2 erweitert:
  • Konstruktion eines Windrades, passend um einen bestehenden Motor gebaut
  • Zusätzlich bekommen die „schnelleren“ Schüler weitere Aufgaben

Voraussetzungen

  • Schüler ab Klasse 9
  • Ein PC für jeden Schüler, dieser sollte mind. Einen Dualcore-Prozessor haben
  • Dieser sollte über eine separate Grafikkarte verfügen, die Open-GL-fähig ist. AutoDesk Fusion 360 Educational muss installiert sein und flüssig laufen
  • Die Schüler benötigen eine Mailadresse und sollten sich vorher für eine Schullizenz AutoDesk Fusion 360 registriert haben
  • Betriebssystem sollte Windows 10 sein, zur Not geht Windows 7

Die Schüler lernen die ersten Möglichkeiten eines CAD-Systems kennen. Sie bekommen eine Einführung in die Oberfläche des Systems und können schon nach wenigen Minuten ihren Einkaufswagenchip zeichnen und mit ihren Initialen versehen. Die schnelleren Schüler können auch einen zweiten erstellen oder nach eigenem Ermessen Modelle generieren.

Danach erfolgt eine Erklärung des Druckers, sowohl technisch als auch auf die Handhabung bezogen. Die Schüler werden in den Druck ihrer Chips mit einbezogen und dürfen selbst Hand anlegen.

Es folgt eine Präsentation des 3D-Drucks: wann wurde er erfunden, welche verschiedenen Technologien gibt es, in welchen Branchen wird er schon eingesetzt, wie sieht der 3D-Druck in 5 Jahren aus, welche Probleme kann es beim 3D-Druck geben.

Auch hierbei werden die Schüler teilweise mit einbezogen in Bezug auf deren künftige Berufswahl. Gleichzeitig sollen die Schüler etwas motiviert werden, sich für Technik / MINT zu interessieren.

Hiernach wird weiter am CAD-System gearbeitet mit erweiterten Möglichkeiten. Es werden Loft- und Sweep-Funktionen erklärt, die zum Beispiel für das Zeichnen von Armen oder Beinen genutzt werden können. Damit wird eine Comicfigur erzeugt. Die Schüler bekommen Informationen, worauf beim Modellieren in Bezug auf 3D-Druck geachtet werden muss – konsequentes Vorausschauen wird hierbei gefördert.

Zum Schluss von Tag 1 hin wird das eigene Schulgebäude modelliert. Hierbei bekommen die Schüler den beruflichen Zusammenhang zur Architektur nähergebracht. Auch hierbei wird vorausschauendes Denken gefördert.

An Tag 2 erfolgt die kurze Erklärung der Funktionsweise eines Windrades. Die Schüler bekommen einen Motor, den sie selbst vermessen müssen und konstruieren ein komplettes Windrad „drumherum“. Hierbei werden parallel die Grundlagen „technisches Zeichnen“ vermittelt inkl. 2D-Zeichnungen mit Bemaßungen. Die schnelleren Schüler bekommen Zusatzaufgaben wie z.B. das Modellieren eines Fahrrades oder eines Automobilchassis.

Dauer

  • Einmal pro Woche, jeweils 2 Schulstunden

Inhalt

  • Siehe Konzept 1 und 2, jedoch deutlich erweitert:
  • Konstruktion diverser Modelle aus mehreren Bereichen: Möbel, Schmuck, Mode, Architektur, Modellbau (Boote, Fahrzeuge, Helikopter)

Voraussetzungen

  • Schüler ab Klasse 9
  • Ein PC für jeden Schüler, dieser sollte mind. Einen Dualcore-Prozessor haben
  • Dieser sollte über eine separate Grafikkarte verfügen, die Open-GL-fähig ist. AutoDesk Fusion 360 Educational muss installiert sein und flüssig laufen
  • Die Schüler benötigen eine Mailadresse und sollten sich vorher für eine Schullizenz AutoDesk Fusion 360 registriert haben
  • Betriebssystem sollte Windows 10 sein, zur Not geht Windows 7

Die Schüler lernen viele Möglichkeiten eines CAD-Systems kennen. Sie bekommen eine Einführung in die Oberfläche des Systems und können schon nach wenigen Minuten ihren Einkaufswagenchip zeichnen und mit ihren Initialen versehen. Die schnelleren Schüler können auch einen zweiten erstellen oder nach eigenem Ermessen Modelle generieren.

Danach erfolgt eine Erklärung des Druckers, sowohl technisch als auch auf die Handhabung bezogen. Die Schüler werden in den Druck ihrer Chips mit einbezogen und dürfen selbst Hand anlegen.

Es folgt eine Präsentation des 3D-Drucks: wann wurde er erfunden, welche verschiedenen Technologien gibt es, in welchen Branchen wird er schon eingesetzt, wie sieht der 3D-Druck in 5 Jahren aus, welche Probleme kann es beim 3D-Druck geben.

Auch hierbei werden die Schüler teilweise mit einbezogen in Bezug auf deren künftige Berufswahl. Gleichzeitig sollen die Schüler etwas motiviert werden, sich für Technik / MINT zu interessieren.

Hiernach wird weiter am CAD-System gearbeitet mit erweiterten Möglichkeiten. Es werden Loft- und Sweep-Funktionen erklärt, die zum Beispiel für das Zeichnen von Armen oder Beinen genutzt werden können. Damit wird eine Comicfigur erzeugt. Die Schüler bekommen Informationen, worauf beim Modellieren in Bezug auf 3D-Druck geachtet werden muss – konsequentes Vorausschauen wird hierbei gefördert.

Nach und nach werden über die Wochen hinweg die Fähigkeiten erweitert. Es werden Feinheiten des CAD-Systems erläutert, das technische Zeichnen wird vermittelt inkl. Erstellen von 2D-Ableitungen mit Bemaßung und das Erzeugen eines komplexeren Zusammenbaus wird unterrichtet. Als Modelle kommen diverse zum Tragen (siehe Inhalt oben). Die einzelnen Modelle werden im Unterricht besprochen und auf Druckfähigkeit geprüft und optimiert. Druckfähige Modelle werden gedruckt, so dass die Schüler ihre Modelle in die Hand nehmen können, zusammenbauen können und so greifbare Erfolgserlebnisse bekommen.

Falls wir Ihr Interesse geweckt haben, kontaktieren Sie uns einfach:

Telefonisch unter 02327-604831-0, per Fax an 02327-6048433, per E-Mail an info@ruhrsource.com, postalisch an RUHRSOURCE GmbH Stresemannstraße 13, 44866 Bochum oder ganz einfach über unser Kontaktformular.

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