Wie 3D-Drucker das Klassenzimmer revolutionieren

STEAM-Kompetenzen sind für junge Menschen zunehmend wertvoll – etwa bei der Jobsuche. Unter STEAM versteht man Fähigkeiten in den Bereichen Naturwissenschaften, Technik, Ingenieurwesen, Kunst und Mathematik. Studien belegen, dass sich diese Grundlagen Kindern und Jugendlichen praxisnah und visuell durch spielerisches Lernen vermitteln lassen.

Frühkindliche Gehirnstimulation ist besonders wirkungsvoll, da Wissen in jungen Jahren schneller verankert wird als im Erwachsenenalter. Indem Projekte greifbar gemacht werden, begreifen junge Lernende komplexe Zusammenhänge durch praktische Anwendung, was die Motivation während des gesamten Lernprozesses aufrechterhält.

Lernen durch Spielen wird seit über 50 Jahren praktiziert, erfährt aber im digitalen Zeitalter eine Neuausrichtung durch innovative Lernmethoden und -möglichkeiten.

Immer mehr Bildungseinrichtungen statten sich mit 3D-Druckern und weiteren Geräten aus, um Bildungsprojekte umzusetzen:

1. Schüler motivieren und ihren Lernprozess fördern.
2. Den Lernprozess beschleunigen.
3. Die Informationsspeicherung verbessern.
4. Kritisches und reflexives Denken entwickeln.
5. Kollaboratives und individualisiertes Lernen ermöglichen.

Verschiedene Geräte erweisen sich im Unterricht als wertvoll. Dieser Artikel stellt einige vor und zeigt, wie sie den Lernprozess für alle Altersgruppen ergänzen und bereichern können.

3D-Drucker

Der 3D-Drucker ermöglicht Schülern die Umsetzung vielfältiger Projekte. Er eignet sich hervorragend für den Einstieg in die digitale Welt. Die Möglichkeit, dreidimensionale Objekte zu fertigen, weckt Neugier und fördert gleichzeitig Teamarbeit.

Zusätzlich helfen gedruckte 3D-Modelle beim Verständnis von Konzepten aus anderen Fachbereichen, indem Schüler physische Replikate von Studienobjekten begutachten können. Dies ist besonders wertvoll bei Anatomie, Biologie oder Chemie. Ein 3D-Drucker lässt sich in jeder Bildungsstufe einsetzen, da der Schwierigkeitsgrad an den Wissensstand der Schüler angepasst werden kann.

Zu den wichtigsten Funktionen eines FDM-3D-Druckers für den Bildungssektor zählen ein Dualextruder, ein Gehäuse für mehr Sicherheit sowie ein großes Bauraumvolumen.

Zu den am häufigsten in Bildungseinrichtungen eingesetzten 3D-Druckern gehört der Snapmaker, der kürzlich die Version 2.0 vorstellte. Dieses Gerät vereint 3D-Druck, Laserschneiden/-gravieren und CNC-Fräsen für zahlreiche Materialien – drei Fertigungsverfahren in einer einzigen Maschine, die im Bildungsumfeld äußerst nützlich sind.

Neben dem Snapmaker 2.0 gehören folgende 3D-Drucker zu den empfehlenswertesten Modellen für den Bildungssektor:

• Prusa i3 MK3S+: Als Bausatz oder vormontiert erhältlich – ein praktischer, funktionaler Drucker mit ausgezeichnetem Preis-Leistungs-Verhältnis.
• Raise 3D E2 / Raise 3D Pro2 Serie: Dank Plug-and-Play sofort einsatzbereit; hervorzuheben sind die benutzerfreundliche IdeaMaker-Software und die sicheren Gehäuse, die Schüler vor Verletzungen und Verbrennungen schützen.
• Zortrax M300 Dual: Verfügt über einen Doppelsextruder und breite Materialkompatibilität für vielfältige Bildungsprojekte.

Bild 1: Raise3D E2 3D-Drucker. Quelle: Raise 3D.

Wie beim Snapmaker 2.0 lässt sich der Einsatz eines FDM-3D-Druckers durch weitere Geräte ergänzen, beispielsweise den Mayku FormBox, Mosaic Palette oder Mr Beam.

Mayku FormBox

Die FormBox ist ein Tisch-Thermoformgerät, das die Herstellung von Formen, Prototypen oder Verpackungen aus einer Matrize ermöglicht. In Kombination mit einem 3D-Drucker erweitern sich die Thermoform-Möglichkeiten erheblich: Mehrfachkopien eines 3D-gedruckten Teils lassen sich in kurzer Zeit fertigen.

Bild 2: FormBox im Bildungseinsatz. Quelle: Mayku.

Der Einsatz der Mayku FormBox im Bildungsbereich erweitert die kreativen und lernförderlichen Möglichkeiten im Klassenzimmer. Sie eignet sich für die Herstellung von Maßstabsmodellen, Formen und weiteren Übungen, die die Kreativität der Schüler fördern.

Sicherheit ist im Bildungsumfeld entscheidend: Die Mayku FormBox kann von Kindern ab 8 Jahren unter Aufsicht und ab 12 Jahren ohne Aufsicht bedient werden.

Mosaic Palette

Die Mosaic Palette ist ein mit den meisten 1,75-mm-FDM-3D-Druckern kompatibles Gerät. Damit lassen sich Bauteile mit bis zu 8 verschiedenen Materialien oder Farben gleichzeitig drucken – ohne Materialwechsel oder komplexe Code-Anpassungen.

Bild 3: Mehrfarbiges 3D-gedrucktes Teil mit Mosaic Palette. Quelle: Mosaic.

Die Kombination verschiedener Materialien oder Farben erweist sich als äußerst nützlich beim 3D-Druck von Anatomiemodellen und anderen Fachbereichen, da sich durch Farbgebung Bereiche hervorheben oder realistische, wiedererkennbare Modelle für den Lernprozess erstellen lassen.

Mr Beam

Mr Beam ist ein Laserschneider für vielfältige Anwendungen und Materialien – kompakt, einfach zu bedienen und sicher, ideal für den Bildungseinsatz.

Mit einem Laserschneider wie Mr Beam lässt sich die additive Fertigung von FDM-3D-Druckern ideal ergänzen. Das Gerät eignet sich perfekt für Modellentwicklung oder die Personalisierung von Objekten durch Lasergravur.

Weitere Lerntools

Zusätzlich zu den genannten Geräten gibt es weitere pädagogische Ergänzungen, mit denen Kinder und Jugendliche ihre STEAM-Kompetenzen auch ohne 3D-Drucker stärken können.

„3D Printing Mission – A Scape Odyssey“ ist das erste Kartenspiel zum Thema 3D-Druck am Markt. Dieses lehrreiche Spiel vermittelt spielerisch Wissen über 3D-Druck und dessen Technologien.

Boffin Magnetic ist ein Elektronik-Bau- und Lernset für über 200 Projekte. Es fördert und festigt Elektronikkenntnisse und weckt das Interesse junger Menschen an Wissenschaft und Technik.

Video 1: Boffin Magnetic. Quelle: 3DSimo.

Ferngesteuerter-Van-Bausatz ist ein Montagebausatz aus gestanzten Metallplatten und Leiterplatten, aus dem ein funktionsfähiger, optisch ansprechender RC-Van entsteht. Dieses Set hilft, komplexe Elektronikkonzepte praxisnah zu verinnerlichen.

Zweifellos ermöglichen 3D-Drucker und weitere Geräte im Bildungsumfeld Schülern vielfältige Projekte und Aktivitäten, die ihre STEAM-Kompetenzen stärken, Teamfähigkeit verbessern, Selbstwertgefühl steigern und Kreativität entfalten.