3D-Drucktechnologien in der Ausbildung, Grundlagen und Vorteile der einzelnen.

Der 3D-Druck ist einer der wichtigsten Trends der letzten Jahre im Technologiebereich, aber entgegen der allgemeinen Vorstellung wird er nicht auf eine Art Maschine reduziert, sondern auf eine Reihe von Technologien, mit denen Objekte erstellt werden können ohne die Notwendigkeit für Formen oder Minimum. Jede Technologie hat ihre eigenen Verwendungen und Anwendungen sowie ihre eigenen Materialien.

Heutzutage gibt es mehrere Geräte, die im Unterricht sehr nützlich sein können, und Jahr für Jahr verwenden immer mehr Schulen sie zur Durchführung von Bildungsprojekten. STEAM-Kenntnisse, B. bei der Jobsuche, zunehmend von jungen Menschen geschätzt werden, sind die in den Bereichen Naturwissenschaften, Technik, Ingenieurwesen, Kunst und Mathematik erfassten Fähigkeiten. Und 3D-Druck ist einer davon.

Bedeutung in der Bildung

Das Drucken von 3D-Modellen entwickelt Fähigkeiten, die die Schüler in den Prozess einbeziehen, sie dazu bringen, sich an Veränderungen anzupassen und Fehler zu beheben. Auf diese Weise basiert das Lernen nicht nur auf Beobachtung, sondern auf dem Drucken von selbst erstellten Dateien. Durch die Integration des 3D-Drucks in den Unterricht entwickeln die Schüler Kreativität und organisatorische Fähigkeiten, indem sie ihren Geist für eine Vielzahl von Möglichkeiten öffnen, einschließlich der Erstellung einzelner oder stückweiser 3D-Objekte sowie der Verbesserung aller vorhandenen Objekte.

Der Wechsel von Blaupausen zu 3D-Design und die Möglichkeit, die eigenen Kreationen zu berühren, bringt einen viel realistischeren und dynamischeren Lernansatz. Und so wird die Assimilation von Wissen auf natürliche Weise erfolgen.

3D-Technologie in Grund- und weiterführenden Schulen regt nicht nur das Engagement an und fördert kreatives Denken, um die Lernmöglichkeiten in MINT-Fächern zu verbessern , aber durch die Integration in verschiedene Fächer dient es als Plattform für Lehrer, um ihre Schüler auf die Zukunft vorzubereiten und den Erwerb von Problemlösungsfähigkeiten und -erfahrungen zu erleichtern.

Im Falle der beruflichen Aus- und Weiterbildung (VET) umfasst die Implementierung der 3D-Technologie viel mehr Informationen als nur die Funktionsweise der Geräte; Es lädt Studenten ein, alle Aspekte des Designs zu erkunden, vom Zeichnen auf Papier, Entwerfen oder Modellieren mit 3D-Software bis hin zum Vorbereiten ihrer Dateien für den 3D-Druck.

Die Möglichkeiten, die 3D-Drucker für die Bildung in Schulen bieten, sind endlos, und sie können an die Bedürfnisse jeder Bildungsstufe angepasst werden, wodurch eine schnelle Kapitalrendite erzielt wird. Heutzutage sind viele 3D-Drucktechnologien verfügbar, aber die beiden gebräuchlichsten und zugänglichsten sind FFF/FDM und Laser.

Materialextrusion:FFF/FDM

Die FDM-Technologie (Fused Deposition Modeling), auch bekannt als FFF (Fused Filament Manufacturer), ist heute die am weitesten verbreitete Technologie auf dem Markt. Diese Technologie besteht darin, ein Teil durch schichtweise Ablagerung eines geschmolzenen Filaments zu erhalten, indem es in einen Extruder eingeführt wird, der es bei einer Temperatur verarbeitet hat, die höher als sein Schmelzpunkt ist. Es gibt zwei Arten von Filamentdurchmessern (1,75 mm und 2,85 mm), und der große Vorteil dieser Technologie ist die große Vielfalt an verfügbaren Materialien, ihr günstiger Preis und die Möglichkeit, sie zu kombinieren, was beispielsweise eine Reduzierung der Nachbearbeitung ermöglicht der Trägerentfernung durch Einbau eines löslichen Trägermaterials in den Druck. Darüber hinaus ist die Wartung dieser Ausrüstung sehr einfach und beschränkt sich auf das Kalibrieren der Wellen oder das Aufheizen des Extruders im Falle einer Verstopfung.

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

Diese Technologie ist ideal für Teile, die stark, groß, mechanisch und thermisch widerstandsfähig sind. Aber trotz der oben erwähnten Vorteile in Bezug auf die Materialextrusionstechnologie in einem Punkt können sie nicht mit Lasertechnologien mithalten, und das ist, dass sie zwar mehr Nachbearbeitungszeit benötigen, aber viel präziser und schneller sind.

Laser (SLA, SLS)

Anstatt das Filament aufzubringen, projiziert dieser Druckertyp die gesamte Schicht auf das Material, das sich dabei verfestigt.

Bei der Stereolithographie oder SLA tritt eine Photopolymerisation auf, wenn Sie ein lichtempfindliches flüssiges Harz einer Lichtquelle aussetzen. Wenn die Lichtquelle gesteuert wird, können Sie ein Objekt formen. Diese Technologie enthält flüssiges Harz in einem Tank und durch das Auf- und Abbewegen einer Plattform verfestigt sie mit Hilfe eines Lasers jeweils eine Materialschicht.

Im Fall von SLS handelt es sich um eine Technologie, die in der Lage ist, vollständig feste Teile durch Sintern oder Schmelzen von Kunststoff- oder Metallpulverpartikeln herzustellen. Diese Technologie dosiert ein sehr feines Materialpulver auf ein Flachbett, auf das das erforderliche Material geschmolzen und dann mit einer neuen Pulverschicht bedeckt wird. Die Variation der Technologie ergibt sich aus der Quelle der Schmelzenergie und dem zu verwendenden Material. Im Fall von SLS geschieht dies mit Kunststoffen, hauptsächlich Nylon 12, das mit einem Laser geschmolzen wird.

Bild 2:Schüler mit Formlabs-Druckern. Quelle:Formlabs.

Diese Arten von Technologien sind ideal für die Herstellung kleiner Details oder komplizierter Oberflächen auf Teilen, die robuster sein müssen, um eine höhere Präzision zu erreichen und Druckzeit zu sparen. Allerdings sind sie im Vergleich zum Filamentdruck teurer, da sowohl das Harz als auch die Maschine selbst teurer sind.

Was ist mit Kindern? Nun, es gibt auch Drucker, die für ein eher kinderfreundliches Publikum geeignet sind, die über alle Sicherheitsvorkehrungen verfügen und speziell an die Bedürfnisse angepasst sind, die in Klassenzimmern bestehen:Isolierung, Materialien und Bedienung, die speziell auf Kinder ausgelegt sind. Der Desktop-3D-Druckerhersteller XYZprinting hat den Toybox-Drucker exklusiv für Kinder entwickelt. Doch nicht immer geht es um 3D-Drucker, 3Doodler bietet zum Beispiel verschiedene Lernpakete für seinen 3D-Bleistift an.

Bild 3:3Doodler. Fuente:Wobleworks.

Der 3Doodler-Stift ist eine einfache Möglichkeit, den 3D-Druck in Schulen zu integrieren, indem er die Erstellung von 3D-Grafiken erleichtert, Schülern ein grundlegendes Verständnis der Dreidimensionalität vermitteln.

Klassenzimmer-Implementierung

Die Wichtigkeit der Einbeziehung des 3D-Drucks in Berufsabschlüsse und Schulen ist eine Tatsache. Und da Schulungen für die Anwendung und Umsetzung der 3D-Technologie, insbesondere für die Industrie, unerlässlich sind, sind sie zu einer beruflichen Notwendigkeit geworden.

Die praktische Anwendung dieser Technologie kann in eine Vielzahl von Schulfächern integriert werden, um die oft schwierigen theoretischen Konzepte für Schüler zu vereinfachen . Aber es ist weder einfach noch üblich, einen 3D-Drucker in spanischen Schulen zu finden, und obwohl es experimentelle Initiativen gibt, die dies erfolgreich getan haben, ist sein Einsatz fast immer auf bestimmte Projekte oder ganze Projekttage ausgerichtet. In anderen Ländern, wie den Vereinigten Staaten oder dem Vereinigten Königreich, werden sie in den Unterricht integriert, da sie sich ihres Potenzials als Bildungsressource, ihrer Vielseitigkeit und der Möglichkeit bewusst sind, die aktive Teilnahme von Schülern zu fördern.

Einige der Gründe, warum die deutlichere Einführung dieser Technologie beschleunigt werden sollte, sind unter anderem:

1. Motiviert den Schüler und ermutigt zum Lernen.

2. Es beschleunigt den Lernprozess.
3. Verbessert die Informationsspeicherung.
4. Entwickelt kritische und reflektierende Fähigkeiten.
5. Es fördert kollektives und personalisiertes Lernen.

Im Prozess der Erlebbarkeit bestimmter Projekte können Kinder und Jugendliche komplexe Grundbegriffe erfassen. Durch die Aneignung dieser Konzepte durch die Praxis bleiben die Schüler während des Lernprozesses motiviert. Zweifellos ermöglicht die Verwendung von 3D-Geräten im Bildungsumfeld den Schülern, verschiedene Projekte und Aktivitäten durchzuführen, die ihre MINT-Fähigkeiten stärken, ihre Teamfähigkeit verbessern, ihr Selbstwertgefühl steigern und ihre Kreativität fördern.