• 3D-Druck für die Grundschule - TinkerSchool-Lerneinheit
  • TinkerToys GmbH
  • 12.06.2023
  • Grundschule
  • fächerverbindend, Sachunterricht, Technik, Werken
  • 2, 3, 4
Um die Lizenzinformationen zu sehen, klicken Sie bitte den gewünschten Inhalt an.

Hinweis zum Einsatz im Unterricht

Zusatzinfos und Lösungen für Lehrkräfte



In dieser Lerneinheit ‚Wissen: 3D-Druck‘ erfahren die Schüler und Schülerinnen in 3 Lernschritten

grundlegende Informationen zum Thema 3D-Druck. Sie lernen, wie ein 3D-Drucker funktioniert,

welche Beispielmaterialien es gibt und welche Rolle Stützstrukturen spielen. Mithilfe von altersgerecht aufbereiteten Videos und Bildmaterial wird der Inhalt aufbereitet. Die Lerneinheit

wird mit Lernzielkontrollen zum Thema abgeschlossen.



Bearbeitungsdauer: 2 Unterrichtsstunden



Inhalt:

- Was ist ein 3D-Drucker?

- 3D-gedruckte Materialien

- Überhänge und Stützen

- Lernzielkontrollen



Lernziele:

Die Schüler*innen wissen um den Nutzen und die Funktion eines 3D-Druckers.

Sie können 3D-gedruckte Materialien nennen und deren Nachhaltigkeit beschreiben.

Sie verstehen den Sinn von Stützmaterial bei Überhängen. (Digitaler Baukasten)



Hybrider Unterricht:

Die Lerneinheit kann für das Homeschooling verwendet werden, wenn die Rechercheaufgaben alleine durchgeführt werden.



Lizenz: Du darfst diese Lerneinheit unter Angabe des Urhebers teilen und verändern

(zu gleichen Lizenzbedingungen). Erfahre mehr dazu unter: https://creativecommons.org/licenses/?lang=de

3D-​Druck für die Grund­schu­le

In die­ser Lern­ein­heit er­fährst du in 3 Lern­schrit­ten span­nen­des rund um das Thema 3D-​Druck. Du lernst, wie ein 3D-​Drucker funk­tio­niert, wel­che Bei­spiel­ma­te­ria­li­en es gibt und wel­che Rolle Stütz­struk­tu­ren spie­len. Du kannst dir span­nen­de Vi­de­os und Bil­der an­schau­en und schließt das Ganze mit einer Lern­ziel­kon­trol­len ab.

Was ist ein 3D-​Drucker?

1
Schau dir das Er­klär­vi­deo an. Scan­ne dafür den QR-​Code oder öffne fol­gen­den Link: www.tin­ker­toys.de/3ddruck_gs
2
Be­schrei­be in ei­ge­nen Wor­ten, was ein 3D-​Drucker macht. Worin un­ter­schei­det er sich von einem 2D-​Drucker? Schau dir dazu das Bild an:
Ein 3D Dru­cker ist ein Ob­jekt­her­stel­ler. Damit kannst du 3D Ob­jek­te pro­du­zie­ren. Im Ge­gen­satz zu einem 2D-​Drucker, kannst du die Sa­chen, die du druckst, an­fas­sen. Dabei wird Ma­te­ri­al ge­schmol­zen und Schicht für Schicht auf­ge­tra­gen. Das kannst du in dem Video sehen. Du kannst dir das ähn­lich vor­stel­len wie eine Heiß­kle­be­pis­to­le.
3
Ver­voll­stän­di­ge das Lern­pos­ter mit den rich­ti­gen Be­grif­fen.
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  • 3
  • 4
  • 5
  • 6
  • 7
  • Druck­kopf
  • Ma­te­ri­al­schlauch
  • Druck­an­zei­ge
  • be­weg­li­che Ach­sen
  • An-/Aus-​Knopf
  • Druck­bett
  • USB-​Eingabe

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3D-​gedruckte Ma­te­ria­li­en

4
Sieh dir die Bil­der an. Dort siehst du ver­schie­de­ne Ma­te­ria­li­en, die ein 3D-​Drucker ver­wen­den kann. Alle Ma­te­ria­li­en sind für be­stimm­te Auf­ga­ben­be­rei­che an­ge­passt und op­ti­miert. Be­schrei­be die Bil­der. Was siehst du?

ABS

harte, kratz­fes­te Ober­flä­che

PLA­TEC

kom­pos­tier­bar und le­bens­mit­tel­echt

PLA

Bio­kunst­stoff auf Mais­stär­ke­ba­sis, re­cy­cling­fä­hig



Zu­satz­in­for­ma­tio­nen zu den ver­schie­de­nen Ma­te­ria­li­en fin­det ihr am Ende die­ser Lern­ein­heit.

WOOD­FILL

Kunst­stoff­ge­misch aus 70% PLA und 30% Holz­fa­sern, re­cy­cling­fä­hig

BRON­ZE­FILL

PLA/Bronzepulver-​Gemisch, po­lier­fä­hig

5
Über­le­ge dir, wel­che Ma­te­ria­li­en für die fol­gen­den Ob­jek­te ver­wen­det wer­den könn­ten.
1)
Ein Haus aus dem 3D-​Drucker
In Nan­tes (Frank­reich) wer­den mit­hil­fe eines 4 Meter lan­gen Ro­bo­ters ganze Häu­ser ge­druckt. Dafür wird eine Ma­te­ri­al­mi­schung aus Schaum­stoff und Beton ge­nutzt.
2)
Eine Torte aus dem 3D-​Drucker
Mit­hil­fe eines Le­bens­mit­tel­dru­ckers kön­nen zum Bei­spiel Mar­zi­pan und Scho­ko­la­de ge­druckt wer­den.
3)
Ein Stifte­hal­ter aus dem 3D-​Drucker
Ge­eig­net sind z.B. PLA, STAHL­FILL, ABS
4)
Eine Ted­dy­bär­fi­gur aus dem 3D-​Drucker
WOOD­FILL eig­net sich gut, um das Mo­dell mög­lichst rea­li­täts­ge­nau zu er­stel­len.

Über­hän­ge und Stüt­zen

6
Schau dir das Bild der Brü­cke an. Kann der 3D-​Druker das so dru­cken?
Was könn­te er brau­chen, um die Über­hän­ge bei der Brü­cke dru­cken zu kön­nen?
Für Über­hän­ge nutzt der 3D-​Drucker Stütz­ma­te­ri­al. Das be­steht aus dem sel­ben Ma­te­ri­al wie das rest­li­che Mo­dell, ist aber viel dün­ner und zer­brech­li­cher. So kann es ein­fach mit einer Zange her­aus­ge­löst wer­den nach dem Druck.

Lern­ziel­kon­trol­le

Ein 3D-​Drucker ist ein Ob­jekt­her­stellt, mit dem man Mo­del­le er­stel­len kann.
Ein 3D-​Drucker kann ein Ob­jekt in meh­re­ren Far­ben dru­cken.
3D-​Objekte sind immer hohl von innen.
Ein 3D-​Drucker nutzt Stüt­zen für Über­hän­ge.
Auf wie­viel Grad wird das Ma­te­ri­al un­ge­fähr er­hitzt, damit es schmilzt?
Auf wie­viel Grad wird das Ma­te­ri­al un­ge­fähr er­hitzt, damit es schmilzt?
Auf wie­viel Grad wird das Ma­te­ri­al un­ge­fähr er­hitzt, damit es schmilzt?

Zu­satz­in­for­ma­tio­nen zu den ver­schie­de­nen 3D-​Druck Ma­te­ria­li­en:

ABS ist eben­so ein weit­ver­brei­te­ter Kunst­stoff. Durch den Zu­satz von Acryl­ni­tril ist ABS be­son­ders wi­der­stands­fä­hig gegen zum Bei­spiel Öle, Fette und hohe Tem­pe­ra­tur. ABS ist nor­mal ent­flamm­bar und ent­wi­ckelt dunk­len, nach schmo­ren­dem Plas­tik rie­chen­den Rauch, der nicht ein­ge­at­met wer­den soll­te. Die wohl wich­tigs­ten Ei­gen­schaf­ten von ABS sind die hohe er­reich­ba­re Stei­fig­keit, Zä­hig­keit und Fes­tig­keit. Es eig­net sich nicht für den Un­ter­richts­ge­brauch.



PLA­TEC: Wird auch Bio­fi­la ge­nannt. Min­des­tens so sta­bil wie ABS und lässt sich fast so leicht dru­cken wie PLA.



PLA ist mit ABS der am wei­tes­ten ver­brei­tets­te Kunst­stoff. Er be­sitzt Bio­kom­pa­ti­bi­li­tät, wel­che den Kunst­stoff le­bens­mit­tel­echt macht und im Ge­gen­satz zu ABS beim Druck­vor­gang mit kei­nem un­an­ge­neh­men Ge­ruch ein­her­geht. Durch die Mai­stär­ke ent­steht ein süß­li­cher Ge­ruch.



WOO­FILL be­steht nicht zu 100% aus Holz Fa­sern, ob­wohl dies der Name ver­mu­ten lässt. Wood Fila­ment be­steht nur zu einem Teil aus ech­ter Holz­fa­ser und wird meist mit PLA ge­mischt. Da­durch ent­ste­hen auch ähn­li­che Druck­ei­gen­schaf­ten wie bei PLA. Trotz­dem ist die Ver­ar­bei­tung eher für Fort­ge­schrit­te­ne Maker ge­dacht, da es deut­lich schnel­ler zu Ver­stop­fun­gen kom­men kann und man die Tem­pe­ra­tur sehr fein ein­stel­len muss.



BRON­ZE­FILL: Der be­kann­te Bronze-​Effekt, also der ty­pi­sche Glanz lässt sich erst durch das Po­lie­ren vom Ob­jek­tes her­stel­len. Und hier gibt es eine Viel­zahl von ver­schie­de­nen Me­tho­den. Nach­tei­le des Ma­te­ri­als ist eine oft re­la­tiv hohe Tem­pe­ra­tur und dem hohen Ma­te­ri­al­fluss beim Druck­pro­zess.

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