Praktische Bespiele für die sinnvolle Integration von 3D-Druckern in den Unterricht

Immer wieder zeigt sich, dass technologische Entwicklungen Rückwirkungen auf den Unterricht der MINT-Fächer haben, und dass solche Neuerungen meist recht schnell zu fachdidaktischen Überlegungen führen - so auch beim 3D-Druck. Eine Besonderheit ist hier, dass 3D-Drucker nicht nur ein neues Medium oder Werkzeug zum Erstellen von Materialien sind, sondern dass 3D-Drucker auch selbst zum Unterrichtsthema werden und das fachliche Denken mit beeinflussen können: Es gilt für Lehrende zunächst, die Technologie und ihre Prinzipien zu verstehen. Der schichtweise Aufbau von räumlichen Objekten und die Bewegung von Extruder und ggf. Druckbett dürfen aber auch umgekehrt Auswirkungen auf raumgeometrische Vorstellungen und Denkweisen der Lernenden haben, oder auch auf Vorstellungen zu Bewegungsabläufen. Ein weiterer Aspekt tritt hinzu: Das Design von 3D-Objekten für den 3D-Druck und deren Erstellung mit dem Drucker ist ein längerer Arbeitsprozess und hält viele Lerngelegenheiten für die Schüler:innen (und für die Lehrkraft) bereit: Vom Design mit CAD-Software über Slicing zum Erstellungsprozess, bei dem das Entstehen des Resultats beobachtet werden kann. Spätestens wenn ein 3D-Druck misslingt, rückt die Abhängigkeit von Parametern des Druckergebnisses in den Mittelpunkt. Das sind oft ganz konkrete objekt- oder materialbezogene Fragen, bei denen verschiedene MINT-Fächer zusammenrücken: Welche Rolle spielt die Temperatur des Druckbetts, wenn sich ein Objekt bereits während des Drucks ablöst? Wie beeinflusst die Wahl des Filaments den Druck? Was sind die Grenzen der Druckbarkeit? Dies sind nur einige Fragen, zu deren Beantwortung verschiedene MINT-Fächer beitragen können und bei denen die Fächergrenzen in den Hintergrund treten. Wir wollen verschiedene Einsatzmöglichkeiten des 3D-Druckers für den Unterricht vorstellen und stehen gerne beratend zur Seite; sämtliche vorgestellte Szenarien wurden von uns bereits in Bildungseinrichtungen durchgeführt.