Grundlage des Projekts

Der Sinn der Grundlage

Kämpfen Sie als Lehrer damit, nach Filzstiften zu suchen, die Ihr tägliches Werkzeug an der Tafel sind? Oder schimpfen Sie oft, wenn die Filzstifte ausgetrocknet sind und nicht mehr schreiben? Vielleicht kann unser Projekt Ihnen helfen.

Für die Umsetzung des Projekts sollten Sie neben einem 3D-Drucker und der benötigten Menge an Filament auch starke Magnete kaufen.
5 x 5 x 2 mm.

Eine Motivation für die Schüler kann ein wütender Lehrer sein, der nach einem verschollenen Stift sucht. Die Situation wird noch schlimmer, wenn der Lehrer den Stift schließlich findet, dieser aber nicht mehr schreibt.

Ein Halter für Fixies, also verschwenden Sie keine Zeit mit der Suche.  

Autoren:Slezské Gymnasium, Opava, Lehrer: Patrik Kavecký; Klasse: 3.C; Autor des erfolgreichsten Modells: Vít Švec

Einführung einer Modellsituation - der Lehrer sucht nach einem verschobenen Fix (einführende Motivation). Die Situation kann auch inszeniert werden.

Hier bieten sich Fragen und Anregungen an: Wie kann dieses Problem gelöst werden? Schlagen Sie eine Lösung vor.

Die Schüler haben die Aufgabe, eine Lösung für das Problem "Lehrer sucht Fixierer" mithilfe von Modellierung und 3D-Druck zu entwickeln. Sie sollen ihren eigenen Entwurf für einen Fixierhalter skizzieren und diesen anhand von Kriterien wie z. B. Befestigung an der Tafel, Materialeinsparung, Druckzeit, modernes Design usw. optimieren. Anschließend sollen sie das Modell in der Onshape-Anwendung erstellen und

Ziele des Projekts

Lernziele:

• Die Fähigkeit, eine simulierte Modellsituation zu lösen.
• Entwicklung kreativen Denkens
• Zusammenarbeit im Team bei der Optimierung des Designs nach festgelegten Kriterien.
• Kommunikation
• Fähigkeiten in der Onshape-Anwendung beim Modellieren eines optimierten Designs
• Export des Modells in die für den 3D-Druck erforderlichen Formate (STL, GCODE)
• Vorbereitung des 3D-Drucks in der Průša Slicer-Anwendung.
• Fertigkeiten im Zusammenhang mit der Druckvorbereitung (Art des Filaments, Präferenzen für seine Verwendung, Vorbereitung und Wartung des Druckkopfs und des Heizbetts usw.)

Greifbare Ziele:

• Halterung für Fixie

Zielgruppe

Wir haben das Projekt mit Studenten des dritten Jahres eines vierjährigen Studiums durchgeführt. Die thematischen Pläne waren der Hauptgrund für die Aufnahme. Der schwierigste Teil des Projekts ist das Zeichnen eines 3D-Modells in der Onshape-Anwendung.

Es wird auch eine alternative Umsetzung des Projekts in der folgenden Form angeboten: Die Schüler des dritten Jahres zeichnen ein 3D-Modell und stellen die exportierten Dateien den Schülern der niedrigeren Klassen zur Verfügung, die sich mit dem Slicingprozess, dem anschließenden Druck und der Fertigstellung (Integration von Magneten) befassen werden.

Notwendiges Wissen

Voraussetzung für eine erfolgreiche Umsetzung des Projekts sind Fähigkeiten im Bereich des 3D-Modellierens, insbesondere in der Online-Anwendung Onshape. Bei der Erstellung des Modells werden in erheblichem Umfang Skizzierwerkzeuge sowie Werkzeuge für die räumliche Extrusion und die Abrundung von Ecken eingesetzt. Dem Projekt ging ein 12-stündiger Kurs in 3D-Modellierung voraus.

In der Průša Slicer-App haben wir uns mit den grundlegenden Einstellungen zufriedengegeben.

Die Zeit, die für die Bearbeitung des Projekts benötigt wird.

Zeit, die mit der Arbeit am Projekt verbracht wurde:

• Von der Brainstorming-Phase bis zum Modellentwurf – 2 Stunden.
• Modellierung in Onshape + Modell-Updates – 2 Stunden
• Vorbereitung von STL, GCODE + Vorbereitung des Drucks – ½ Stunde
• Drucken – 5 bis 7 Stunden
• Anbringen der Magnete – 10 Minuten

Zeit, die zum Drucken benötigt wird:Der Druck eines einzelnen Halters in 100% Größe bei 15% Füllung und einer Schichtdicke von 0,4 mm (QUALITÄT) dauert 6 Stunden und 17 Minuten im geräuschlosen Modus.

Erforderliche Ausrüstung:

• Übliche Ausstattung eines PC-Unterrichtsraums.
• Onshape (kostenlose Online-Anwendung); die Schüler haben sich mit Domain-Konten (Google Workspace) registriert.
• Wir haben das Programm Průša Slicer nur auf zwei Arbeitsstationen installiert, die mit 3D-Druckern verbunden sind; die Schüler übertrugen STL-Dateien über die Cloud und bereiteten GCODE-Dateien für den Druck vor.
• Filament PETG
• Neodym-Magnete –https://silnemagnety.cz/magnet/kvadr-5x5x2/
• Klebstoff (z. B. Mamut)

Tipps für einen erfolgreichen Ablauf und eine korrekte methodische Anleitung:

Bei der Gestaltung des Modells sollten folgende Aspekte berücksichtigt werden:

• Design
• Materialeinsparung
• Stärke in Abhängigkeit von der Füllung (Infill)
• Minimierung der für den Druck benötigten Zeit.
• Optimierung der Größe, z. B. ein Halter für 4 Fixpunkte wäre für den Druck zeitaufwändig.

Der Unterricht in Modellierung mit Onshape bildet den Hauptteil des Projekts. Das gedruckte Modell soll ein greifbares Ergebnis sein. Das Unterrichtsziel besteht darin, den Schülern 3D-Modellierung beizubringen. Beim Unterricht wird empfohlen, sich auf die Werkzeuge zu konzentrieren, die die Schüler für das geplante Ziel verwenden werden.

Ein Halter für ein Fixie ist eines der möglichen Ergebnisse des 3D-Modellierens. Ein unverzichtbarer Bestandteil ist zweifellos die Förderung des kreativen Denkens beim Entwurf eines Modells.

Schritt-für-Schritt-Anleitung für den Unterrichtsablauf:

• 6 bis 8 Stunden Unterricht in 3D-Modellierung (Grundlagen in Tinkercad, fortgeschrittene Fähigkeiten in Onshape)
• Entwurf einzelner Lektionen zum 3D-Modellieren in Onshape: Darstellungsmethoden (z. B. isometrische Darstellung), Sketch-Werkzeuge (Bemaßung, Transformation von Objekten usw.), 3D-Werkzeuge (Extrudieren, Rotieren usw.), Export nach STL.
• 1 Stunde Druckvorbereitung (Slicing) - Einstellung der grundlegenden Parameter für den 3D-Druck - Temperatur des Druckkopfs, des Heizbetts in Abhängigkeit vom Filamenttyp, Auswahl des Füllvolumens, geeignete Speicherung des Modells, gegebenenfalls Einfügen von Stützen, Export in das GCODE-Format.
• 1 Stunde Gruppenunterricht (maximal 4 Schüler pro Gruppe) - Modellentwurf. Die Aufgabe besteht darin, ein Modell zu einem bestimmten Thema zu entwerfen, z. B. ein praktisches Hilfsmittel für Lehrer. Die Schüler dürfen nur Papier und Bleistift verwenden.
• 1 Stunde - Optimierung des Modells. Diskussion zwischen Lehrer und Schülern, die zum Nachdenken über die Optimierung des Modells anregt, unter anderem hinsichtlich der Materialeinsparung, der Druckdauer und -qualität, der Auswahl geeigneter Materialien, modernen Designs usw.
• 1 Stunde – Druckvorbereitung und Drucken.
• 1 Stunde – Werbung für das Projekt in Form eines Beitrags auf der Website oder in den sozialen Netzwerken der Schule. Die während der Umsetzung des Projekts aufgenommenen Fotos können an die Schüler weitergegeben werden, die sich im Unterricht mit Computergrafik beschäftigen. Die Werbung für das Projekt kann zu einer ihrer Aufgaben werden.