Wie kann man das Interesse von Kindern und Studenten an verschiedenen Aspekten der Naturwissenschaften wecken, z. B. an der Zusammensetzung von Stoffen oder der Bindung von Atomen der Grundelemente? Verwenden Sie eine unterhaltsame, interaktive Form! Genau wie das Institut für Lehre und Geisteswissenschaften an der Universität für Chemie und Technologie in Prag, Tschechische Republik. Der Schlüssel zu ihrem Erfolg sind die beeindruckenden 3D-Drucke, die mit Original Prusa 3D-Druckern gedruckt wurden.

Alles begann mit einem Modell für das Prusa Education Programm: Ein magnetischer Baukasten mit chemischen Elementen. 3D-gedruckte Kugeln in verschiedenen Größen stellen verschiedene Atome wie Sauerstoff oder Wasserstoff dar. Dank der Magnete können Sie sie leicht zu verschiedenen Elementen oder Substanzen kombinieren.

Der Bausatz ist sowohl einfach als auch realistisch: Die Kugeln haben realistische Proportionen und die Winkel zwischen ihnen entsprechen ihren realen Gegenstücken. So kommen Sie von einem leicht abstrakten „H2O“ oder einem einfachen, auf eine Tafel gezeichneten Muster zu etwas, das Sie anfassen und besser verstehen können! Und der Baukasten ist nur durch das Niveau des Schülers oder durch das, was sich der Professor ausdenkt, begrenzt.

Nach dem Erfolg des Baukastens kaufte die Universität fünf weitere Original Prusa MK3S+ und experimentiert nun damit, was diese 3D-Drucker können: was gedruckt werden kann, wie es gedruckt werden kann und wie sich die Drucke und Materialien unter verschiedenen Bedingungen verhalten, z.B. wenn sie bestimmten Chemikalien ausgesetzt werden. In naher Zukunft planen sie die Anschaffung eines SLA 3D-Druckers – als nächsten logischen Schritt auf ihrer Reise des Druckens.

Es geht nicht nur um Chemie

Obwohl es sich um eine Universität mit Schwerpunkt Chemie handelt, wird der 3D-Druck auch in anderen Bereichen eingesetzt: Eines der Sommercamps richtete sich zum Beispiel an Biologiestudenten. Um ihnen zu helfen, das Thema besser zu verstehen, druckten die Mitarbeiter ein Modell eines Schnabeltierschädels. Das ist etwas, das die Schüler normalerweise nur in einem Lehrbuch oder in einem guten Museum (hinter Glas) sehen können. Dank des 3D-Drucks konnten die Studenten den Schädel nicht nur anfassen und aus allen Blickwinkeln betrachten, sondern auch eine viel bessere Vorstellung von dem Tier selbst bekommen.

Das Modell des Schädels löste auch ein natürliches Interesse bei den Schülern aus – sie wollten sofort wissen, was man noch alles drucken kann und wie. Am interessiertesten und am schnellsten lernend sind überraschenderweise die Erstklässler. Obwohl sie immer noch lesen lernen, zeichnen sie gleichzeitig grundlegende Modelle in Tinkercad und drucken sie mit minimaler Hilfe.

Das ist auch der Grund, warum das Institute of Teaching and Humanities eng mit mehreren High Schools zusammenarbeitet, um die Vorteile und das Know-how der Verwendung eines 3D-Druckers im Klassenzimmer zu vermitteln. Und sie gehen selbst mit gutem Beispiel voran.

„3D-Drucken ist zu einem wesentlichen Bestandteil unseres Unterrichts geworden. Wir versuchen, ihn so oft wie möglich einzubeziehen, und das geht über den Rahmen unserer Universität hinaus. Wir haben Grundschüler, Gymnasiasten und Universitätsstudenten gleichermaßen einbezogen,“ sagt RNDr. Jan Havlík, Ph.D., wissenschaftlicher Mitarbeiter an der Universität für Chemie und Technologie.

Kluge Ideen und Lösungen

Der 3D-Druck ermutigt zum Erforschen und Finden cleverer Lösungen oder Verbesserungen – und die Schulumgebung ist dafür ideal. Eine solche clevere Lösung wurde von einem Schüler entwickelt: Ein 3D-gedrucktes Spektrometer zur Messung der Lichtabsorption. Alles, was Sie brauchen, ist eine leere Tic-Tac-Dose und ein Smartphone mit einer App – damit können Sie die Wasserverschmutzung messen. Diese clevere Lösung ist ein billiger, aber valider Ersatz für teure Hardware in bestimmten Situationen.

Sie verwenden auch den 3D-Druck direkt in den Labors.

„Dinge, die früher kompliziert waren und von spezialisierten Unternehmen maßgeschneidert hergestellt werden mussten, können jetzt vor Ort gemacht werden. Wir müssen keine großen Summen ausgeben oder komplizierte Bearbeitungsverfahren anwenden, um etwas herstellen zu lassen“, sagt Jan Havlík und zeigt uns ein Beispiel.

„Unser Labor brauchte einen Ständer, der 20 Reagenzgläser aufnehmen und in ein Ultraschallbad getaucht werden konnte, ohne zu korrodieren. Also haben wir ein einfaches Stativ aus PETG Filament gemacht, das sich perfekt für diese Art von Anwendung eignet und nahezu unzerstörbar ist,“ sagt Havlík.

Sie können 3D-Druck auf allen Arten von Laborgeräten sehen – hier wird viel gedruckt. Und die Wahl der Original Prusa 3D-Drucker war eine gute Entscheidung.

„Original Prusa Drucker sind sehr robust – ich kann sie in mein Auto packen, durch das halbe Land fahren und sie funktionieren perfekt, die meiste Zeit ohne zusätzliche Kalibrierung,“ sagt Havlík.

Die Zukunft des 3D-Drucks im Bildungswesen

Die Fortschritte auf dem Gebiet des 3D-Drucks haben 3D-Drucker zu einem Standardwerkzeug in vielen Bereichen – wie Wissenschaft, Fertigung, Automobilbau und Bildung – gemacht.

„Genauso wie das Internet ist auch der 3D-Druck ein Teil unseres Alltags geworden. Er hilft uns jede Woche auf irgendeine Art und Weise und ist eine so nützliche und bequeme Technologie, die wir immer zur Hand haben“, sagt Jan Havlík.

Seine Vorhersage für die Zukunft des 3D-Drucks im Bildungswesen ist sehr positiv:

„Es liegt jetzt an uns Lehrern, das Potenzial dieser Maschinen zu erkennen und voll auszuschöpfen und sie auf ansprechende und lehrreiche Weise in den Unterricht einzubinden. Unser Ziel ist es, innovative und unterhaltsame Wege zu finden, um das Potenzial des 3D-Drucks voll auszuschöpfen und den Unterricht für alle noch besser und unterhaltsamer zu gestalten„, schließt Jan Havlík unseren Besuch ab.

– Jakub Fiedler, Štěpán Feik, Jakub Kmošek