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| Abbildung 1: Darstellung mit grafischen Blöcken |
Mit BlocksCAD lassen sich mit einigen Klicks schöne Schattenwürfel erstellen. Sind die Anweisungenblöcke einmal definiert, entstehen danach im 10 Sekundentakt neue Objekte, wobei nicht alle Buchstabenkombinationen ein freistehendes Modell erzeugen (siehe auch Schattenwürfel mit DSM).
BlocksCAD ist eine Webanwendung. Das heisst, sie läuft direkt im Browser. Gehe zu: blockscad.einsteinsworkshop.com und benenne dein Projekt unter „Project Name“.
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| Abbildung 2: 3D Text generieren |
1. Erstelle alle benötigten Elemente (siehe Abbildung 2).
Hinweis: Klicke auf den [Render] -Knopf, damit dein Modell aktualisiert wird.
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| Abbildung 3: Blöcke verdrehen mit "Rotate" |
2. Drehe deine Buchstaben mit „Rotate“ so, dass beide aufrecht auf dem Gitter stehen. Einer ist in der X-Achse, der andere in der Y-Achse ausgerichtet (siehe Abbildung 3).
Hinweis: Jetzt stehen beide Buchstaben nebeneinander.
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| Abbildung 4: Block verschieben mit "Translate" |
3. Verschiebe den ersten Buchstaben mit „Translate“ so, dass sich beide schneiden (siehe Abbildung 4).
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| Abbildung 5: Schnittmenge erstellen mit "Intersection" |
4. Packe nun beide Blöcke in die „Intersection“ -Funktion. Damit wird die Schnittmenge beider Buchstaben erzeugt (siehe Abbildung 5).
5. Sichere dein Modell mit „Project“ und „Save Project to your Computer“.
Erstelle die STL-Datei mit „Generate STL“ und „Download“.
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| Abbildung 1: Schattenwürfel von NK |
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| Abbildung 2: Normalprojektion links und Isometrie rechts |
Vor einiger Zeit fand ich per Zufall eine Anleitung für faszinierende
Shadow Cubes auf instructables: Eine ideale Anwendung für den 3D-Druck mit vielen interessanten Aspekten wie:
- Normalprojektionen erstellen
- Körper verschneiden oder die Perspektive macht den Unterschied.
- Nicht alles was virtuell gut aussieht, ist auch problemlos druckbar.
- Einführen der Skizzierfunktionen von DesignSpark Mechanical
Bei meiner Umsetzung vereinfache ich den Schattenwürfel, indem ich nur zwei Buchstaben einbaue und damit bei deren Gestaltung weniger Kompromisse eingehen muss.
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| Abbildung 3 |
1. Quader erstellen: Rechteck skizzieren und in die Höhe Ziehen (siehe Abbildung 3).
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| Abbildung 4 |
2. Erster Buchstabe aufskizzieren (siehe Abbildung 4).
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| Abbildung 5 |
3. Unbenötigte Elemente löschen mit Ecke erstellen & Beschneiden (siehe Abbildung 5).
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| Abbildung 6 |
4. Zu entfernenden Bereich Auswählen und weg-Ziehen (siehe Abbildung 6).
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| Abbildung 7 |
5. Objekt neu ausrichten und zweites Zeichen erstellen (siehe Abbildung 7).
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| Abbildung 8: Fertig modellierter Schattenwürfel |
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| Abildung 8: Schülerarbeiten |
Fazit:
Das Modellieren der Schattenwürfel gelang gut, auch wenn einige Mühe hatten, schöne, bzw. regelmässige Buchstaben in 2D zu skizzieren. Aber gerade deswegen ist diese Anwendung interessant und zur Nachahmung empfohlen. Wer lieber mit Tinkercad oder Fusion 360 arbeitet, findet in der "
Original-Anleitung" Hinweise zum Vorgehen.
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| Abbildung 9: Schattenwurf mit zwei Lichtquellen |
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| Abbildung 1: Zusammenstellung in DesignSpark Mechanical |
Der Soma-Würfel war schon mehrmals
Anlass für Modellieraufgaben. In dieser Anwendung möchte ich seine einfache geometrische Form nutzen, um erste Schritte mit
DesignSpark Mechanical zu machen. Dieses Programm steht als Freeware zum Download bereit, wobei es aber leider keine Mac-Version gibt. Nach der Installation und einer Registrierung kann es losgehen.
1. Modelliere ein Objekt des Soma-Würfels.
- Starte im Menü Konstruktion / Skizzieren.
- Zeichne den Grundriss des ersten Objektes.
- Die Kantenlänge eines Würfels misst 20mm.
- Ziehe dann die Fläche mit dem Befehl Ziehen nach oben.
- Erweitere dein Objekt.
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| Abbildung 2: Explosionszeichnung |
2. Modelliere weitere Elemente (mindestens drei).
- Klicke mit der rechten Maustaste links im Strukturbaum auf Konstruktion1.
- Wähle Neue Komponente.
- Jetzt kannst du das zweite Objekt erstellen.
3. Färbe deine Objekte ein mit dem Befehl Anzeige / Stil.
- Halte dich an die Farben der Explosionszeichnung.
4. Stelle am Schluss den Würfel zusammen (siehe Abbildung 1).
Worum geht es?
Im Zentrum dieser Unterrichtseinheit steht die Entwicklung und Fertigung einer Springbrunnen-Düse mit Hilfe eines 3D-Druckers. Wasserspiele und Brunnen sind faszinierend und laden ein zum Spielen und Experimentieren. Genau an diesem Punkt setzt das Projekt an. Es will die Schülerinnen und Schüler (SuS) ermutigen, Erfahrungen mit der Konstruktion von Bauteilen zu machen, Probleme beim Herstellungsprozess erfahrbar machen und in Kontakt mit physikalischen Grundlagen der Strömungslehre zu kommen.
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| Abbildung 2: Düse in Aktion |
Beim Entwickeln einer funktionsfähigen Düse und deren Fertigung stehen viele verschiedene Problemstellungen an. So muss der SuS sich die Kenntnisse und Fertigkeiten aneignen, am Computer zu zeichnen (CAD), das virtuelle Modell für den Druck vorzubereiten und wissen, wie er den 3D-Drucker dazu bringt, das gewünschte Modell auszudrucken. In einem zweiten Schritt gilt es das nun physisch vorliegende Objekt auszutesten und die auftretenden Probleme zu analysieren. Er muss also lernen, wie er die Düse optimieren kann, dass sie erstens seinen Vorstellungen und zweitens den Projektvorgaben entspricht. Im Idealfall druckt der SuS seine Düse drei- bis fünfmal aus und verbessert mit jedem Schritt deren Funktion.
Detaillierte Angaben zur Durchführung
Evaluation
Sieben von zehn Schülern sehen Handlungsbedarf bei der Projektidee Springbrunnen. Wer keinen Springbrunnen zu Hause habe, könne die Düse nicht verwenden. Gewünscht wurde etwas, das nützlich sei, wobei die SuS mehr entscheiden könnten und was sich besser präsentieren liesse. Viele SuS verglichen das Springbrunnenprojekt mit GüggelTown, bei welchem die einzelnen Druckobjekte viel grösser und dementsprechend eindrücklicher seien.
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| Abbildung 3: Darstellung der Düse in Normalprojektion |
Obschon die SuS das Projekt rückblickend als nicht so spannend einstuften, waren bei den Funktionstests draussen meistens alle mit dabei und verfolgten gespannt, wie die Düse der “Konkurrenz” funktionierte.
Fazit
Mit wenigen Ausnahmen variierten die Druckzeiten der verschieden Düsen zwischen 15 und 30 Minuten. Dies war eine ideale Voraussetzung, um innerhalb der Projektzeit mehrere Varianten auszudrucken und die Düse so zu optimieren. Auch wenn die SuS gerne grössere Objekte ausgedruckt hätten, lässt die zu Verfügung stehende Unterrichtszeit wenig Spielraum bei der Definition des maximalen Druckvolumens, bzw. der totalen Druckzeit. Wer ein ambitioniertes Projekt umsetzen will, besucht privat vielleicht einmal ein lokales FabLab und druckt dort, so lange er oder sie Lust hat.
Mir persönlich hat das Projekt Spass gemacht. Aber auch nach der zweiten Ausgabe - bei welchem die SuS ihre Düsen im FabLab Bern ausdruckten - überzeugt mich die Projektidee nicht restlos. Eine dritte Ausgabe wird es also wohl nicht geben.
Dank
Ein herzliches Dankeschön geht an die PHBern, welche das Projekt in der Planungs- und Auswertungphase begleitet hat (merci +Michael Hielscher), ans +FabLab Bern für die unkomplizierte Unterstützung und an die Gemeinde Steffisburg. :)
Weitere Ressourcen
- Kickoff zum Projekt Springbrunnen (V1)
- Projekt Springbrunnen in der Presse
- Projekt Springbrunnen: Funktionstests
- Bilderset 1
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| Abbildung 1: Wie erstelle ich in Tinkercad schon wieder... |
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| Abbildung 2: Die Beute von heute |
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| Abbildung 3: Fotoshooting zum Abschluss |
Am letzten Samstag beendeten acht Lehrpersonen den Aufbaukurs im FabLab Bern. Die Teilnehmenden nutzen die zu Verfügung stehende Zeit und billigten den Druckern nur kurze Standpausen. Ein Teilnehmer brachte es auf den Punkt:
Damit muss ich noch fertig werden! Zuhause habe ich dann wieder keinen Drucker mehr.
Anders organisierte sich ein Christoph Obrist: Er bestellte sich nach dem ersten Kurstag kurzentschlossen einen eigenen Drucker und brachte seine Druckerzeugnisse mit. Mit einem Grinsen meinte er:
Du hast gesagt, dass Drucker in dieser Preisklasse nicht "Plug and Play" wären. Den Da Vinci aber habe ich ausgepackt und sofort losdrucken können.
Evaluation
Die Lehrpersonen schätzten es sehr, dass genug Zeit für eigene Projekte zu Verfügung stand. Vereinfacht dargestellt, reichten den Teilnehmenden am zweiten Kurstag die Einführung in Tinkercad und das Vorstellen von Schulanwendungen aus.
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| Abbildung 4: Erwartungen an den Aufbaukurs |
Auf kein Interesse stiessen folgende Themen:
- Argumente sammeln, welche für die Beschaffung von 3D-Druckern sprechen (z.B. Verknüpfungen zum Lehrplan 21 schaffen) und so die Finanzierung in einer Schulgemeinde vereinfachen könnten.
- Konkrete Einsatzszenarien austesten und die Durchführung planen.
Nicht überrascht war ich, dass die Planung von konkreten Unterrichtsszenarien wenig attraktiv erschien. So lange in der Schule noch keine Drucker zu Verfügung stehen, sind solche Vorhaben wenig sinnvoll. Also eher im Sinn dieses Spruchs:
Wenn du ein Schiff bauen willst, so trommle nicht Männer zusammen um Holz zu beschaffen, Werkzeuge vorzubereiten, Aufgaben zu vergeben und die Arbeit einzuteilen, sondern lehre die Männer die Sehnsucht nach dem weiten endlosen Meer.
Antoine de Saint-Exupéry (zugeschrieben)
Wenn die Teilnehmenden erkennen und erfahren, wozu sich diese Technologie eignet, wird sich die Bereitschaft solche Szenarien zu planen und dokumentieren wohl bald ergeben.
Erstaunt war ich, wie klein das Interesse an Anschaffungsargumenten war. Liegt das daran, dass solche Geräte in Eigenregie bestellt werden können und damit kein Spiessrutenlaufen durchgeführt werden muss, bis 3D-Drucker in der Schule Einzug halten? Ich weiss es nicht. Falls ja, wäre das aber sehr schön. Vielleicht könnte in dieser Hinsicht einmal eine Pädagogische Hochschule ein entsprechendes Argumentarium zusammenstellen.
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