„Auf zu neuen Ufern“ könnte die Überschrift dieses Beitrags eigentlich auch lauten, denn wir wollen euch heute ein weiteres Themengebiet präsentieren, mit dem wir uns in Zukunft näher beschäftigen wollen: die 3D-Druck-Technologie.

Die Idee, sich vermehrt dieser neuen Technik zuzuwenden, entstand, weil es beim Bauen von Robotern immer wieder vorkommt, dass individuelle Bauteile benötigt werden, die es im Handel nicht zu kaufen gibt. Ein 3D-Drucker kann hier leicht Abhilfe schaffen, da das Bauteil einfach ausgedruckt werden kann, sofern es das entsprechende Modell gibt bzw. man dieses selbst erstellen kann. Gerade für Robotik-Begeisterte bieten 3D-Drucker also ein großes Potential.

Von unserem Partner iGo3D haben wir einen 3D-Drucker zur Verfügung gestellt bekommen und zwar den Ultimaker3. Mit ihm sind wir auch aktiv an Schulen unterwegs und bieten Schulungen zum Umgang mit dem Gerät an (ähnlich wie unsere Robotik-Schulungen). Wir begleiten eigene 3D-Druck-Projekte der Schüler*innen, stellen aber auch unsere eigenen Konzepte zur Verfügung. Einen Austausch der Projekte ermöglichen wir auf unserer Website sowie auf Plattformen wie Comedu und thingiverse, welche wir euch weiter unten genauer vorstellen.

Natürlich bleiben wir unserem Kernthema, der Robotik, treu, aber daneben möchten wir euch eben auch ein bisschen von dieser neuen Technologie berichten. Besonders interessiert uns dabei natürlich die Kombination aus 3D-Druck und Robotik. Außerdem möchten wir euch ein paar Projekte vorstellen, in denen Schulen und Universitäten den 3D-Druck in den Unterricht integriert haben.

Zu Beginn müssen allerdings erst einmal die grundlegenden Fragen beantwortet werden: Was ist ein 3D-Drucker überhaupt und wie funktioniert er?

Was ist ein 3D-Drucker und wie funktioniert er?

Die Bezeichnung „Drucker“ ist eigentlich etwas irreführend, wenn es um 3D-Drucker geht. Denn anders als ein Papierdrucker bedruckt ein 3D-Drucker nichts, sondern stellt Schicht für Schicht ein dreidimensionales Objekt her. Die Vorlage für das Objekt ist ein computergeneriertes 3D-Modell. Gegenstände aus dem 3D-Drucker können aus verschiedenen Materialien bestehen: Kunststoff, Keramik, Metall und andere. Am häufigsten werden 3D-Drucker heute mit unterschiedlichen Kunststoffen befüllt.

Unser Ultimaker wird ebenfalls mit einem Kunststoff betrieben und zwar mit dem Biopolymer Polylactid (PLA), welches unter anderem aus Maisstärke hergestellt wird. Daher ist PLA biokompatibel und somit lebensmittelecht.
Damit aus dem Kunststoff nun ein Gegenstand wird, sind zwei Bestandteile des 3D-Druckers besonders wichtig.

Mit Düsen und Motoren zum 3D-Gegenstand

Die erste wichtige Komponente des 3D-Druckers sind die Düsen, in denen das PLA auf 200°C erhitzt wird. Dadurch wird es flüssig und kann in eine neue Form gebracht werden. Geliefert wird der Bio-Kunststoff nämlich fest auf einer Rolle aufgewickelt.

Der zweite wichtige Punkt sind die Motoren. Der Ultimaker hat mehre davon, welche unterschiedliche Aufgaben übernehmen. Ein Motor schiebt das PLA von der Rolle bis zu den Düsen und sorgt so dafür, dass immer genug PLA bereitsteht. Zwei weitere Motoren bewegen den Druckkopf, an dem die die Düsen befestigt sind, nach links und rechts sowie nach vorne und hinten. So sorgen sie dafür, dass die Düsen auf der Druckplatte hin und her fahren und das PLA dort aufbringen können, wo es für den Druck gebraucht wird.

Der letzte Motor sorgt für die Dreidimensionalität. Er fährt die Druckplatte für jede gedruckte Schicht etwas herunter. So kann das Druckobjekt in die Höhe wachsen.

Der Druckkopf hat zwei Düsen, von denen immer eine auf einmal genutzt werden kann.
Im Inneren des Druckkopfs befinden sich zwei Druckdüsen.
Die Düsen des Ultimaker3 sind höhenverstellbar.

Plattformen

Falls ihr Zugang zu einem 3D-Drucker habt, mit dem ihr Modelle drucken könnt, steht als erstes die Suche nach einem passenden Modell im Internet an. Wir können dafür die Thingiverse-Website empfehlen, die von MakerBot betrieben wird. Dort gibt es viele Modell, welche sofort und ohne Anmeldung heruntergeladen werden können.

Für Lehrer*innen und Schüler*innen hat iGo3D die Website Comedu ins Leben gerufen, über welche wir euch in einem separaten Artikel ausführlicher berichten werden.

Eigene Modelle erstellen

Man könnte es natürlich dabei belassen, fertige Modelle aus dem Internet herunterzuladen, sie in die Druckersoftware zu laden und dem 3D-Drucker bei seiner Arbeit zuzuschauen. Wer aber eigene Modell-Ideen hat, kommt nicht umher, eigene 3D-Modelle zu erstellen.

Dafür gibt es sogenannte CAD-Programme (CAD = engl. für „computer-aided design“). Eines dieser Programme, nämlich Inventor von Autodesk, können Schüler*innen kostenlos nutzen. Die Software ist sehr komplex, da sie auch von Profis in der Industrie eingesetzt wird. Wer darum lieber erst eine einfachere Software benutzen möchte, kann es mit Tinkercad probieren. Diese Software ist auch von Autodesk, läuft allerdings im Browser; ihr benötigt also für die Nutzung permanent eine Internetverbindung.

In den nächsten Wochen werden wir auf brickobotik.de einige Artikel über Projekte aus dem 3D-Druck-Bereich, die wir herausgesucht oder begleitet haben, veröffentlichen. Also bleibt gespannt und schaut immer mal wieder rein! Bei Fragen oder Anregungen zu dem Thema schreibt uns gerne in die Kommentare und erzählt uns, was euch an dem Thema besonders interessiert und worüber ihr noch mehr erfahren möchtet!