Unterrichtsidee

Fashion-Knopf aus dem 3D-Drucker

Einen individuellen Fashion-Knopf produzieren – vom Design mit einer 3D-Modeling-Software bis zur Ausgabe auf einem 3D-Drucker.

Beschreibung

Der Knopf ist ab, und ein neuer muss her. Warum nicht die Gelegenheit beim Schopf packen und selber einen Knopf herstellen, der einmalig ist? Die Schülerinnen und Schüler lernen mit einer 3D-Modeling-Software einen individuellen Knopf zu designen. Durch die freie Gestaltungsmöglichkeit von Form und Farbe kann ein Unikat hergestellt werden. Die anschliessende Ausgabe auf dem 3D-Drucker setzt den virtuellen Knopf in einen greifbaren und realen Fashion-Knopf um, welcher jedem Kleidungsstück eine besondere individuelle Note verleiht.

Die vorliegende Unterrichtsidee wurde mit der browserbasierten 3D-Modeling-Software TinkerCAD umgesetzt. TinkerCAD ist einfach zu bedienen und gut dokumentiert. Im Internet finden sich zahlreiche Video-Tutorials, aber auch Bedienungsanleitungen. Die fertige Datei wird anschliessend im .stl-Format exportiert. Diese .stl-Datei wiederum muss in ein spezielles Programm importiert werden, welche die .stl-Datei so umwandelt, dass das Objekt von einem 3D-Drucker gedruckt werden kann. Diesen Vorgang nennt man „slicen“. Beim „slicen“ wird die Datei so umgeschrieben, dass der 3D-Drucker das Objekt schichtweise (eben in „Slices“) drucken kann. Eine bekannte Slicing- Software ist Cura, eine Open-Source-Software. Die Einstellungen, die in Cura vorgenommen werden müssen, um ein gutes Druckresultat zu erzielen, ist vom verwendeten Druckertyp abhängig und kann nur schlecht verallgemeinert werden. Die verschiedenen Einstellungsmöglichkeiten in Cura sind aber gut dokumentierte und bei vielen Druckern funktionieren die für den jeweiligen Druckertyp vorgeschlagenen Standardeinstellungen recht gut.

Zum Schluss wird das passende Material für den 3D-Drucker ausgewählt, nämlich Farbe und Dicke des Filaments. Bei den Filamenten handelt es sich um thermoplastische Kunststoffe, welche speziell für 3D-Drucker hergestellt werden. Das gängigste Material ist PLA (Polylactid), ein auf Milchsäure basierender Kunststoff. PLA ist ein harter Kunststoff und eignet sich für die Herstellung der Knöpfe.

Ein 3D-Drucker braucht längere Zeit, um ein Objekt zu drucken. Je nach Anzahl der Druckaufträge empfiehlt es sich darum, diese ausserhalb der Unterrichtszeit zu erledigen.

Mögliche Aufgabenstellungen

Einstieg in das Thema «Knöpfe», z.B. Suchen und Beschreiben der Knöpfe, welche die Schülerinnen und Schüler an ihren Kleidungsstücken finden. Was kostet ein Knopf? Wie werden Knöpfe hergestellt? (Siehe Link zum Video unter Materialien für den Unterricht).

Einstieg in das Thema 3D-Drucken: Für unsere Knopfproduktion schlagen wir einen anderen Weg ein, nämlich die Herstellung im 3D-Drucker. Wie funktioniert ein 3D-Drucker, welche Schritte sind da vermutlich zu tun, was wird dazu benötigt (Hardware, Software, Rohstoffe)? (Siehe Link zum Video unter Materialien für den Unterricht)

Einstieg in die 3D-Modeling-Software TinkerCAD mit Hilfe von Lernkarten (siehe Materialien für den Unterricht).

Anschliessend entwerfen die Schülerinnen und Schüler ihren persönlichen Fashion-Knopf am Computer, exportieren die Datei für den 3D-Drucker, richten den 3D-Drucker ein und drucken den Knopf aus.

Als krönenden Abschluss nähen die Schülerinnen und Schüler den Knopf fachgerecht unter Anleitung an und fotografieren ihn für ihr Portfolio - und das Profilbild auf ihrer Socialmedia-Plattform.

Mögliche Reflexionsfragen

Diese Unterrichtseinheit bietet vielfältige Reflexionsbezüge. Im Bereich von Medien und Informatik können die Schülerinnen und Schüler angeregt werden, über zukunftsgerichtete Produktionsprozesse nachzudenken und Schlüsse für ihre berufliche Zukunft ziehen.

Weitere Anstösse zur Reflexion könnten sein:

Was weisst du über die Geschichte des Knopfs?
Wie hat ein so kleiner und unscheinbarer Gegenstand die Geschichte der Arbeitskleidung und Mode beeinflusst?
Aus welchen Materialien kann man Knöpfe herstellen?
Analysiere verschiedene Knopfformen und überlege dir, wo und wofür Knöpfe gebraucht werden!
Kannst du dir ein Bild davon machen, wie viele Knöpfe pro Jahr hergestellt werden und wie viel Kunststoff dazu verwendet wird? (Fermi-Aufgabe)
Kannst du dir eine Vorstellung darüber machen, wie viele Tonnen Kunststoff in Form von Knöpfen weltweit im Abfall landen und was dies für die Umwelt für Folgen hat? (Fermi-Aufgabe)
Kennst du andere «unscheinbare» Massenware, welche für die Umwelt ähnliche Probleme zur Folge haben kann?
Mach dir Gedanken darüber, inwiefern die Produktion aus 3D-Druckern eineAlternative zur industriellen Knopfherstellung sein kann!

Materialien für den Unterricht

Tinker CAD

Auf der Webseite www.tinkercad.com findet man zahlreiche

Unterlagen, mit welchen die Schülerinnen und Schülern selbstständig arbeitenkönnen. Um die Plattform zu nutzen, muss ein kostenloses Login erstellt werden.

Es besteht die Möglichkeit, als Lehrperson einen Klassenaccount zu eröffnen und die Schülerinnen und Schüler via Einladungscode auf die Plattform einzuladen. Die Schülerinnen und Schüler können sich alternativ auch individuell anmelden.

Die Lernkarten bieten Einstiegsübungen, um mit Tinker CAD vertraut zu werden.

TinkerCAD-Uebungen

Thematischer Einstieg Knöpfe / 3D-Drucken

Neben dem Anwendungswissen zum Programm "TinkerCAD" stecken in diesem Unterrichtsvorhaben viele Anknüpfungspunkte zur Auseinandersetzung mit Veränderungen von Handwerk und Industrie. Zwei kurze Videos laden ein, sich auf solche Fragestellungen einzulassen.

Materialien für die Unterrichtsvorbereitung

Cura

Vorbereiten:

Logins resp. Einladungscodes für Schülerinnen und Schüler bereitstellen.Mailadressen und Passwörter vorbereiten.

Einarbeitung in Cura mit folgenden Links:

Beispiele

DieseUnterrichtseinheit wurde von Sabine Probst, Kreisschule Mittelgösgen, zurVerfügung gestellt.

Lehrplan 21

Medien und Informatik - 2.3: Informatiksysteme: Die Schülerinnen und Schüler verstehen Aufbau und Funktionsweise von informationsverarbeitenden Systemen und können Konzepte der sicheren Datenverarbeitung anwenden.
Gestalten - TTG.1.B.1: Die Schülerinnen und Schüler können Gestaltungs- bzw. Designprozesse und Produkte begutachten und weiterentwickeln.
Gestalten - TTG.2.A.3: Die Schülerinnen und Schüler können gestalterische und technische Produkte planen und herstellen.
Gestalten - TTG.2.B.1: Die Schülerinnen und Schüler können Funktionen verstehen und eigene Konstruktionen in den Themenfeldern (…) Mode/Bekleidung entwickeln.