Von Ende September bis Anfang Oktober fanden im Ruhrgebiet wieder die TalentTage Ruhr statt. Hier können Schüler*innen jedes Jahr in Berufe hineinschnuppern und bei ganz unterschiedlichen Unternehmen an spannenden Workshops teilnehmen. Wie in den letzten Jahren waren auch wir von brickobotik wieder dabei und haben insgesamt sechs Workshops an verschiedenen Schulen im Ruhrgebiet angeboten.

Start mit Drohnen und 3D-Druck

Los ging es mit zwei Drohnen-Workshops an der Gustav-Heinemann-Realschule in Bottrop und der Peter-Weiss-Gesamtschule in Unna. Nach einer theoretischen Einführung, in der es um die Physik hinter dem Drohnenflug und Anwendungsgebiete von Drohnen ging, konnten die Schüler*innen selbst Drohnen fliegen lassen. Dabei wurde sowohl die manuelle Steuerung ausprobiert als auch das grafische Programmieren mit Programm-Blöcken. Am Ende konnten alle ihre Steuerungsfähigkeiten in einem kleinen Drohnenparcours unter Beweis stellen.

In der darauffolgenden Woche ging es zunächst mit einem 3D-Druck-Workshop weiter. Dazu waren wir an der Gesamtschule Gänsewinkel in Schwerte zu Besuch. Nach einer theoretischen Einführung konnten die Schüler*innen hier selbst eigene Entwürfe in einer speziellen Software erstellen und dann am 3D-Drucker ausdrucken.

Robotik durfte nicht fehlen

Robotik-Workshops gab es bei den TalentTagen Ruhr natürlich auch. Nach dem 3D-Druck wurde in der gleichen Woche in zwei Workshops der LEGO® WeDo 2.0 programmiert. Dazu waren wir an der Katharinenschule in Mühlheim an der Ruhr und einen Tag später an der Grundschule Nordviertel in Essen. Mit dem WeDo können schon Grundschüler*innen erste Erfahrungen im Programmieren sammeln und einen Roboter selbstständig über Programmier-Blöcke steuern. Den Abschluss machte dann ein Workshop, der auch für unsere Trainer*innen etwas besonderes war. Wir waren nämlich zum ersten Mal mit dem neuen LEGO® Education SPIKE™ Essential-Set unterwegs und zwar an der Astrid-Lindgren-Grundschule in Gelsenkirchen. Zum SPIKE™ Essential-Set werden wir bald noch eine ausführlichere Rezension veröffentlichen. Im Workshop kam das Set schon einmal sehr gut an und auch unsere Trainer*innen waren zufrieden mit der Handhabung und den Möglichkeiten, die das Set bietet.

Die TalentTage Ruhr bedeuten für uns immer viel Arbeit, aber auch tolle Workshops mit interessierten Kindern und Jugendlichen. Auch in diesem Jahr fiel das Feedback am Ende der Veranstaltungen durchweg positiv aus, was uns natürlich sehr gefreut hat. Ein großer Dank gilt auch den Lehrkräften, die immer sehr interessiert an unserem Angebot waren, bei Problemen geholfen und oft auch selbst mal eine Drohne oder einen Roboter ausprobiert haben.

Workshops auch ohne TalentTage

Wir bei brickobotik freuen uns schon auf die TalentTage Ruhr im nächsten Jahr! Ihr braucht allerdings nicht bis zum nächsten Jahr zu warten, um mit einem Workshop von uns an eurer Schule besucht zu werden. Schreibt uns bei Interesse einfach über unser Kontaktformular und wir melden uns schnellstmöglich zurück. Eine Übersicht über unsere Workshop-Inhalte findet ihr im Bereich Digitale Bildung. Häufig gibt es die Möglichkeit, unsere Workshops über eine (Teil-)Förderung zu finanzieren. Auch dazu beraten wir euch gerne.

Roboter für den Bildungsbereich haben wir schon einige getestet – beispielsweise den WeDo von LEGO® oder den Cozmo vom mittlerweile insolvent gegangenen Hersteller Anki. In diesem Artikel nehmen wir den DOBOT Magician, der in Deutschland von VARIOBOTIC vertrieben wird, unter die Lupe. Er kombiniert klassische Robotereigenschaften (hier ein programmierbarer Arm) mit einer Option für 3D-Druck. Diese Kombination macht ihn für uns natürlich besonders spannend.

Ein direkter Vergleich des eher ortsgebundenen Roboterarms mit den mobilen Vertretern, die wir bis jetzt für euch getestet haben, ist allerdings nicht sinnvoll. Denn der Magician zielt auf andere Einsatzbereiche ab als Cozmo oder WeDo: Er hat einen Arbeitsbereich von 180° mit einem Aktionsradius von 32 cm und ist damit deutlich eingeschränkter als ein Roboter, der quer durch den Raum fahren kann. Durch die vielfältigen Einsatzmöglichkeiten als beispielsweise 3D-Drucker oder Stiftarm holt er aber viel aus seinen räumlich beschränkten Möglichkeiten heraus.

Wie der Magician als 3D-Drucker im Vergleich zu reinen 3D-Druckern abschneidet und ob er unserer Meinung nach für den Schulalltag gewappnet ist, werden wir in unserem heutigen Testbericht erläutern. Ganz unten findet ihr außerdem unseren Test im Video.

Das ist drin

Fangen wir wie immer mit dem Verpackungsinhalt an. Der DOBOT Magician kann in zwei Varianten erworben werden, welche sich sowohl im Preis als auch in der Ausstattung unterscheiden. Wir haben für den Test das Basic-Set von der Firma Variobotic geliehen bekommen. Dieses Set ist für knapp 1.315 € zu haben. Neben dem Roboterarm ist ein Netzteil im Basic-Set enthalten. Auch an ein USB-Kabel wurde gedacht. Damit ist alles vorhanden, was man zum Start benötigt. Das Basic-Set enthält außerdem fünf verschiedene Aufsätze bzw. Kits für den DOBOT. Diese umfassen einen Kalibrieraufsatz (zu sehen auf dem Bild), einen Greifer, ein Vakuumsauger, einen Stifthalter sowie das 3D-Drucker-Kit.

Das DOBOT Magician „Advanced Communication Set” kostet etwa 200 € mehr als das Basic-Set. Wie der Name bereits verrät, bekommt man darin weitere Möglichkeiten, das Gerät anzusteuern. So umfasst dieses Set einen Bluetooth- und einen WLAN-Adapter, womit der DOBOT kabellos angesteuert werden kann. Zusätzlich ist ein Gamepad enthalten, um den Roboterarm fernzusteuern.

Anschließen des Zubehörs

Das Zubehör lässt sich dank der Farbkodierung der Anschlüsse und Stecker leicht zuordnen. Da sie zusätzlich nummeriert sind, können die Kabel und Buchsen problemlos auch von Menschen mit Farbsehstörungen zugeordnet werden. Einmal eingesteckt sitzen die Stecker in den JST -ähnlichen Buchsen aber sehr fest und sind an den Steckerseiten dann so schwer zu greifen, dass wir befürchten, Schüler*innen könnten dazu neigen, die Stecker an den Kabeln aus der Buchse zu ziehen. Das bekäme den Kabelverbindungen auf Dauer nicht gut und lässt uns an der Langlebigkeit des DOBOT Magician im Schulalltag zweifeln.

Installation und erster Start

Einer der eher unschönen Aspekte ist die Software vom Magician. Die Installation ist noch relativ einfach. ABER: Die Software ist nicht offiziell bei Microsoft lizensiert. Deshalb macht Windows euch darauf aufmerksam und ihr müsst zustimmen, dass ihr die Software aus einer unbekannten Quelle wirklich installieren wollt. Habt ihr dies bestätigt, läuft die Installation durch.

Der erste Start nach der Installation ist dann wieder etwas holprig: Beim Starten poppt eine Fehlermeldung auf (s. Bild unten) und die Software beendet sich. Abhilfe schafft da nur, die Software einmal als Administrator zu starten – aber wirklich nur einmal! Denn das Starten als Admin schlägt auch fehl. Danach kann man sie aber normal starten. Diese Probleme sind seit zwei Jahren bekannt und leider hat sich in diesem Zeitraum nicht viel geändert. Immerhin ist es nicht mehr nötig, die Software in einer Variante (DobotStudioX) zu öffnen.

Das Programmieren des Magician

Der Roboterarm kann aktuell in drei verschiedenen Programmiersprachen programmiert werden. Die verschiedenen Sprachen decken den wünschenswerten Umfang ab, sodass der Arm in einer grafischen Umgebung blockbasiert, in einem Editor textuell und extern mit Matlab programmiert werden kann. Außerdem kann der DOBOT Magician durch eine Art Lernen durch Vormachen („Teaching und Playback“) programmiert werden. Befehle wie das Öffnen oder Schließen des Greifers müssen bei dieser Variante im Blockeditor händisch eingetragen werden. Die einzelnen Blöcke für Bewegungen des Arms werden automatisch generiert. Hierfür ist die Schlosstaste (s. Video) wichtig.

Stift und Schrift: Schreiben mit dem Dobot

Zum Basic-Paket gehört auch ein zusätzliches viertes Gelenk, an dem unter anderem eine Stifthalterung angebracht werden kann. Wie das aussieht, seht ihr in unserem Video. Der Schraubmechanismus an der Halterung ermöglicht es, dass Stifte mit unterschiedlichem Durchmesser verwendet werden können.
In der Software DOBOTMagicianStudio muss nun das Feld mit dem Stift („Schreiben und Zeichnen“) ausgewählt werden. Daraufhin öffnet sich eine Ansicht, die den Aktionsbereich des Roboterarms abbildet. Innerhalb dieses Bereichs kann man nun ein Textfeld unterbringen und so drehen und vergrößern oder verkleinern, wie man wünscht.

Für unseren Test haben wir den DOBOT auf einem Blatt Papier schreiben lassen. Je nach Stift lässt sich aber auch ein anderer Untergrund wählen. Wichtig ist nur, dass ihr die Schreibunterlage unter dem Roboterarm fixiert, damit nichts verrutscht. Wir haben unser Blatt Papier mit Klebestreifen auf dem Tisch festgeklebt. Der Stift, mit dem der DOBOT schreiben soll, sollte keine zu empfindliche Spitze haben, denn der Roboterarm drückt etwas kräftiger auf, als ein Mensch das tun würde. Das Schreiben an sich klappt auch nicht auf Anhieb perfekt. Je nach Untergrund und Art des Stiftes variiert die Genauigkeit, mit der Buchstaben oder andere Motive geschrieben bzw. gezeichnet werden.

Alles im Griff: Greifen mit dem Dobot

Wer Gegenstände von A nach B bewegen möchte, hat mit dem Basic-Paket zwei Möglichkeiten: Es gibt einen Greifer- und einen Saugnapf-Aufsatz. 500 g kann der Magician damit maximal anheben. Der Saugnapf funktioniert nur in Kombination mit einer Vakuumpumpe, die recht laut ist. Auf ebenen Flächen funktioniert der Saugnapf gut – an unserem PLA-Würfel konnte er sich dagegen nicht festsaugen.

In unserem Test, den ihr im Video sehen könnt, haben wir mit dem DOBOT gewürfelt und uns deshalb für den Greifarm entschieden. Dieser funktioniert pneumatisch und ist etwas leiser als die Vakuumpumpe. Ohne Sensoren, die dem DOBOT verraten, wo ein Gegenstand ist, muss dem Roboterarm zuvor beigebracht werden, an welcher Position sich das Objekt befindet, das bewegt werden soll. In unserem Würfeltest hat das dazu geführt, dass der Greifer den Würfel manchmal nicht genau getroffen hat, weil er nicht an exakt an der gleichen Stelle wie zuvor gelegen hat. Das hat aber nichts mit der Funktionsfähigkeit des Magician, sondern eher mit unserem Testaufbau zu tun. Hatte der DOBOT den Würfel einmal gegriffen, hielt er ihn sicher und ließ ihn erst auf einen Befehl hin wieder los.

Kalte Platte, Heiße Düse: 3D-Drucken mit dem DOBOT

Der 3D-Druck ist eine geniale Ergänzung zu den gängigen Einsatzgebieten eines Roboterarms, denn die technische Herausforderungen, um mit einem Roboterarm dreidimensionale Objekte zu drucken, sind nicht viel größer als bei einem herkömmlichen 3D-Drucker. Allerdings benötigt ein Roboterarm wie der DOBOT Magician ein paar mehr Vorbereitungsschritte.

Der Bauraum

Aber schauen wir uns erst einmal die Eckdaten an. Der Magician druckt mit 1,75 mm PLA. Sein Bauraum ist zylindrisch mit einem Radius von 8 cm und einer Höhe von 15 cm. Durch die kreisförmige Grundfläche ist es etwas schwierig, Teile zu positionieren und die 16 cm Durchmesser könnt ihr in der Realität nie nutzen. Der Flächeninhalt der Druckfläche liegt zwar theoretisch bei 201 cm² – ein gedachtes Quadrat kommt aber nur auf 128 cm².
Zum Vergleich: Der neue Original Prusa MINI erreicht für einen kompakten Drucker unglaubliche 18 cm in jede Dimension, was einer Grundfläche von 324 cm² entspricht. Der der Ultimaker 2 Go, eine kleinere Version des Ultimakers, druckt hingegen auf 12 x 12 x 11,5 cm und bringt damit eine Grundfläche von 144 cm² mit.

Jetzt habe ich hier mit vielen Zahlen umhergeworfen, die Aussage ist aber einfach: Der Dobot Magician kann – zum Größenvergleich – ein Raspberry-Pi-Gehäuse drucken. Aber nach viel Druckfläche fühlt es sich nicht an. Sinnvoll ist die mitgelieferte Glasplatte, auf der gedruckt wird. Sie ist allerdings nicht beheizt. Darum empfehlen wir, Kleber oder Malertape einzusetzen, damit das gedruckte Objekt nicht beim Drucken wegrutscht.

Die Vorbereitung

Zur Vorbereitung gehört auch der Aufbau des 3D-Druck-Zubehörs. Damit ihr drucken könnt, muss zuerst der Düsenaufsatz am Endeffektor montiert werden. Das PLA wird auf den mitgelieferten Spulenhalter gehängt und der Extrudermotor vorbereitet. Die Anschlüsse von Düse und Motor werden an die Basiseinheit angeschlossen. Als nächstes muss der Führungsschlauch für das Filament mit dem Extrudermotor und der Düse verbunden werden. Das PLA durch den Motor und in den Führungsschlauch einzufädeln, ist etwas knifflig. Der Vorschub zur Düse geht dann aber leicht. Den ganzen Aufbau zeigen wir euch nochmal genauer im Video.

Wiederum etwas umständlicher ist die softwareseitige Einrichtung des Slicer-Programms. Und auch das Kalibrieren des Roboterarms ist etwas schwierig. Ideal ist hier ein Abstand von etwa 1 mm zwischen Extruderdüse und Glasplatte. In unserem Test ist der Arm aber oft wieder auf die Platte gesunken, ohne diesen Abstand zu halten.

Optionales Zubehör

Bisher haben wir nur das Equipment testen können, das in unserem Test-Paket enthalten war. Für fortgeschrittenere Anwendungen bietet Variobotic noch weiteres Zubehör an. Dazu gehören das Vision-Kit, ein Multitool-Adapter, mehrere Förderbänder und Linearachsen.

Förderbänder ermöglichen es, Produktionslinien zu simulieren. Dafür werden zum Förderband auch farbige Würfel, Farbsensoren, Werkzeug und eine Lichtschranke mitgeliefert. Wie der Roboterarm kann auch das Förderband maximal eine Last von 500 g transportieren. Ein Förderband-Set kostet rund 487 €.

Die Linearachse vergrößert die Reichweite des DOBOT Magician um einen Meter, denn der Roboterarm kann auf die Linearachse montiert werden. Alles, was dafür nötig ist, wird mitgeliefert. Das Linearachsen-Set ist für circa 1.247 € zu haben.

Mit dem VisionKit sollen Grundlagen der Farb-, Barcode- und Zeichenerkennung und ähnliches vermittelt werden können. Außerdem sollen verschiedene Messungen oder auch Kalibrierungen mit dem Zubehör durchgeführt werden können. Das Kit enthält eine Montagegrundplatte, ein Stativ, eine Kamerahalterung, ein LED-Beleuchtungskit, ein Objektiv, Werkzeuge, eine Industriekamera, einen Hardware-Key und diverses Zubehör für die Erkennungstests. Mit knapp 1.900 € ist dieses Zusatz-Kit das kostspieligste Zubehör für den DOBOT Magician.

Für Gegenstände, die für den Greifer und auch den Stifthalter unmöglich zu halten sind, bietet Variobotic außerdem einen sogenannten Multitool-Adapter an. Der T-Förmige Adapter wird an das dritte Gelenk des Roboterarms geschraubt – ähnlich wie das Zubehör des Basic-Pakets, das wir getestet haben. Der Anschaffungspreis hierfür liegt bei 29 €.

Darüber hinaus gibt es Paket-Lösungen, die von Variobotic angeboten werden. Je nach Ausstattung sind darin Förderbänder, eine Linearachse, Lehrpläne für den Einsatz im Unterricht und weiteres Zubehör enthalten. Diese Paket-Lösungen beginnen bei 1.754 €.

Fazit

Was ist also unser Fazit? Die Hardware des DOBOT Magician ist gut und barrierefrei. Da jüngere Anwender*innen aber dazu neigen könnten, die Stecker an den Kabeln aus den Buchsen zu ziehen, denken wir nicht, dass sich der DOBOT Magician für den Einsatz im (Schul-)Unterricht eignet. Ausnahmen sind Berufsschulen und Universitäten mit erwachsener Zielgruppe sowie Privatpersonen. Insbesondere in der Ausbildung zum*zur Automatisierungstechniker*in kann der DOBOT unserer Meinung nach seine Stärken ausspielen – besonders vorteilhaft ist hier seine Vielseitigkeit.

Man merkt, dass der DOBOT ein Alleskönner sein möchte. Mit den jeweiligen Spezialisten kann er dabei jedoch nicht mithalten – er ersetzt weder einen richtigen 3D-Drucker, noch einen richtigen Roboterarm. Wer Spezialisten sucht, ist besser beraten, auf einen entsprechenden Anbieter zurückzugreifen. Für 3D-Drucker sind das beispielsweise der SKETCH Classroom von MakerBot, der Prusa i3 MK3S (Hier raten wir übrigens allen von der Anschaffung als Bausatz ab, die nicht großen Spaß an frickeliger und aufwendiger Bastelarbeit haben.) oder der Ultimaker. Auf dem Bild seht ihr einen Vergleich der Druckergebnisse von Ultimaker (blau) und DOBOT Magician (rot).

Auch die Software des DOBOT Magician ist ein bisschen umständlich aufgebaut und erfordert einige Zeit zum Einrichten. Besonders nutzungsunfreundlich ist der ständige Wechsel bei der Firmware. Eine bessere Alternative ist hier unserer Meinung nach ein Roboterarm, der die Software drag&bot nutzt.
Wer jedoch einen Schnuppereinstieg in verschiedene Anwendungsbereiche und Programmierweisen sucht und sich in die Software einarbeiten möchte, kann mit dem DOBOT Magician sicherlich glücklich werden.

Autor*innen: Jana Burczyk, Felix Krawczyk

Unser Test im Video

Neben zwei EV3- und einem Drohnen-Workshop haben wir am Heinrich-Heine-Gymnasium in Dortmund anlässlich des „Tages der Talente“ auch einen 3D-Druck-Workshop gegeben. Jana war für euch dabei und hat mit den Workshop-Teilnehmer*innen gesprochen.

Für alle etwas dabei

Drei 3D-Drucker warteten am Tag der Talente darauf, die Düsen heiß laufen zu lassen und die Ideen unserer Workshop-Teilnehmer*innen umzusetzen. Die Vorerfahrungen der Gruppe waren gemischt: Vom 3D-Druck-Neuling bis zum 3D-Druck-AG-Profi war alles dabei. Doch nicht nur für Neueinsteiger*innen war unser Workshop interessant, auch die Fortgeschrittenen konnten wir überraschen.

Denken wie der Drucker

Zunächst meisterten unsere Teilnehmer*innen den Einstieg in das Programm Tinkercad, in dem alle Projekte für die 3D-Drucker angelegt wurden: Mit verschiedenen Aufgaben wurde die Gruppe mit den Funktionen von Tinkercad vertraut gemacht. Michelle aus der 3D-Druck-AG der Reinoldisekundarschule und ihre Freund*innen zeigten sich positiv überrascht von dem Programm. „Es ist gut zu wissen, dass es einfachere Programme gibt, als das, mit dem wir in der AG arbeiten. Auch sollten wir uns einen neuen 3D-Drucker kaufen. Unser ist nämlich schon eine ziemlich alte Krücke, die wir selbst zusammengeschustert haben“, lacht die Achtklässlerin. „Aber wir wollen uns den selbst zusammensparen und kein Geld von der Schule annehmen“.

Gar nicht so einfach

Für andere, weniger erfahrene Teilnehmenden stand die technische Finesse der drei Ultimaker nicht so sehr im Vordergrund. Besonders großes Kopfzerbrechen gab es bei der Wettbewerbsaufgabe. Die Teilnehmer*innen sollten ein möglichst kreatives Projekt entwerfen, das gleichzeitig gut druckbar sein sollte. Hier die richtige Balance zu finden, war kniffliger, als viele vorher erwartet hatten: Überhänge wie die ausgestreckten Arme einer Figur kann ein 3D-Drucker nicht so gut drucken. Die Jugendlichen mussten sich also überlegen, wie sie ihr Projekt bestmöglich positionieren und gestalten konnten, um die Wettbewerbsaufgabe zu erfüllen. Eine Figur kann man zum Beispiel auf dem Rücken liegend drucken lassen, damit die ausgestreckten Arme nicht „in der Luft“ gedruckt werden müssen.

Spaß hat es allen Teilnehmer*innen gemacht, wie nicht nur Michelle bestätigte, sondern auch aus den vielen kreativen Projektideen der Gruppe hervorging. Weitere Eindrücke vom 3D-Druck-Workshop könnt ihr auf unserem Instagram-Profil finden.
Schaut doch mal vorbei! 🙂

Die 3D-Druck-Technologie erweitert stetig ihre Einsatzgebiete. Darum sind wir ständig für euch auf der Suche nach neuen und spannenden Projekten, die mit dieser Technologie verwirklicht werden. Eins davon haben wir mit einer Studentin der Fakultät Raumplanung an der TU Dortmund genauer angeschaut.

Für die Darstellung und Visualisierung von städtebaulichen Entwürfen, also Zukunftsversionen von neu zu beplanenden Gebieten, ist ein Modell, meist im Maßstab von 1:500, obligatorisch. Diese Modelle werden bisher in aufwendiger Handarbeit aus Styropor geschnitten oder aus Holz gefertigt.

Hier schafft die 3D-Modellierung am Computer, kurz CAD-Technik, Abhilfe, denn Gebäudeumrisse können mit ihr dreidimensional digitalisiert werden, was natürlich viele Vorteile bietet. Der vielleicht größte Vorteil gegenüber den herkömmlichen Verfahren ist, dass die Modelle leicht anpassbar sind. Falls sich das Äußere eines Gebäudes z. B. durch Baumaßnahmen verändert, ist dies auch ganz einfach in der digitalen Kopie anpassbar.
Außerdem bieten Computermodelle den Vorteil, dass sie skalierbar sind, die Gebäude lassen sich so in jedem beliebigen Maßstab darstellen. Das eröffnet neue Einsatzgebiete: digitale Modelle können z. B. in einer Computersimulation verwendet werden, um einen ganzen Stadtteil zu digitalisieren. Das ermöglicht auch so etwas wie einen virtuellen Stadtrundgang.

Selbst wenn ein reales Modell hergestellt werden soll, sind die digitalen Kopien der Gebäude von Vorteil, da sie es ermöglichen, das Modell mit einem 3D-Drucker auszudrucken. Die Skalierbarkeit ist hier sehr hilfreich, da so der gewünschte Maßstab frei gewählt werden kann. So ist es möglich, die passende Modellgröße für jeden Verwendungszweck herzustellen.

Erkennt ihr, welche Gebäude das Modell darstellt? Kleiner Tipp: Sie befinden sich in Dortmund.

Hier mit Google Maps im Vergleich:

Es ist die Innenstadt West von Dortmund!
Im direkten Vergleich zu Google Maps ist zu erkennen, dass solche Modelle nicht jedes Detail eines Gebäudes darstellen. Konnten die Dortmunder unter euch denn die Thier-Galerie erkennen?

Wenn ihr die Modelle näher betrachten oder sogar ausdrucken wollt, findet ihr hier die Modelle zum downloaden.

Komplett aus dem 3D-Drucker?

Nicht ganz: Ein letztes Bauteil, das noch nicht mit dem 3D-Drucker hergestellt werden kann, ist die Bodenplatte, welche die unterschiedlichen Höhenschichten darstellt und aus Graupappe besteht. Dazu kommt außerdem noch das Anfertigen von Staffagen, wie z. B. Bäumen, sowie das Aufkleben der Gebäude und Bäume.

Mit der Entwicklung immer größerer 3D-Drucker ist es für uns aber nur eine Frage der Zeit, bis komplette Kartenausschnitte auf diese Weise ausgedruckt werden können. Schon jetzt arbeitet JThatch zum Beispiel daran, eine Software zu programmieren, welche mit 3D-Kartenmaterial von Google Maps als Grundlage arbeitet. Aktuell ist das Projekt noch in einem sehr frühen Stadium. Was ihr jedoch schon austesten könnt, sind die Gelände-zu-STL-Umwandler. Hier habt ihr sogar schon die Auswahl zwischen dem Terrain von Erde oder Mond und könnt so Krater oder Gebirge drucken.

Wir bleiben auf weitere Projekte im Bereich Raumplanung gespannt. Was würdet ihr euch für ein Gebäude drucken, wenn ihr selbst die Möglichkeit dazu hättet? Die Pyramiden von Gizeh oder das Empire State Building?
Lasst es uns in den Kommentaren wissen.

„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.

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!