Gestalten, drucken, lernen – 3-D-Druck als 21st century skill

Vor dem Hintergrund einer immer komplexer werdenden und zunehmend technisierten Gesellschaft werden Medienbildung und digitales Lernen auch im Bildungsbereich unabdingbar. Es gibt mehr und mehr hoch spezialisierte Berufsbilder, für die die sogenannten 21st century skills wie digitale Affinität, vernetztes Denken und Problemlösefähigkeit eine zentrale Rolle spielen. Gleichzeitig ist im Hinblick auf aktuelle gesamtgesellschaftliche Themen und Probleme wie den Klimawandel ein interdisziplinäres Denken und Arbeiten notwendig geworden. Ziel der Schulen muss es dabei sein, genau hier anzusetzen, um Schüler*innen auf neue Herausforderungen in der Berufs- und Lebenswelt vorzubereiten.

Ein Beitrag von Aileen Fahrländer

Der 3-D-Druck kann dabei insbesondere in den MINT-Fächern eine innovative Möglichkeit sein, wichtige Fähigkeiten wie systemisches Denken und Problemlösestrategie zu fördern, und bietet durch seine Anschaulichkeit einen ganz entscheidenden Mehrwert. Wichtig dabei ist, dass er (wie alle neuen Medien auch) kein Selbstzweck bleibt, sondern neues Werkzeug im Lerngeschehen wird, dessen Einsatz in ein pädagogisches Konzept eingebettet sein muss.

Intention von MINT-Angeboten in der Schule

MINT-Angebote und somit auch der 3-DDruck sollten im Schul- und im Bildungskontext allgemein unter anderem folgende Intentionen aufweisen und daher inhaltlich sowie didaktisch/methodisch entsprechend ausgerichtet werden:

Neugier an MINT wird spielerisch geweckt, es werden alltagsnahe Phänomene erkundet und die Umwelt wird entdeckt.
Die Schüler*innen lernen neue Technologien kennen und probieren sie aus.
Dabei wird ihr natürlicher Forschungsdrang genutzt.
Das Selbstkonzept der Lernenden wird gestärkt.
Lehrplan und außerschulische Aktivitäten werden verknüpft.
Die Selbstwahrnehmung der Lernenden in Bezug auf die eigenen Kompetenzen wird gestärkt.

Möglichkeiten und Hürden des 3-D-Drucks

Und hier kommen der 3-D-Druck und insbesondere das vorausgehende 3-D-Design ins Spiel. Besonders die hohe Anschaulichkeit, die Haptik, die Möglichkeit, selbst tätig zu werden, sowie das forschende Ausprobieren sind hier als bildungsbezogene Vorteile der Technologie zu nennen. Sollen 3-D-Drucktechnologien in MINT-Angebote integriert werden, ist es aus organisatorischer Sicht sinnvoll, bereits bestehende regionale Angebote zu eruieren und mitunter darauf zurückzugreifen. An vielen Standorten gibt es bereits gut eingerichtete Makerspaces, also offene Jugendwerkstätten, in denen erste Erfahrungen mit dem 3-D-Druck gesammelt werden können. Auch sind an einigen Schulen bereits 3-D-Drucker vorhanden, können jedoch wegen fehlender Expertise der Lehrkräfte teilweise nicht genutzt werden. Hier wird deutlich, dass eine technische, inhaltliche und didaktische Einarbeitung der Lehrkräfte essenziell ist, um die Möglichkeiten, die der 3-D-Druck im Bildungsbereich bietet, voll ausschöpfen zu können. Da außerdem die Anschaffung von 3-D-Druckern oft mit höheren Kosten verbunden ist, ist auch unter diesen Gesichtspunkten die Kooperation mit Druckwerkstätten sinnvoll.

So kann 3-D-Druck ins Curriculum eingebettet werden

Der 3-D-Druck lässt sich in nahezu jedem Fach und jeder Klassenstufe sinnvoll und mit Alltagsbezügen in den Lehrplan integrieren:

mit mathematischen Methoden Schmuck
oder Origami-Vasen designen

Bilder und Karten durch Übertrag von 2-D
in 3-D für Blinde „sichtbar“ machen

geometrische Modelle und Zeichnungen
erfahrbar machen

Ersatzteile für Spielzeug drucken

einfaches Modell eines künstlichen Gelenks drucken, Bewegungen und Strukturen sichtbar machen

Kunst – Design, Alltagsbezüge
Mathematik – Symmetrien

Gemeinschaftskunde, Ethik – Inklusion, Teilhabe
Geografie – Topografie, Reliefkarten

Mathematik – Verläufe von Graphen im dreidimensionalen Koordinatensystem; geometrische Darstellungen

Technik, Physik – Funktionsweisen verstehen, Mechanik

Sport, Physik – dreidimensionale Bewegungsmodelle
Chemie – Molekülstrukturen

Gefahrenanalyse der Drucker

Im Bereich des 3-D-Drucks gibt es zahlreiche Druckverfahren und -materialien, deren Auswahl je nach Anwendungsbereich der zu druckenden Modelle erfolgt. Folgende Fragen spielen beispielsweise bei der Auswahl eine Rolle:

Soll das Modell besonders robust oder witterungsbeständig sein?
Ist es wichtig, dass das zu druckende Material ungiftig ist?
Ist eine besonders lange Haltbarkeit des Modells nötig?
Wie lange darf die Druckzeit sein?

Da im Bildungsbereich sowohl das Verfahren als auch das Druckmaterial vollständig ungiftig und ungefährlich sein muss, wird fast immer der FDM-Druck verwendet. Bei diesem Verfahren wird mit fast vollständig biokompatiblen Kunststoffen gedruckt; außerdem wird das Druckbett nur ca. 60 °C heiß, sodass keine Verbrennungsgefahr besteht. FDM-Drucker sind relativ leicht zu bedienen und zu warten und erfordern keine besonderen Standortbedingungen. Bei der Auswahl der zu druckenden Modelle ist wiederum darauf zu achten, dass die Druckzeiten für den Einsatz in der Schule nicht zu lange sind.

Praktikabilitätsanalyse der Software

Wie bei den Druckverfahren gibt es auch in der Auswahl der Software für das 3-D Design Unterschiede. Software, die im Bildungsbereich eingesetzt werden soll, muss intuitiv sein, darf zumindest für Einsteiger*innen und jüngere Kinder kein Vorwissen oder großes technisches Know-how erfordern und sollte im Idealfall recht anschaulich sowie kostenlos sein. Aufgrund dieser Kriterien findet vor allem die Software Tinkercad Anwendung. Tinkercad funktioniert nach dem Baukastensystem, indem einfache geometrische Grundformen per Drag-and-drop zu Modellen zusammengefügt werden – entweder durch Festkörper oder durch sogenannte Bohrungen (Hohlformen). Die Software eignet sich daher explizit für 3-D-Design Einsteiger*innen,
ist aber nur begrenzt für die Konstruktion komplexerer Modelle geeignet. Eine Alternative bietet Onshape. Onshape ist ebenfalls eine kostenlose, webbasierte CAD-Software; im

Gegensatz zu Tinkercad wird bei Onshape ein 3-D-Körper mittels einer 2-D-Skizze durch Extrusion oder Rotation erzeugt. Dieser Zugang ist weniger intuitiv als bei Tinkercad, dafür bietet Onshape aber deutlich mehr mathematische Hilfsmittel bei der Modellerstellung, etwa die Konstruktion von Mittelpunkten, Tangenten und Parallelen, und lässt sich somit im Bildungsbereich ab Klasse 8 sinnvoll einsetzen.

Mehrwert von 3-D-Druck im Schulalltag

Die Implementierung des 3-D-Drucks kann im Schulalltag eine entscheidende Bereicherung darstellen. Durch offene und kreative Zusammenarbeit kann die Begeisterung der Schüler*innen insbesondere für die MINT-Fächer gefördert werden und innovative Ideen können entstehen. Durch den praktischen und haptischen Umgang mit den gedruckten Objekten kann räumliches Denken gestärkt werden, technische Funktionsweisen sind leichter verständlich (hohe Anschaulichkeit; Raumerfahrung). Die Möglichkeit, ein Projekt oder eine Aufgabe von der Planung bis zur Realisierung zu begleiten, ist extrem motivierend und erlaubt einen konstruktiven und offenen Umgang mit Fehlern. Heuristische Problemlösestrategien sind möglich (Trial and Error, Optimierung von Ergebnissen). Interdisziplinäres und damit kontextualisiertes und alltagsbezogenes Lernen ist möglich, Berufsbezüge können realistisch aufgezeigt werden. Der Review Cycle (im Prinzip der Forschungskreislauf) kann deutlich gemacht werden. Das Betrachten und Anfassen von 3-D-Objekten erhöht inhaltliches Verständnis, Inhalt wird „greifbar“. Daten bleiben besser im Gedächtnis. Im Sinne der Multisensorik ist eine Verknüpfung mit auditiven und pneumatischen Daten denkbar; es ist eine große Dichte an Daten „auf einen Blick“ erfahrbar. Körperliche Datenrepräsentation kann als Modernisierung der Kulturtechnik angesehen werden (Sumerer verwendeten beispielsweise Lehmbrocken zur Mengendarstellung). Und letztlich hat 3-D-Druck ein enormes Begeisterungspotenzial.

Hat Ihnen dieser Artikel gefallen?

Mehr davon finden Sie in unserer Lehrerzeitung MINT Zirkel! Mit dem digitalen MINT Zirkel-Abo erhalten Sie regelmäßig neue Ausgaben der digitalen Lehrerzeitung – vollgepackt mit praxisnahen Fachartikeln, didaktisch fundierten Materialien und exklusiven MINT Zirkel-Zusatzmaterialien. Speziell für Lehrkräfte im MINT-Bereich.

Beitrag teilen:

Ähnliche Beiträge

Küstenschutz im Klassenzimmer – Experimente mit dem Deichmodell

15. April, 2026

Steigende Meeresspiegel, zunehmende Sturmfluten und veränderte Lebensräume – der Kli-mawandel stellt unsere Küsten vor immense Herausforderungen. Solche großen Phänomene lassen sich im Schulalltag jedoch oft nur schwer greifbar machen. Für genau dieses Problem wurde ein Deichmodell adaptiert, mit dem Lehrkräfte derartig komplexe Themen ins Klassen-zimmer holen und Schüler:innen aktiv verschiedenste Küstenschutzmaßnahmen nachbauen oder auch neu entwickeln können. Durch selbst erzeugte Wellen können sie zudem die Wirk-samkeit ihrer Konstruktion beobachten und messen. So verbindet das Modell praxisnahes Experimentieren mit einem tieferen Verständnis für den Einfluss des Klimawandels auf unsere Lebensräume.

Weiter lesen

Menschen arbeiteten auf einem Feld mit goldenem Reis

Der „goldene“ Reis – eine „nahrhafte“ Diskussion über Gentechnik in Lebensmitteln

7. April, 2026

Wenige Themen in der Biologie werden so emotional diskutiert wie gentechnische Verfahren in der Landwirtschaft. Deshalb eignet sich die Agro-Gentechnik – auch grüne Gentechnik genannt – nicht nur dazu, molekularbiologisches Wissen an einem lebensnahen Objekt, unserem täglichen Essen, zu vermitteln. An den verschiedenen Aspekten dieses Themas können unterschiedliche wissenschaftliche Positionen diskutiert werden. Und es lässt sich aufzeigen, wie Fachwissen unterschiedlich bewertet und gewichtet wird, um zu gesellschaftlichen Entscheidungen zu kommen.

Weiter lesen

Jane Goodall und Prof. Dr. Maximilian Moser berühren den Baum, in dem TreeMuse befestigt ist

Re-Connecting with Nature – wenn Pflanzen singen und wir zuhören

31. März, 2026

Wie unzählige Generationen vor uns verbrachten auch wir als Kinder viel Zeit im Wald. Der Wald war unser Spielgefährte und Lehrmeister: Wir rochen am Baumharz, knabberten Tannenwipfel im Mai, schliffen flache Steine, montierten sie auf gespaltene Aststücke als Tomahawks und nutzten das Gelände zum Verstecken- und Fangenspielen, zum Herumtollen und zur Suche nach Erdbeeren, Himbeeren und Pilzen. Heute hat sich diese Fülle an Bewegung bei Kindern weitgehend auf Wischbewegungen über ein leuchtendes Display reduziert. Es stellt sich daher die Frage: Wie können wir diese neue Generation von Kids wieder dazu bewegen, Zeit mit Bäumen und in der Natur zu verbringen?

Weiter lesen

Schildkröte im Meer mit einer Plastiktüte im Maul, während auf dem Meeresgrund weiterer Plastikmüll liegt

Empört Euch, Schildkröten!

26. März, 2026

Achtung: Dieser Text könnte Ihr Bild von Schildkröten nachhaltig verändern. Wenn jemand diese Tiere mit dem Panzer auf dem Rücken bisher für possierlich, ruhig und liebenswert gehalten hat und bei dieser Sicht bleiben will: LESEN SIE NICHT WEITER!

Weiter lesen

Hände halten Bleistift und Zirkel und schweben über einem technischen Blatt Papier

Konstruieren mit 3D-CAD-Software im MINT-Unterricht

18. März, 2026

Um Schüler:innen für das Leben und Arbeiten in einer technisch geprägten, digital vernetzten Welt zu befähigen, kommt dem Technikunterricht eine besondere Rolle zu. Technische Allgemeinbildung umfasst dabei die Fähigkeiten, Technik zu nutzen, zu verstehen und zu beurteilen (Höpken et al. 2003) sowie Probleme zu lösen. Neben den Problemtypen Technik nutzen, Störungen beseitigen und Entscheidungen treffen ist das Konstruieren von Technik (Stemmann & Lang 2014) Inhalt und neben der Fertigungsaufgabe die am häufigsten eingesetzte Methode des Technikunterrichts (Straub 2017). Das Potenzial des Einsatzes von 3D-CAD für den MINT-Unterricht wird im folgenden Beitrag am Beispiel einer Konstruktionsaufgabe aus dem Technikunterricht veranschaulicht.

Weiter lesen

Hände halten eine blau-grün schimmernde Puzzlelampe

Die Mathematik von Puzzlelampen

11. März, 2026

Puzzlelampen wie die beliebte IQ Light des dänischen Designers Holger Strøm faszinieren mit ihrer klaren und zugleich komplexen Ästhetik. Beim Zusammenbauen erschließt sich ihre Schönheit Schritt für Schritt und fast nebenbei trainiert man dabei mathematisches Denken. Darüber hinaus bieten die Puzzlelampen verschiedene Ansatzpunkte, auch tiefer in die dreidimensionale Geometrie einzutauchen.

Weiter lesen

Geöffnetes Buch neben einer Tasse Kaffee und Blumen

ENTDECKT – Unsere Lesetipps für den Frühling

6. März, 2026

Endlich startet der Frühling – und damit regt sich wieder die Lust auf Neues. Zeit, sich mit spannenden Themen aus der MINT-Welt zu beschäftigen. Hier kommen unsere Lektüreempfehlungen für den Frühling – viel Spaß beim Lesen.

Weiter lesen

Warum Menschen häufig gute Entscheidungen treffen

6. März, 2026

Die Frage, wie Menschen im Allgemeinen ihre Entscheidungen treffen und wie „gut“ sie entscheiden, wird in der Wissenschaft kontrovers diskutiert. Grob lassen sich drei Strömungen unterscheiden: die neoklassische ökonomische Entscheidungstheorie, die traditionelle Verhaltensökonomie und die Forschung zur adaptiven Rationalität. Letztere wird leider in der (Wirtschafts-)Didaktik und der Schulbuchliteratur kaum beachtet. Ausgehend von einem kleinen Entscheidungsexperiment möchten wir im Folgenden zeigen, dass alle drei Ansätze wertvolle Erkenntnisse bieten, um menschliches Entscheiden zu verstehen und zu verbessern.

Weiter lesen

"Halten verboten"-Verkehrsschild mit dem Hinweis darunter "Auf dem gesamten Parkplatz"

Wundersame Welt der Paradoxa

6. März, 2026

Es gibt immer wieder Momente, in denen Menschen verwundert auf von ihnen nicht so einfach aufzulösende innere Widersprüche stoßen. Und genau da beginnt das rätselhafte Universum der Paradoxa, über alle Wissenschaftsdisziplinen hinweg.

Weiter lesen

Mörderischer Cocktail – Porträt eines furchtlosen Molekularbiologen

25. Februar, 2026

Günstig, leicht, sensibel: Das Sensorsystem LUCY ist dem menschlichen Gehör haushoch überlegen. Befestigt an Drohnen detektiert es Hilfeschreie von Verschütteten und kann so dabei helfen, Leben zu retten. Entwickelt hat das System die Forschungsgruppe von Dr. Marc Oispuu am Fraunhofer-Institut FKIE in Wachtberg.

Weiter lesen

Optische Illusion mit vielen Rechtecken, die sich kreisförmig verdichten

Die Physik hinter der Illusion

17. Februar, 2026

Zauberei und Magie haben die Menschen schon seit jeher fasziniert und in eine andere Welt mitgenommen – ganz besonders auch deshalb, weil die Gesetze der Physik anscheinend mühelos außer Kraft gesetzt werden können.

Weiter lesen

Insektenhotel aus Holz mit mehreren Etagen an einem Wegesrand

Insektenhotels als Lernort für Mathematik und Biodiversität

11. Februar, 2026

Die Artenvielfalt schwindet und entsprechende Schutzmaßnahmen werden immer wichtiger. Am Beispiel eines Insektenhotels können Schüler:innen der Klassenstufen 3 bis 6 aller Bildungsgänge Biodiversität mathematisch erkunden und an der eigenen Schule oder zu Hause aktiv werden.

Weiter lesen

Gestalten, drucken, lernen – 3-D-Druck als 21st century skill

Intention von MINT-Angeboten in der Schule

Möglichkeiten und Hürden des 3-D-Drucks

So kann 3-D-Druck ins Curriculum eingebettet werden

Gefahrenanalyse der Drucker

Praktikabilitätsanalyse der Software

Mehrwert von 3-D-Druck im Schulalltag

Hat Ihnen dieser Artikel gefallen?

Beitrag teilen:

Ähnliche Beiträge

Anmelden

Registrieren