Mountain View High School

“Erfahrung mit 3D-Drucken zeigt einem Arbeitgeber, dass der Schüler ein nachgewiesenes Interesse an der Zukunft der Fertigung hat.”
– Terry Godwin, Lehrer für Konstruktion und Technologie, Mountain View High School

ZPrinting und Formel 1-Rennen in Schulen bringen Schüler aus Virginia auf die Überholspur

Wenn Ihr Formel 1-Bolide die Strecke entlang rast, kann die sensible Balance zwischen Bodenfreiheit und Bodenhaftung den Unterschied zwischen Ruhm und Absturz in die Vergessenheit bedeuten. Dies ist nur einer der Gründe, aus dem die Schüler der Mountain View High School (MVHS) in Stafford, Virginia, USA das 3D-Drucken in ihrem Technik- und Konstruktionsunterricht verwenden.

Jedes Jahr stellt die Schule ein Team aus sechs Schülern für den Wettbewerb F1 in Schools Formula One Technology Challenge zusammen, das es unweigerlich über lokale und regionale Vorausscheidungen in den nationalen Wettbewerb schafft. Zum Wettbewerb gehört ein 20 cm langer Formel 1-Wagen, der – von einer CO2 -Flasche angetrieben – eine 20 Meter lange Strecke in weniger als zwei Sekunden herunter rast.

Jede Millisekunde zählt, und deswegen hat die MVHS ein erfolgreiches Designprotokoll entwickelt, das nicht nur schnelle Autos hervorbringt, sondern den Schülern gleichzeitig wertvolle Kenntnisse und Fähigkeiten vermittelt.

Das Formel 1-Design-Protokoll Jeder

Schüler des Teams entwirft ein Auto auf dem Papier, überarbeitet es mit dem Autodesk Inventor ® CAD-Programm (Computer Aided Design) und druckt ein Prototypmodell mit dem ZPrinter^® 310 3D-Drucker. Der ZPrinter erstellt ein physisches Objekt aus einem digitalen 3D-Bild, so wie ein Bürodrucker Dokumente aus elektronischem Text erstellt. Jeder Prototyp wird dann im Windkanal der Klasse getestet, und die beiden leistungsstärksten Designs werden für den Wettbewerb gebaut.

„Man kann Computersimulationen durchführen, aber diese sind nie so präzise wie der Windkanal“, erklärt Terry Godwin, Lehrer für Konstruktion und Technologie und Berater der Technology Student Association, eines Verbands von Technikschülern der Schule. „Außerdem können die Schüler so eine weitere spannende Technologie kennenlernen.“

Dieser Ansatz zahlt sich aus. Die MVHS belegte den zweiten Platz in Virginia und den siebten Platz weltweit im Wettbewerb 2008 F1 in Schools, der in Orlando, Florida, USA stattfand.

Außer für die Prototypen setzte die MVHS den ZPrinter 310 auch ein, um die Multimediapräsentation für die Wettbewerbsrichter zusammenzustellen. Das Team erstellte einen Formel 1-Schaukasten mit in 3D gedruckten Lkw-Zugmaschinen, Boxen, Werkstätten, Rennwagen, Reifen, Werkzeugkästen und weiteren Details, für den das MVHS-Team die Bestnote dieser Kategorie erhielt.

Mehr als nur Formel 1

3D-Drucken wurde jedoch für mehr als nur die motivierten Kids aus dem F1 in Schools-Team eine Gewinnstrategie. Hier ein paar Beispiele:

• Ein desinteressierter Schüler des zweiten Jahres hatte keinen Erfolg im Kurs zu den Prinzipien der Technologie, bis er das geheimnisvolle Gerät in der Ecke des Klassenzimmers entdeckte, aus dem reihenweise 3D-Modelle von Schülerentwürfen herauskamen. Sofort beschloss er, einen Kampfjet zu erstellen, da sein Onkel einen solchen fliegt. Der Schüler lernte 3D-CAD, 3D-Drucken und computergestützte Fertigung, um die Aufgabe zu bewältigen. Er baute das Flugzeug, präsentierte es stolz seinem Onkel und schaffte den Kurs mit einer 1.
• Ein anderer Schüler, der keinerlei Interesse an seinem Einführungskurs in die Konstruktion zeigte, lernte 3D-CAD und 3D-Drucken, um eine selbst gestaltete Lockpfeife für die Truthahnjagd zu erstellen. Diese Pfeife ist die einzige ihrer Art im Besitz der Jäger in seiner Familie.
• Vor kurzem kam eine Gruppe von Schülern aus einer Englischklasse der MVHS in Godwins Klassenzimmer, in der Hoffnung, 3D-Modelle ihrer Literaturcharaktere erstellen zu dürfen. Die Autoren lernten etwas CAD und schufen ihre Modelle.
• Auch Mathematikschüler knien sich ins Lernen rein. Sie sagen, dass ihnen das im Konstruktionsunterricht hilft, dem Kurs mit dem coolen 3D-Drucker.

Wissen, das es funktioniert

„Wenn die Kids fragen 'Darf ich?', wenn sie etwas tun, was über den normalen Unterrichtsstoff und die Aufgaben hinausgeht, dann weiß ich, dass Schulbildung funktioniert“, sagt Godwin. „Der 3D-Drucker fasziniert die Studenten schon allein, aber er fügt sich auch nahtlos in die Explosion von Konsumtechnik und atemberaubenden 3D-Grafiken ein. Gute Schüler werden immer gute Leistungen erzielen, aber warum sollte man nicht den schwächeren mal einen kleinen Zusatzanreiz bieten?“

Erfahrung mit dem 3D-Drucken kann auf dem Lebenslauf gut aussehen, wenn ein Schüler nach dem Abschluss Arbeit sucht. Einer der ehemaligen Schüler aus Godwins Kursen wollte auf dem Community College sein technisches Wissen erweitern, konnte es sich aber schlichtweg nicht leisten. Anstatt einen schlecht bezahlten Job anzunehmen, stellte er fest, dass er für eine entlohnte und karriereorientierte Position bei einem lokalen Hersteller qualifiziert war. „Mit seinem Erlernten aus dem Unterricht, dem Wettbewerb F1 in Schools und dem Prozess von Design bis Herstellung ergab sich für ihn eine Möglichkeit, die schließlich sogar besser als das Community College war und ihm zahlreiche Optionen eröffnete – darunter auch Weiterbildung, wann immer er das möchte. Erfahrung mit dem 3D-Drucken zeigt einem Arbeitgeber, dass der Schüler ein nachgewiesenes Interesse an der Zukunft der Fertigung hat.“

Auch Schüler, die ein Studium anstreben, sehen Möglichkeiten im 3D-Drucken. „Obwohl ich vermutlich Computerwissenschaften als Hauptfach wählen werde, habe ich eine echte Begeisterung für Design und Konstruktion entwickelt“, erzählt MVHS-Schüler Chris Palmer, der bei F1 in Schools als Co-Captain fungierte. „3D-Design und 3D-Druck haben mich zahlreiche Fähigkeiten gelehrt, auf denen ich im College aufbauen kann, unabhängig davon, welches Hauptfach ich wähle.“

„Obwohl ich vermutlich Chemie wählen werde, haben diese Kurse, dieser Wettbewerb und insbesondere meine Erfahrungen mit dem 3D-Drucker bei mir ein großes Interesse für Computer geweckt“, sagt Co-Captain Ben Lennon. „Es ist ungeheuer wertvoll, einen facettenreichen Einblick in das Design und die Prototyperstellung von Hochleistungsprodukten innerhalb einer praxisähnlichen Umgebung zu erhalten.“

Der Erfolg der MVHS mit dem 3D-Drucken führte dazu, dass der Bezirk sechs weitere ZPrinter 310 erworben hat, einen für jede High School. Die Schulbehörde bleibt bei ZPrinter-Druckern aufgrund der Geschwindigkeit, den geringen Betriebskosten und dem außergewöhnlichen Support durch das Beratungsunternehmen Diversified Education Systems (DES). „Die Investition in das 3D-Drucken ist leicht zu rechtfertigen“, sagt Godwin. „Schüler lernen Materialwissenschaft, Fertigung, Physik, Mathematik, Chemie, andere Wissenschaften und 'weiche' Faktoren wie Teamwork und Führung. Es ist hochmoderne Technologie, und Schüler, die sich in Richtung Ingenieurwesen oder Architektur orientieren möchten, müssen wissen, was wie abläuft, sie müssen das Ergebnis in Händen halten können. Obwohl in heutigen Klassenzimmern Tafelbilder auf Papier gedruckt werden können, geht vielen Schülern beim Drucken eines maßstabsgetreuen, tatsächlich konstruierten Modells erst wirklich ein Licht auf.“

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