Conrad | 3D-Druck

       108 3D-Druck im Fachunterricht. Kopiervorlage - Lehrermaterial Experiment 3 Lehrermaterial 3: Bruchtest mit einem 3D-gedruckten Quader. Einfluss der Ausrichtung des 3D-Modells für den Druck. Einleitung Der Aufbau der Modelle erfolgt beim 3D-Druckverfahren schichtweise - es werden also eine Vielzahl von Ebenen (,,Layer") gedruckt, in denen mit einem geschmolzenen Kunststofffaden von 0,4 mm Durch– messer die Umrisse und Füllungen angelegt werden. Ist der Materialauftrag für die jeweilige Ebene beendet, senkt sich die Druckplatte (z-Achse) und eine neue Materialschicht wird aufgetragen. Die Stabilität eines Objektes hängt also mit der Reißfestigkeit des Materials selbst und der Haftung desselben zwischen den Druckebenen (,,Layerhaftung") zusammen. Nicht alle Objekte können in belie– biger Ausrichtung gedruckt werden (überhänge sind je nach Druckermodell und Einstellungen schwierig zu drucken oder benötigen eine Abstützung), deswegen wird für das folgende Experiment ein simpler Körper verwendet, der sowohl liegend als auch stehend gedruckt werden kann. In diesem Freihandexperiment wird die Stabilität von liegend und stehend gedruckten Exemplaren eines Quaders mit den Abmessungen 5x5x50mm 3 vermessen. Dazu wird die Kraft bestimmt, die aufgewendet werden muss, bis der 3D-gedruckte Körper zerbricht. Mit Hilfe eines Kraftsensors und digitaler Mess– werterfassung wird so der Einfluss der Lage beim Druck auf die Stabilität hin untersucht. Notwendiges Vorwissen der Schülerinnen und Schüler Kraft Hebelgesetze (Drehmoment?) Benöti tes Material 3D-gedruckte Quader (5x5x50 mm 3 ) ca. 2-3 für jede Schülergruppe jeweils stehend und liegend gedruckt Schraubstock oder Schraubklemme zur Befestigung Versuchsaufbau und -durchführung Di itale Messwerterfassun Kraftmesser mit+/- 50N: Vernier DF-BTA für die Messung mit grafikfähigen Taschenrechnern Datenlogger: Tl Nspire mit Lab Cradle Die Schülerinnen und Schüler haben mehrere Exemplare des Quaders jeweils liegend und stehend gedruckt vor sich liegen (jeder in der Gruppe sollte beide Druckausrichtungen im Freihandexperiment überprüfen können). Zunächst werden mit einem Bleistift Markierungsstriche jeweils 5 mm vom Ende entfernt angebracht, damit die Objekte jeweils gleich weit eingespannt werden können und der Sensor immer an der gleichen Stelle eingehakt werden kann. Die Schülerinnen und Schüler sollen zunächst ihre begründeten Vermutungen äußern, welcher Körper stabiler ist und dies im Arbeitsblatt dokumentieren (s. Arbeitsblatt III Schüler). Claude Blanc / lrma Mgeladze / Dr. Sergej Stoetzer / Dr. Hildegard Urban-Woldron Digitale Messwerterfassung und 3D-Druck. Ein Kooperationsprojekt von Texas Instruments, Conrad Electronic SE und T 3 © Texas Instruments, Conrad Electronic SE und T 3