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3D Druck/Mond - Thementag Zukunftstechnologien

MINT_Bildung

Created on April 23, 2025

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Transcript

3D-Druck

und sein Nutzen auf dem Mond

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Bevor es losgeht...

Wenn du diese Symbole siehst...

...Klicke mit dem Mauszeiger auf diese Symbole:

...Gehe mit dem Mauszeiger über dieses Symbol und bleibe drauf stehen:

Text

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Du hast bestimmt schon einmal von einem 3D-Drucker gehört!

Wofür steht 3D-Druck? Was kann ein 3D-Drucker? Und was hat ein 3D-Drucker mit dem Mond zu tun?

Das erkunden wir nun gemeinsam!

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Raummissionen zum Mond

Klicke dich durch den Zeitstrahl und erfahre mehr über die Luft- und Raumfahrt zum Mond!

1966

1959

1972

1990

1969

2000

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Nun waren wir ja ganz schön lange nicht mehr auf dem Mond. Das soll natürlich nicht so bleiben... Hier kommt die ESA ins Spiel. Wer ist die ESA überhaupt?

Die ESA ist die Europäische Weltraumorganisation.Sie besteht aus 23 Ländern.

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Die ESA hat eine Vision: das sogenannte Moon Village, auf Deutsch Monddorf. Das Monddorf soll eine dauerhafte Mondbasis für Astronauten und Roboter sein - also ein Ort, an dem sie sich während der Mondmissionen aufhalten können. Willst du mehr über das Monddorf erfahren?

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Schaue dir das Video zum Monddorf an:

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Hast du gut aufgepasst?

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Hast du gut aufgepasst?

Hast du gut aufgepasst?

Du hast einen Begriff nicht verstanden? Schlage ihn hier nach -->:

Wir haben in dem Video gesehen, dass die Mondstation mit 3D-Druck verstärkt wird.

Aber wie funktioniert 3D-Druck überhaupt?

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Was ist 3D-Druck?

3D steht für drei-dimensional. Damit sind die Dimensionen Länge, Breite und Höhe gemeint.

Du kennst das Koordinatensystem aus der Schule wahrscheinlich mit 2 Achsen. In 3D kommt eine 3. Achse dazu.

X-Achse

X-Achse

Y-Achse

Y-Achse

Z-Achse

2D zu 3D

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Was ist 3D-Druck?

Ein 3D-Drucker kann also Körper drucken, zum Beispiel einen LEGO®-Baustein.

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Welche 3D-Drucker gibt es?

Es gibt verschiedene Arten und Materialien, mit denen wir dreidimensional drucken können. Die zwei häufigsten 3D-Druck Techniken nennen sich SLA und FDM.

Klicke auf die Felder, um mehr zu den Methoden erfahren.

SLA

FDM

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3D-Drucke untersuchen

Auf dem Extratisch findest du verschiedene 3D-gedruckte Gegenstände.Schaue und fasse die verschiedenen Modelle an!

Überlege: Welche Unterschiede zwischen den Modellen stellst du fest?

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Aus welchen Materialien wurden die Modelle gedruckt ?

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Du hast vielleicht festgestellt, dass es Modelle gibt...

SLA-Drucker

FDM-Drucker

.. . die eher GLATT und SCHWER sind.

... die eher RAU und LEICHT sind.

Die Modelle, deren Oberfläche sehr glatt und auch eher schwer waren, wurden aus einem flüssigen Kunstharz gedruckt. Den Drucker dazu nennt man SLA-Drucker. Den hast du bereits kennengelernt.

Die leichteren Modelle mit der raueren Oberfläche wurden mit einem FDM-Drucker gedruckt. Sie bestehen aus Kunststoffen. Vielleicht hast du auch Schichten und Fäden gesehen?

Tipp: Drehe die Karten um.

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Warum ist 3D-Druck also eine Zukunftstechnologie?

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3D-Druck als Zukunftstechnologie

Hier wird 3D-Druck im privaten Bereich eingesetzt: Klicke dich durch die Karten.

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3D-Druck als Zukunftstechnologie

Hier wird 3D-Druck in der Industrie eingesetzt: Klicke dich durch die Karten.

Probleme mit schwierigen Wörtern? Kein Problem, lies sie hier nach -->

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Der 3D-Druck-Prozess

Du weißt nun, was 3D-Druck ist und wie ein 3D-Drucker funktioniert. Doch wie komme ich zu meinem Modell, das der 3D-Drucker druckt?

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Von der Idee bis zum Druck

Es gibt 3 wichtige Schritt. Klicke auf die Buttons:

Design

Slicen

Drucken

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Du bist dran!

Jetzt weißt du, was du alles für einen 3D-Druck brauchst. Nun bist du selbst dran! Du entwirfst dein eigenes Dorf auf dem Mond! Dafür nutzt du das Programm TinkerCAD. Schaue dir auf der nächsten Seite zuerst an, wie das Programm funktioniert.

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Starte das Video!

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Du bist dran!

Gestalte jetzt dein eigenes Modell einer Mondstation mit dem Programm Tinkercad. Das Programm ist schon geöffnet. Wechsle dafür in den Tab oben im Browser

Du brauchst noch Tipps für deine Mondstation?

Du musst dich noch einloggen?

Du bist FERTIG mit deiner Mondstation?

TIppS

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Login TInker cad

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Du hast es geschafft. Sehr gut gemacht! Solltest du sehr schnell gewesen sein, soll dir natürlich nicht langweilig werden. Schau dir noch reale Beispiele für 3D-Druck auf der nächsten Seite an. Dann siehst du, wo 3D-Druck bereits überall verwendet wird!

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Klicke auf die Bilder, um mehr zu erfahren:

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Inhaltsverzeichnis

Klicke da, wo du hin willst:

Moon Village

3D-Druck Verfahren

3D-Druck als Zukunfts-technologie

3D-Modellierung

Aufgabe Tinker-CAD

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Der ganze Prozess lässt sich stark vereinfacht mit dem Prinzip einer Heißklebepistole vergleichen. Am Ende hast du ein festes 3D-Objekt, das aus vielen dünnen Schichten besteht, die miteinander verbunden sind. FDM ist eine der gängigsten und kostengünstigsten 3D-Drucktechnologien.

Das FDM-Druckverfahren (Fused Deposition Modeling) ist eine Art des 3D-Drucks, bei dem ein Objekt schichtweise aus Kunststoff aufgebaut wird. Ein dünner Kunststofffaden wird durch eine heiße Düse geführt und dadurch aufgeschmolzen. Die Düse bewegt sich auf einer Fläche und legt den geschmolzenen Kunststoff Schicht für Schicht ab. Diese Schichten härten sofort aus und kleben aneinander, bis das gesamte Objekt entsteht.

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ESA's Moon Village will 3D Druck auf dem Mond nutzen

Hey, du hast mich gefunden!Hier wirst du in der Regel mehr Infos zu einem Thema finden.

Über das Kreuz oben in der Ecke kannst mich wieder schließen.

Zeichne deine Idee in in einem Programm, welches zum Zeichnen von 3D-Objekten gedacht ist.

Wir benutzen später TinkerCAD

Wie werden Brücken gedruckt? Die erste aus Stahl gedruckte Brücke wurde bereits 2021 mit dem 3D-Drucker hergestellt und steht in Amsterdam.

Die Sowjetunion fliegt erfolgreich mit der "Luna-3" um den Mond und macht die ersten Fotos von der Rückseite des Mondes.

Snapmaker Luban ist die Slice-Software für die Snapmaker Multitools (3D-Druck, Lasercutter, CNC-Fräse) Snapmaker 2.0 3-in-1 3D Printer with Enclosure-A250T Upgraded version - Gallinger Modellbau

3D-Druck findet inzwischen einen grossen Nutzen im medizinischen Bereich.Hier können durch den 3D-Druck individuelle Prothesen erstellt werden. UNYQ ist eine Firma, die sich hierauf spezialisiert hat. Open Source Projekte, wie Bionicohand, liefern offen zugängliche Anleitungen zum Erstellen von Prothesen.

Nachdem das Modell fertig ist muss es allerdings noch nachbearbeitet werden. Da der Kunststoff in flüssiger Form giftig ist, muss das Modell zunächst in einem Alkoholbad gründlich gewaschen werden. Anschließend wird das Modell in einer UV-Kammer nachgehärtet bevor es gefahrlos berührt werden kann.

Die Stereolithographie (SLA) ist das älteste Verfahren des 3D-Drucks. Dabei wird ein Kunststoff, der durch Lichteinstrahlung hart wird, mithilfe eines UV-Lasers schichtweise ausgehärtet. Nachdem eine Schicht ausgehärtet ist, wird eine neue Schicht des flüssigen Kunststoffs mithilfe eines Wischers verteilt. Dies geschieht solange bis das 3D-Modell ganz ausgehärtet ist.

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Datei dem Drucker senden und drucken

Nachdem das Modell fertig ist muss es allerdings noch nachbearbeitet werden. Da der Kunststoff in flüssiger Form giftig ist, muss das Modell zunächst in einem Alkoholbad gründlich gewaschen werden. Anschließend wird das Modell in einer UV-Kammer nachgehärtet, bevor es gefahrlos berührt werden kann.

Die Stereolithographie (SLA) ist das älteste Verfahren des 3D-Drucks. Dabei wird ein Kunststoff, der durch Lichteinstrahlung hart wird, mithilfe eines UV-Lasers schichtweise ausgehärtet. Nachdem eine Schicht ausgehärtet ist, wird eine neue Schicht des flüssigen Kunststoffs mithilfe eines Wischers verteilt. Dies geschieht solange, bis das 3D-Modell ganz ausgehärtet ist.

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Die USA landet mit der "Apollo-11" auf dem Mond und schafft somit die erste bemannte Landung.

Neil Armstrong, Michael Collins, Edwin"Buzz" Aldrin

Neil Armstrong und Edwin "Buzz" Aldrin sind die Ersten Menschen auf dem Mond. Michael Collins bleibt im Kommandomodul.

Die ISS (International Space Station) wird in Betrieb genommen und ist das erste große, internationale Raumfahrtprojekt.

Auch wenn es manchmal im Filmen und Serien so wirkt, als würden Wissenschaftler*innen Tag und Nacht nur arbeiten, so ist das in der Realität natürlich nicht der Fall. Auch wenn die Astronaut*innen den größten Teil des Tages über arbeiten, so müssen auch sie in der Nacht schlafen.

Tipp 3

Tipp 2

Tipp 1

Tipp 5

Tipp 4

Die geringe Schwerkraft macht ganz schön was mit dem Körper. Auf der einen Seite ist es zwar toll, besonders hoch und weit zu springen und Dinge leichter anheben zu können, aber auf der anderen Seite bauen sich die Muskeln im Körper auch ganz schnell ab. Habt ihr eine Lösung?

Ein Plan ist es, den Mond als Art Weltraumbahnhof zu verwenden. Denn aufgrund der geringen Anziehungskraft benötigen Raketen weniger Treibstoff um vom Mond aus wegzukommen. Aber was benötigen sie auch in geringer Schwerkraft?

Ein wichtiges Forschungsgebiet ist die Nahrungsproduktion im Weltraum. Denn ohne Essen können wir nicht lange überleben.

So eine Hightech-Forschungsstation auf dem Mond benötigt natürlich auch eine ganze Menge Energie. Aber wo soll die herkommen?

Dein entworfenes Objekt wird in ein Koordinatensystem eingesetzt. So hat jeder Punkt deines Objekt eine Koordinate. Der Drucker weiß so, wie er “fahren” muss. Diesen Schritt nennt man slicen.

UltiMaker Cura ist eine Slice-Software die Drucker von vielen verschiedenen Firmen unterstützt. Bei uns kommt dementsprechend der FLSUN v400 zum Einsatz.

Die UdSSR schafft die erste unbemannte weiche Landung auf dem Mond mit der "Luna-9".

MakerBot Print ist die Slice-Software für die MakerBot 3D-Drucker.

Wohnen im 3D-Druck-Haus.

  • Prototyp: Ein erstes Modell oder Muster eines Produkts, das zeigt, wie es aussehen und funktionieren soll, bevor man es endgültig herstellt.
  • Gussformen: Formen, in die flüssiges Material (z. B. Metall oder Kunststoff) gegossen wird, damit es in dieser Form hart wird und so ein Bauteil entsteht.
  • Implantate: Künstliche Körperteile oder Materialien, die in den Körper eingesetzt werden, um beschädigte Stellen zu reparieren oder zu ersetzen (z. B. Zahnimplantate oder Hüftprothesen).

Die NASA und die ESA setzen gemeinsam das Weltraumteleskop "Hubble" in den Orbit.

Es soll für uns das Auge im Weltall sein.

Die USA landet drei Jahre nach der "Apollo-11" noch einmal auf dem Mond mit der "Apollo-13", dieses Mal aber für einen längeren Aufenthalt von drei Tagen.

1. Öffne einen weiteren Tab im Browser. 2. Rufe die Website www.tinkercad.com auf. 3. Gib beim Login als Schüler*in folgende Daten ein: Klassencode: INY256I9VW1B ​Spitzname: schülerlabor1