Wie ein Architekturprofessor mit 3D-Druck den virtuellen Unterricht verbessert

Architektur-Studenten haben Modelle entworfen, die Professor Michael Silver dann auf dem Form 2 druckte. Foto mit freundlicher Erlaubnis von Professor Silver.

Die COVID-19-Pandemie hat viele Branchen schwer getroffen. Die Dienstleistungsbranche kämpft ums Überleben, der Reisebranche steht ein unsicherer Sommer bevor, die Künste sind ins Internet abgewandert und auch die Schulen haben ihre Türen geschlossen und sind zu virtuellem Unterricht übergegangen. 

Für Schüler, Studenten und Lehrkräfte ist der Übergang vom Anwesenheits- zum Videounterricht im Bestfall holprig. Für praxisorientierte Bereiche wie Maschinenbau, Design und Architektur benötigt man zum Unterricht mehr als nur Internetzugang. Dort verlangt es nach Ausrüstung, nach Maschinen und Geräten, nach Technik und Technologie. In einer Ära der sozialen Distanzierung und des Online-Unterrichts müssen sich Lehrkräfte in diesen Fachrichtungen nach kreativen Mitteln umsehen, um die Schüler und Studenten noch einzubinden. 

Michael Silver ist Architekturprofessor des College of Design and Architecture an der University of Kentucky und er hat eine Lösung gefunden. Er hat sich den 3D-Drucker Form 2 angeschafft, um die Modelle seiner Studenten zum Leben zu erwecken. Im Folgenden erfahren Sie:

• welches Problem Silver mit dem 3D-Drucker im Architekturunterricht lösen konnte,

• wie Formlabs-Drucker das Lernergebnis verbessern

• und warum 3D-Druck die Zukunft der Bildung ist.

Silver hat einen Fundus an Erfahrungen mit dem 3D-Druck. Schon in den 1980er Jahren hörte er erstmals davon. „Ich besitze meine eigenen 3D-Drucker. Ich drucke viel mit Metall, aus Titan. So habe ich in den letzten 20 Jahren viel Erfahrung gesammelt, was die Materialien und die Größenordnungen betrifft“, berichtet er. Silver kennt sich mit verschiedenen 3D-Drucktechnologien und -geräten aus und kam vor ein paar Jahren das erste Mal in Kontakt mit Formlabs. Das College of Design and Architecture besitzt sechs Formlabs-Drucker, die bei Silver erstmals im vergangenen Frühlingssemester zum Einsatz kamen. „Dieses Semester haben wir die Geräte zum ersten Mal eingesetzt und ich war wirklich überrascht von der Qualität der Ergebnisse sowie von der Zuverlässigkeit des Geräts. Das Gerät ist so unglaublich zuverlässig. Mir ist nicht ein einziger Fehldruck untergekommen“, gibt er an. „Die Formlabs-[3D-Drucker sind] sehr robust, und dank dieser Erfahrung während des Semesters hatten wir uns mit dem Drucker genug eingearbeitet, dass ich mich aufgrund der Pandemie dazu entschieden habe, den Studenten gedruckte Modelle am Ende der Beurteilung quasi zu garantieren, wenn wir uns ein Gerät anschaffen.“

Als die COVID-19-Pandemie kurz nach den Frühjahrsferien zuschlug, kämpfte Silver damit, seinen Unterricht zum Einführungskurs in die Architektur online abzuhalten und gleichzeitig die praktische Komponente zu bewahren, die bei diesem Studiengang so wichtig ist. „Unser Lehrplan ist sehr praxisorientiert. Wir benötigen Geräte, Werkzeuge, Schneidlaser. Doch die physische Modellierung und greifbare Objekte fielen der Pandemie zum Opfer“, erläutert Silver.

Da Silver bereits mit dem 3D-Drucker Form 2 gearbeitet hatte, kaufte er sich selbst einen. Für den Unterricht sollten die Studenten eine Kapelle für ein kleines Grundstück ihrer Wahl entwerfen. Beim Design der Kapelle konnten die Studenten eine breite Palette an Ideen, Größen, Formen und Materialien ausprobieren. Silvers Studenten schickten ihm die STL-Dateien der Modelle, die sie in einer CAD-Software wie Rhino entwarfen, und er druckte sie. „Sie arbeiteten weiter am Design, während ich mich auf unserer Seite um den Drucker kümmerte. Und am Ende zeigte ich Ihnen dann ihre Modelle, greifbare Modelle, und sie stellten ihre Zeichnungen vor. So konnten wir während der Quarantäne weiterhin physische Modelle erstellen“, so Silver. „Auf dem [Form 2] ist auch nicht ein einziges Modell fehlgeschlagen. Jedes Modell wurde perfekt gedruckt und das Gerät hat wirklich ganze Arbeit geleistet. Und kosteneffizient war es auch. Ich hatte sogar zusätzliche Kartuschen gekauft, falls uns tatsächlich das Material ausgeht. Aber das Ding ist so effizient, wir haben so viele Modelle aus jeder Kartusche bekommen, dass wir eine Klasse von 14 Studenten bedienen konnten.“ 

Die Klasse aus 14 Studenten produzierte 16 bis 17 Modelle in zwei Wochen. „Prototypen immer noch physisch zur Hand zu haben, obwohl wir in Quarantäne sind und sich alle nur über Zoom treffen und online lernen, das hat funktioniert“, berichtet Silver. 

Silvers Studenten waren hoch erfreut, dass die Modelle trotz des Wechsels zum Online-Unterricht noch produziert wurden. „Sie waren so erleichtert, dass sie nach dieser Pandemie trotzdem noch etwas Handfestes haben, weil sie ja irgendwas in ihr Portfolio packen müssen – und dafür müssen sie die Modelle fotografieren“, sagt Silver. „Wenn man keine Modelle fotografieren kann, dann bleibt auch das Portfolio leer.“

Zuerst hatte Silver in Betracht gezogen, seinen großen 3D-Drucker von früher von New York nach Kentucky zu bringen, aber das war nicht machbar – man hätte ihn mit drei Leuten aus dem Gebäude tragen müssen. Und genau da kommt der Form 2 ins Spiel. Die kompakte Größe machte es möglich, dass Silver in seiner Wohnung eine Druckstation einrichtet und sofort loslegt. Silver musste nicht mehr tun, als den Drucker auszupacken und einzurichten, und in einer halben Stunde war der Form 2 einsatzbereit.

3D-Druck fördert ein iteratives Design. „Mit einem 3D-Drucker kann man seine Modelle ständig überarbeiten und sie neu drucken, um die verschiedenen Iterationen des Designs zu sehen. Und obgleich die Zeit begrenzt war, hatten alle Studenten mindestens drei verschiedene Modelle für jedes ihrer Projekte“, führt Silver an. „Man kann also mit dem 3D-Drucker alle Designentscheidungen in eine Serie von Modellen einfließen lassen und so die Evolution der Form zeigen. Das ist großartig als Lehrer, denn so kann sich der Diskurs zwischen Student und Lehrkörper um die Fortentwicklung zwischen den einzelnen Projektphasen drehen. Und diese Art Diskussion hat am Ende wirklich geholfen. Man hat quasi eine Version iterativer Prototypenentwicklung. Nur dass man statt industrieller Prototypen Gebäudemodelle fortentwickelt.“

Im Gesamtprozess aus Design und Druck des Modells lernten seine Studenten, wie man die Modelle in Rhino 3D wasserdicht macht und die Zwischenräume zwischen den einzelnen Flächen schließt.

Silver fügte an, dass der Form 2 zwar kleiner ist als andere 3D-Drucker, mit denen er bereits gearbeitet hatte, dieser aber trotzdem große Modelle ermöglicht, ohne dabei die Qualität zu opfern. Silver lobte die Auflösung und die Oberflächenbeschaffenheit der Drucke. Er war von der Detailtreue des Form 2 so begeistert, dass er ihn fortan auch für seine eigenen Projekte nutz. 

„Ich arbeite am Design eines Brückenprojekts und das Modell ist extrem detailreich. Es ist eine sehr aufwändige mechanische Zugbrücke. Ich benötige eine viel genauere Auflösung bei diesem speziellen Design wegen all der kleinen Schrauben und der vielen winzigen Federn und mechanischen Komponenten. Der Form 2 hält eben diese Toleranzen ein, um die Teile maßstabsgetreu abzubilden“, erklärt er.  

Der 3D-Druck hat eine rosige Zukunft in der Bildung, selbst in unsicheren Zeiten. Silver hat es bewiesen. 3D-Druck macht praxisorientierte Lehrpläne auch in Zeiten des Online-Unterrichts möglich. Dazu kommt, dass seine Studenten eingebunden und zufrieden waren.

Formlabs steht Pädagogen hilfreich zur Seite, vom Kindergarten über die verschiedenen Schulzweige bis zum Abitur hin zu Hochschulen, Berufsfachschulen und Universitäten.