Ein Fab Lab ist die moderne Form einer offenen Werkstatt. Interessierten stehen eine Reihe an Design- und Fertigungsmöglichkeiten mit den entsprechenden Geräten (3D-Drucker, Lasercutter, CNC-Fräse, etc.) zur Verfügung, um eigene kreative Ideen umsetzen zu können. Ziel des Projekts "Fab@School" ist es, die digitalen Design- und Fertigungstechnologien eines Fab Labs nachhaltig in die vorschulische und schulische Ausbildung zu integrieren. Gemeinsam mit den Projektpartnern werden Workshops für PädagogInnen und SchülerInnen ausgearbeitet und in einer Pilotphase in ausgewählten Bildungseinrichtungen durchgeführt

Pollak, Peter

Stelzer, Roland

Universität Wien: OJS-Service

MedienimpulseISSN 2307-3187Jg. 54, Nr. 1, 2016Lizenz: CC-BY-NC-ND-3.0-ATFab Lab @ School DigitaleFertigungstechnologien im UnterrichtRoland StelzerPeter PollakEin Fab Lab ist  die  moderne Form einer offenen Werkstatt.Interessierten  stehen  eine  Reihe  an  Design-  undFertigungsmöglichkeiten mit den entsprechenden Geräten (3D-Drucker,  Lasercutter,  CNC-Fräse,  etc.)  zur  Verfügung,  umeigene kreative Ideen umsetzen zu können. Ziel des Projekts"Fab@School"  ist  es,  die  digitalen  Design-  undFertigungstechnologien  eines  Fab  Labs  nachhaltig  in  dievorschulische  und  schulische  Ausbildung  zu  integrieren.Gemeinsam mit den Projektpartnern werden Workshops fürPädagogInnen und SchülerInnen ausgearbeitet  und in einerPilotphase  in  ausgewählten  Bildungseinrichtungendurchgeführt.medienimpulse, Jg. 54, Nr. 1, 2016 11. EinleitungIdeen brauchen Raum, um entwickelt und umgesetzt werden zu können.Ein  "Fab  Lab"  bietet  nicht  nur  den  Raum,  sondern  auch  die  nötigenMaschinen, um eigene Projekte zu verwirklichen. Der Begriff  "Fab Lab"(von "fabrication laboratory") bezeichnet eine offene High-Tech-Werkstatt,in  der  mit  computergesteuerten  Maschinen  verschiedenste  Produkteselbst hergestellt  werden können. Fab Labs sind auf eine Initiative vonProf.  Neil  Gershenfeld  (MIT,  Center  for  Bits  and  Atoms)  im  Jahr  2002zurückzuführen. Derzeit gibt es bereits über 600 Fab Labs weltweit unddiese  gewinnen  immer  mehr  an  Bedeutung  als  interdisziplinäreForschungs-  und Entwicklungseinrichtung.  Die Entwicklung und rasanteVerbreitung  digitaler  Fabrikationstechnologien  ist  vergleichbar  mit  derdes Personal Computers in den 1970er Jahren.Das Projekt "Fab Lab @ School" im Happylab Wien (www.happylab.at) solldigitale Design- und Fertigungstechnologien eines Fab Labs nachhaltig indie vorschulische und schulische Ausbildung integrieren. Gemeinsam mitden  Projektpartnern  wurden  Workshops  für  PädagogInnen  undSchülerInnen  ausgearbeitet und  in  einer  Pilotphase  in  ausgewähltenBildungseinrichtungen  durchgeführt.  Im  Projekt  sind  alle  Altersstufenvom Kindergarten bis zur Matura vertreten.Insbesondere werden im Projekt folgende Ziele verfolgt:• Kinder und Jugendliche spielerisch und projektorientiert mit neuen Technologien("Digital Fabrication") vertraut machen und neu entstehende Berufsfelderaufzeigen.• Neue Design- und Fertigungstechnologien nachhaltig in den Unterricht einbettendurch Ausbildung der PädagogInnen in "Train the Trainer" Workshops.• Modell für Kooperationen zwischen Fab Labs und Bildungseinrichtungen zuminstitutionalisierten Know-how-Transfer zwischen Schule, Wirtschaft undForschung.Das Projekt "Fab Lab @ School" ﬁndet im Schuljahr 2015/16 statt und wirddurch  "Talente  regional"  aus  dem  Förderschwerpunkt  "Talente"  desBundesministeriums  für  Verkehr,  Innovation  und  Technologie  (BMVIT)unterstützt.Stelzer/Pollak Fab Lab @ SchoolDigitale Fertigungstechnologien im Unterrichtmedienimpulse, Jg. 54, Nr. 1, 2016 22. AusgangslageIn Zukunft wird es möglich sein, seine eigenen Turnschuhe, Möbel undSchmuckstücke online zu designen, herunterzuladen und auf Knopfdruckzu fertigen. Dazu stehen digitale Produktionswerkzeuge, wie Laser Cutter,3D-Drucker  und  CNC-Fräse  zu  Verfügung.  Diese  beeinﬂussen  dieweltweite  Produktionslandschaft  und  werden  in  den  nächstenJahrzehnten immer mehr an Bedeutung gewinnen.Das Happylab ist  Österreichs erstes Fab Lab,  die  moderne Form eineroffenen Werkstatt. Interessierten stehen dort eine Reihe an Design- undFertigungsmöglichkeiten mit den entsprechenden Geräten zur Verfügung,um  eigene  Ideen  umsetzen  zu  können.  Dieses  Angebot  ist  für  einebesonders breite Zielgruppe von privaten Bastlern über viele Bereiche derKreativwirtschaft  bis  hin  zu  hochinnovativen  Technologie-Startupsattraktiv.  Im Happylab  nutzen aktuell  knapp 2.000  Mitglieder  (Tendenzstark steigend) die neuen Technologien zur Umsetzung ihrer Ideen.Die  Ausstattung  eines  Fab  Labs  mit  Maschinen  und  Werkzeugen  istweitgehend  standardisiert  und  bietet  für  erfahrene  BenutzerInnenunterschiedlichster  Fachrichtungen  (Informatik,Ingenieurswissenschaften, Architektur,  Kunst & Design,  etc.)  eine breiteBasis  zur  Realisierung  ihrer  Projektideen.  Im  Folgenden  ist  dieAusstattung des Happylab kurz zusammengefasst:• Der 3D-Drucker erstellt einen dreidimensionalen Gegenstand aus einem schnellaushärtenden Kunststoff. Das Material wird erhitzt und Schicht für Schichtaufgetragen. Als Druckmaterial kommt ABS zum Einsatz. Durch denautomatischen Aufbau einer Stützstruktur können selbst Überhänge problemlosgedruckt werden.• Der Laser Cutter kann unterschiedlichste Materialien schneiden und gravieren. Miteinem fokussierten Infrarot-Laserstrahl können feine Strukturen aus Kunststoff,Holz, Karton, Leder, Textilien und vielen anderen Materialien ausgeschnittenwerden. Außerdem können Beschriftungen, Schilder, Stempel, Gläser und vielesmehr graviert werden.• Mit dem Schneidplotter können beliebige Formen aus einer Folie ausgeschnittenwerden. Schneidplotter werden unter anderem für Wandtattoos undKlebeschriften verwendet. Forschungsanwendungen umfassen Tests mitspeziellen Antennenformen oder "wearable Technologies" mit leitenden Folien.Stelzer/Pollak Fab Lab @ SchoolDigitale Fertigungstechnologien im Unterrichtmedienimpulse, Jg. 54, Nr. 1, 2016 3• Die CNC-Fräse kann schnell und präzise 2D und 3D Objekte aus Holz, Kunststoffund Metall bearbeiten. Auch Leiterplatten können automatisiert gebohrt, gefrästund ausgeschnitten werden.• Der Elektronikarbeitsplatz ist mit Lötstationen, Labornetzteil, Oszilloskop, Infrarot-Rework-Station, etc. ausgestattet. Elektronische Schaltungen können im Happylabeinfach hergestellt werden. Nachdem die Leiterplatte belichtet, entwickelt undgeätzt wurde, kann sie mittels Lötstation oder Reﬂow-Ofen bestückt werden.Das Happylab sieht sich in Ergänzung zum schulischen und universitärenBildungssystem. Seit 2011 werden vermehrt auch Workshops für Kinderund Jugendliche angeboten.Forschung,  Technologie  und  Innovation  haben  eine  enormewirtschaftliche  Bedeutung.  Durch  einen  niederschwelligen  Zugang  zuneuen Technologien wird besonders eine junge Zielgruppe angesprochen.Diese Innovatoren der Zukunft sichern die technologische und die damitverbundene  wirtschaftliche  Entwicklung  nachhaltig  ab.  In  dertraditionellen  Ausbildung  kommt  der  praktische  Umgang  mitZukunftstechnologien häuﬁg zu kurz. Eine theoretische Ausbildung alleinschafft noch keine ausreichende Basis für innovative Anwendungen. DasAngebot  eines  offenen  Labors  ist  als  Zusatzangebot  zur  klassischenBildungslandschaft zu sehen und leistet als Bindeglied einen wertvollenBeitrag zum Lückenschluss zwischen Wirtschaft, Schule und Wissenschaft.Spannende  Wissensvermittlung  im  High-Tech-Umfeld  legt  weiters  denGrundstein  für  eine  technisch-wissenschaftliche  Berufs-  oderStudienwahl.3. Digital Fabrication in Kindergärten und SchulenFab  Labs  sind  eine  wesentliches  Element  des  sogenannten  MakerMovements.  Diese  Bewegung  basiert  darauf,  dass  mit  neuen digitalenFertigungstechnologien jeder in der Lage ist (fast) alle Ideen einfach selbstumzusetzen. Diese Entwicklung wird die Joblandschaft nachhaltig prägen.Dieses Projekt soll  den ArbeitnehmerInnen und UnternehmerInnen derZukunft Orientierung in einer sehr dynamischen Arbeitswelt geben. DieKinder und Jugendlichen der verschiedenen Bildungseinrichtungenwerden spielerisch und projektorientiert mit neuen Technologien vertrautStelzer/Pollak Fab Lab @ SchoolDigitale Fertigungstechnologien im Unterrichtmedienimpulse, Jg. 54, Nr. 1, 2016 4gemacht  und  an  entstehende  Berufe  abseits  von  Friseurin  undAutomechaniker heran geführt.4. WunderWuzzis in Kindergarten und PrimarstufeProjektpartner  für  diese  Altersgruppe  sind  der  KinderfreundeKindergarten Höchstädtplatz und die GTVS3 in Wien.In  der  jüngsten  Zielgruppe  wird  anhand  der  „WunderWuzzi“-Zahnbürstenroboter  (siehe  www.wunderwuzzi.cc)  den  Kindern  dieMöglichkeit  geben,  sich  spielerisch  mit  3D-Druckern  und  Roboternauseinander zu setzen. Im Rahmen von Workshops, die wir gemeinsammit  PädagogInnen  direkt  an  der  jeweiligen  Bildungseinrichtungdurchführen, werden die Roboterteile vor Ort am 3D-Drucker produziert,von den Kindern zusammengebaut und natürlich auch gleich ausprobiert.Das Highlight am Ende des Workshops kann entweder ein Roboter-Raceoder das gemeinsame Malen mit den Robotern sein. Die Kinder könnendie selbst gebauten Roboter natürlich behalten.5. Fab Boxen in Sekundarstufe I und IIProjektpartner für diese Altersgruppe sind das BG/BRG Purkersdorf, dieBAKIP7 – Bildungszentrum Kenyongasse und die HTBLA für Textilindustrieund EDV.Durch sogenannte Fab Boxen, die Teile der Fab Lab Ausstattung mobilmachen, wird aktiv Awareness-Building und Know-how Aufbau in einemerweiterten  Einzugsgebiet  des  Labs betrieben.  Mit  Hilfe  der  Fab  Boxkönnen  Design-  und  Produktionsworkshops  oderTechnologiepräsentation  etwa  in  Schulen,  Unternehmen  oderJugendzentren durchgeführt werden.Ein  wesentliches  Merkmal  dieser  Workshops  ist  es,  dass  dieTeilnehmerInnen am Ende ein selbst gefertigtes Werkstück in den Händenhalten. Alle nötigen Materialen für diese Workshops beﬁnden sich in denFab Boxen.Stelzer/Pollak Fab Lab @ SchoolDigitale Fertigungstechnologien im Unterrichtmedienimpulse, Jg. 54, Nr. 1, 2016 5Alle  Boxen  sollen  es  Jugendlichen  ermöglichen,  ihre  digitalen  Ideen  inreale Produkte zu verwandeln. Derzeit stehen folgende drei Fab Boxenzur Verfügung,  deren Einsatzmöglichkeiten im Unterricht  im Folgendenkurz beschrieben werden.6. Fab Box 1: "2D-Design – Entwirf und drucke dein eigenes T-Shirt Motiv"Die Fab Box rund um den Schneidplotter eignet sich besonders um denKindern und Jugendlichen die  Umwandlung von Ideen in  der  digitalenWelt in ein selbst gestaltetes Werkstück näherzubringen. Dabei werdendie Lieblingsmotive der Kinder und Jugendlichen so bearbeitet, dass siemittels  Schneidplotter  aus  bunter  Klebefolie  ausgeschnitten  werdenkönnen  und  auf  T-Shirts  oder  Einkaufstaschen  waschmaschinenfestaufgebracht werden können.Zu Beginn suchen sich die Kinder im Internet Motive, die sie gerne aufIhren  T-Shirts  hätten.  Mit  freien  Programmen,  wie  z. B.  Gimp,  werdendiese Motive so bearbeitet,  dass eine für den Vinylcutter verständlicheVektorgraﬁk-Datei entsteht. Anschließend wird dieses Motiv aus der Folieausgeschnitten.Die dafür verwendete Folie besteht aus zwei Lagen, einer Trägerfolie undder Farbfolie.  Die nicht  benötigten Teile  der Farbfolie  werden von denKindern  von  der  Trägerfolie  abgelöst.  Je  komplexer  das  Motiv,  destoaufwändiger  ist  dieser  Prozess.  Das  Motiv  wird  nun  mit  derTransferpresse  auf  das  T-Shirt  gepresst,  und  die  Kinder  halten ihrpersönlich gestaltetes T-Shirt in Händen.Für  den  Einsatz  in  der  Schule  können  die  Motive  im  Rahmen  desUnterrichtsfaches  Bildnerische  Erziehung  von  den  SchülerInnen  selbstgestaltet  werden.  Dabei  gibt  es  sowohl  die  Möglichkeit  eineHandzeichnung  einzuscannen  oder  die  Gestaltung  am  Computer  ineinem geeigneten Programm vorzunehmen. In jedem Fall aber lernen dieSchülerInnen ihre kreativen Ideen, unabhängig von ihren handwerklichenStelzer/Pollak Fab Lab @ SchoolDigitale Fertigungstechnologien im Unterrichtmedienimpulse, Jg. 54, Nr. 1, 2016 6Fähigkeiten,  umzusetzen  und  erhalten  dabei  ein  schönes  individuellgestaltetes Produkt, welches sie immer wieder reproduzieren können.7. Fab Box 2: "3D-Drucker – Mach dein Ding"Im Workshop mit dem 3D Drucker steht die Idee im Vordergrund, dass dieKinder und Jugendlichen ihr Traumhaus nicht nur zeichnen, sondern auchausdrucken  können.  Die  Zeichnung  fertigen  sie  mit  dem  ProgrammSketchUp an, welches frei erhältlich und einfach im Handling ist. Für dieVerwendung von SketchUp steht in der Fab Box eine Beschreibung derBasisfunktionen zur Verfügung. Für komplexere Anforderungen könnendie  Kinder  auf  Tutorials  im  Internet  zurückgreifen.  So  entstehenwunderschöne  3D  Zeichnungen  ihrer  Traumhäuser.  Diese  müssenlediglich  im  STL-Format  exportiert  werden,  um  für  den  3D  Druckerverständlich zu sein. Nach einer kurzen Bearbeitung, bei der die Häuserauf  der  Druckplatte  angeordnet  werden,  kann  der  Druck  Schicht  fürSchicht  beginnen.  Die  Jugendlichen  können  bei  dem  verwendetenDrucker genau zusehen, wie ihr Traumhaus aufgebaut wird.Da  der  Druck  aber  einige  Zeit  in  Anspruch  nimmt,  bleibt  Zeit,  dieTraumhäuser  während des Druckvorgangs in  SketchUp noch weiter  zuverfeinern  und  beispielsweise  Oberﬂächen  für  Wände,  Dächer  undFenster  auszuwählen.  Zum  Abschluss  halten  die  Jugendlichen  ihrTraumhaus stolz auch in Händen.In  der  Schule  bietet  sich  jede  Kombination  von  Technisch-Zeichnen,geometrisch Zeichnen oder auch Mathematik an,  um dreidimensionaleZeichnungen  auch  real  in  Händen  zu  halten.  Vorstellbar  ist  auch  dasräumliche  Vorstellungsvermögen  mit  selbst  gestalteten  Körpern  zutrainieren.8. Fab Box 3: "Drawdio – Musik aus dem Bleistift""Drawdio"  ist  ein  Kunstwort  und  setzt  sich  aus  Draw  und  Audiozusammen. Kurz, es ist ein musizierender Bleistift. Die Idee der SchaltungStelzer/Pollak Fab Lab @ SchoolDigitale Fertigungstechnologien im Unterrichtmedienimpulse, Jg. 54, Nr. 1, 2016 7stammt vom MIT und alle Informationen dazu sind frei im Netz zu ﬁnden.Das Drawdio ist ein kleiner Elektronikbausatz, der von den Kindern undJugendlichen selbst gelötet wird. Dabei kommen sie oft das erste Mal mitelektronischen Bauteilen in Berührung.Am Ende des Zusammenbaus steht die Testphase. Das Drawdio erzeugt jenach Widerstand zwischen zwei Anschlüssen unterschiedlich hohe Töne.Der Widerstand kann beispielsweise durch die Länge des Bleistiftstrichesvariiert werden. Nach kurzer Übung spielen die Kinder und Jugendlichenmit ihrem eigenen Drawdio einfache Melodien.Im Drawdio steckt aber noch mehr. Die Schaltung kann im Fach Physikmehrfach  genutzt  werden.  Die  elektrische  Leitfähigkeit  verschiedenerStoffe können die SchülerInnen mit ihrem eigenen Messgerät qualitativbestimmen. Je höher der Ton, desto besser leitet das Material.  Einfachkann auch getestet werden, ob der menschliche Körper Strom leitet.Aber  auch  zum  Thema  Schwingungen  passt  die  Schaltung  perfekt.  Eskönnen  aber  anhand  der  Schaltung  auch  einige  Bauteile  wie  derKondensator von dem Einbau vermessen werden oder deren Funktionanhand dieser Schaltung erklärt werden.9. Nachhaltigkeit und AusblickNeben  den  Tests  der  Fab  Boxen  in  einzelnen  ausgewähltenBildungseinrichtungen  ist  die  nachhaltige  Verankerung  von  modernenTechnologien, wie der digitalen Fertigung, im Unterricht ein wesentlichesProjektziel. Die Auseinandersetzung mit aktuellen Technologien direkt inder Bildungseinrichtung hat den Vorteil, dass eine möglichst breite undgesellschaftlich  repräsentative  Zielgruppe  erreicht  werden  kann,  undsomit  Kinder  und  Jugendliche  unabhängig  von  ihrer  sozialen  odergeograﬁschen Herkunft sowie ihres Geschlechts eingebunden werden.Eine  breit  angelegte  Evaluierungsphase  am  Ende  des  Projekts  inZusammenarbeit mit der Pädagogischen Hochschule Wien ermöglicht es,die tatsächlichen Anwendungsmöglichkeiten und Erfahrungen der KinderStelzer/Pollak Fab Lab @ SchoolDigitale Fertigungstechnologien im Unterrichtmedienimpulse, Jg. 54, Nr. 1, 2016 8unterschiedlichen Alters  sowie  auch von Kindern mit  unterschiedlichersozialer oder geograﬁscher Herkunft zu erfahren. Wir erwarten uns durchdiese Begleitforschung und Evaluierung wesentliche Erkenntnisse, wie derUmgang mit Fabrikationstechnologien in Zukunft attraktiv für eine breiteZielgruppe  gestaltet  und  nachhaltig  in  den  Unterricht  eingebundenwerden kann.Im Rahmen einer Begleitforschung soll anhand der Erfahrungen aus demProjekt konkret evaluiert werden,(a) inwieweit digitale Design- und Produktionsmöglichkeiten in den Ablaufder Bildungseinrichtungen integriert werden können,(b) inwieweit sie Eingang in die PädagogInnen-Ausbildung ﬁnden können,und(c) welche technischen und organisatorischen Voraussetzung dafür in denBildungseinrichtungen  geschaffen  werden  müssten  bzw.  ob  einegemeinsame  Nutzung  bestehender  Fab  Labs  durch  dieBildungseinrichtungen sinnvoll wäre.Diese  Evaluierung  ist  derzeit  im  Gange  und  wird  im  Sommer  2016abgeschlossen werden.Stelzer/Pollak Fab Lab @ SchoolDigitale Fertigungstechnologien im Unterrichtmedienimpulse, Jg. 54, Nr. 1, 2016 9

Fab Lab @ School: Digitale Fertigungstechnologien im Unterricht

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Fab Lab @ School: Digitale Fertigungstechnologien im Unterricht

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