Eine leuchtende Idee
Die Achtklässlerin Amelie Weiland hat genaue Vorstellungen davon, wie ihre Wunschlampe aussehen soll: ein Fliegenpilz, der von innen erstrahlt. Auf einem schmalen Stiel soll dafür ein breiter roter Hut mit vielen Löchern sitzen. Anstelle der weißen Punkte des Vorbilds treten helle Lichtstrahlen. Das Kabel für die Stromzufuhr wird im inneren des Stiels versteckt. Konzentriert arbeitet sie dafür im FabLab der Universität Konstanz am Computerbildschirm und verbessert das digitale 3D-Modell. „Der erste Druckversuch wurde leider nichts. Die Kappe des Hutes ist beim Druckprozess einfach vom Modell gerutscht“, erklärt sie. Nach ein paar Überlegungen zusammen mit ihrem Lehrer hat sie eine Lösung für das Problem gefunden und wenige Minuten später den neuen Entwurf an den 3D-Drucker gesendet. Schicht für Schicht baut dieser nun ein neues Modell aus biobasiertem Kunststoff auf.
© Universität KonstanzAmelie Weiland mit der Kappe ihrer Fliegenpilzlampe.
Amelies Fliegenpilz ist eine von vielen kreativen Lampen, die aktuell im FabLab entstehen. 24 SchülerInnen des Konstanzer Heinrich-Suso-Gymnasiums bearbeiten eigene Ideen und setzen diese selbst in die Praxis um. Möglich wird das durch die enge Zusammenarbeit ihres Lehrers Martin Reichenberger mit Manuel Bernhardt, dem Leiter des FabLab. „Die Idee kam mir, als ich den KI Maker Space in Tübingen besucht habe. Den praktischen Ansatz wollte ich den Schülerinnen und Schülern unseres NwT-Bereichs auch bieten“, sagt Reichenberger. NwT ist die Abkürzung für „Naturwissenschaft und Technik“, ein Profilbereich, der ab der 8. Klasse gewählt werden kann. SchülerInnen, die sich für diese Spezialisierung entscheiden, haben ein starkes Interesse an naturwissenschaftlichen Themen und gehen gerne technischen Funktionen auf den Grund.
Nach ein wenig Recherche hat Reichenberger herausgefunden, dass die Universität Konstanz genau die Infrastruktur bietet, die er für sein Projekt braucht. Im Mai 2023 hat hier als Teil des forum.konstanz im Rahmen der Exzellenzstrategie der Universität das Fabrication Laboratory, kurz FabLab, eröffnet.
Die Realisierung wurde durch die Unterstützung der Dr. K. H. Eberle Stiftung ermöglicht. Als offene Werkstatt bietet das FabLab allen Interessierten die Möglichkeit, verschiedene Fertigungsmaschinen auszuprobieren und eigene Ideen umzusetzen. Die Bandbreite der zur Verfügung stehenden Optionen reicht von der gut ausgestatteten Werkbank über Näh- und CNC-Stickmaschinen bis hin zu mehreren 3D-Druckern, Lötplätzen sowie Schneide- und Fräsmaschinen. Der Fantasie sind also kaum Grenzen gesetzt. Den Möglichkeiten der Schülerinnen und Schüler im Rahmen des Projekts hingegen schon.
„Wir sind über das Winterhalbjahr verteilt insgesamt acht Mal auf dem Campus. Immer für rund eine Schul-Doppelstunde. Dazu kommen Lerneinheiten in unseren Klassenräumen. Das Projekt muss also einen Rahmen haben, der für die Teilnehmenden in diesem Zeitraum zu bewältigen ist. Die Lampen verbinden das Konstruieren mit einer CAD-Software, das Produzieren mit dem 3D-Drucker und das KI gestützte Programmieren. So kann zeitgemäßer Unterricht aussehen.“
Martin Reichenberger, Lehrer am Konstanzer Heinrich-Suso-Gymnasium
Genug Raum für individuelle Ideen gibt es auch in diesem Bereich. Während Amelies Pilzlampe vor allem durch die raffinierte Form auffällt, liegt das Aufwändige von Felix Gildemeisters und Leonas Wolfs Gemeinschaftsprojekt vor allem im Innern. Auch sie haben zunächst ein 3D-Modell gedruckt: ein gleichmäßiges Pentagon mit viel Platz für LEDs im Innern. Mithilfe von Künstlicher Intelligenz erarbeiten sie nun am Laptop eine Programmierung, die eine gezielte Sprachsteuerung der montierten Leuchtdioden ermöglichen soll. Einen Tisch weiter entsteht das Modell eines U-Bootes, das im Licht erstrahlen soll. „Die Schülerinnen und Schüler dürfen selbst aussuchen, wie ihre Lampe einmal aussehen und funktionieren soll. Manche legen dabei einen größeren Fokus auf das Design, andere tüfteln lieber an technischen Details. Das ist das Schöne an so einem Projekt: Dass sich bis zu einem gewissen Grad jeder aussuchen kann, was ihn am meisten interessiert“, sagt Reichenberger.
Manuel Bernhardt und die Mitarbeitenden im FabLab unterstützen vor allem bei der praktischen Umsetzung. „Wir zeigen den Schülerinnen und Schülern, wie sie mit den Geräten umgehen und wie sie von der Idee zum realen Objekt kommen“, erklärt Bernhardt. „Im Rahmen ihres Projekts können sie sich dann in ihrer Zeit im FabLab frei aussuchen, woran sie weiterarbeiten wollen. Manchmal müssen noch Modelle am PC verfeinert und ausgedruckt werden, ein anderes Mal wird am Einbau der Leuchtmittel gearbeitet. Oft passiert auch alles parallel, so wie heute.“
Im FabLab der Universität Konstanz tüfteln die Schülerinnen und Schüler des Suso-Gymnasiums gemeinsam mit ihrem Lehrer Martin Reichenberger an verschiedenen Lampen. (SchülerInnen im Bild, v.l.n.r.: Wendelin Sailer, Amelie Weiland, Felix Tille, Leonas Wolf)
Schüler Felix Tille (m.) arbeitet an einer Lampe in Form eines U-Boots. Manuel Bernhardt (r.), Leiter des FabLabs, unterstützt ihn dabei.
Am Computer entwickelt Amelie Weiland das Modell ihrer Fliegenpilz-Lampe weiter, um es dann am 3D-Drucker zu realisieren.
Lehrer Martin Reichenberger (l.) zeigt dem Schüler Felix Tille (r.), wie er sein U-Boot-Modell an einem der 3D-Drucker des FabLabs Wirklichkeit werden lässt.
Doch nicht nur das technische Vorgehen wird vermittelt. „Nicht immer funktioniert alles auf Anhieb so, wie sie sich das vorstellen. Dann müssen die Schülerinnen und Schüler herausfinden, woran es lag, aus dem lernen, was vielleicht nicht gut gelaufen ist und ihr Vorhaben weiterentwickeln. Der normale Unterricht bietet dafür oft kaum Raum. Da wird meist nach dem ersten Versuch abgebrochen, der Rest vielleicht noch besprochen, aber die Jugendlichen können selten aus ihren eigenen Fehlversuchen selbst eine Lösung entwickeln“, so Reichenberger. So wie bei Amelies Fliegenpilz, der vom Drucker Schicht für Schicht weiter aufgebaut wird. Ob dieses Mal alles hält, wird sie jedoch erst bei Ihrem nächsten Besuch erfahren. Die Unterrichtseinheit ist zu Ende, doch die Drucker surren weiter. „Es dauert oft mehrere Stunden, bis ein Modell fertig gedruckt ist. Wir behalten hier im FabLab alles im Blick und bewahren die fertigen Modelle bis zum nächsten Besuch auf“, sagt Bernhardt. Und dann ist die Spannung groß: Ist das Lampenmodell dieses Mal so, wie vorgestellt? Kann endlich die Elektronik eingebaut werden? Zu Tüfteln gibt es im FabLab auf jeden Fall immer etwas.