Lehrkräfte können 3D-Druck sinnvoll und kostengünstig in ihren Unterricht einbringen, um einen modernen, ansprechenden und kompetenzorientierten Physikunterricht zu realisieren. Zu den Entwicklungen des IDP gehören z.B.
Haptische Modelle zur Atom und Quantenphysik
Die semi-empirische Massenformel ist ein phänomenologisches Modell, das nukleare Bindungsenergien mit hoher Genauigkeit beschreibt. Wir haben verschiedene Realisierungen und Anwendungen dieses Modells auf Basis von 3D-Druck und Computergrafik entwickelt. Ein zentraler neuer Beitrag ist nicht nur eine Visualisierung der Energielandschaft, die die semi-empirische Massenformel liefert, sondern auch ein Vergleich mit tatsächlichen experimentellen Daten. Unsere Visualisierung der Differenzenergielandschaft weist Grenzen des phänomenologischen Modells auf und zeigt gleichzeitig die besondere Bedeutung der sogenannten magischen Zahlen, die viel später als das Tropfenmodell innerhalb des anspruchsvolleren Schalenmodells eingeführt wurden. Mehr Infos dazu unter https://physikkommunizieren.de/semf-3dvideo/
Luftkissenscheiben für Low-Cost-Kinematik-Experimente
Experimente zur Kinematik sind fester Bestandteil von Physikunterricht. Oftmals werden hierfür aber laute und unhandliche Luftkissenbahnen als Demonstrationsexperiment verwendet. Im Artikel „Mechanik pur: Luftkissen-Experimente ohne Kompressor“ beschreiben Kai Müller und Rudolf Müller einfache Luftkissen-Experimente ohne Kompressor und somit ohne störende Geräuschkulisse mit einer Luftkissenscheibe aus Aluminium. Hierbei erzeugt ein Luftballon das nötige Luftpolster unter der Scheibe. Solch eine Luftkissenscheibe kann auch recht einfach und günstig mit Hilfe eines 3D-Druckers hergestellt werden. Mehr Infos dazu unter: https://physikkommunizieren.de/3d-druck/luftkissenscheibe-aus-dem-3d-drucker/
Flaschenzugset aus dem 3D-Drucker
Flaschenzüge sind fester Bestandteil des Kernlehrplans. An vielen Schulen ist das Material aber in die Jahre gekommen, knapp oder nicht für die Tafel geeignet. Der Hier vorgestellte Flaschenzug kann günstig aus dem 3D-Drucker hergestellt und flexibel zusammengesetzt werden. Dafür gibt es Rollen und Backen in unterschiedlichen Größen und dazu passende Verbinder und Haken. Mehr Infos dazu unter: https://physikkommunizieren.de/3d-druck/flaschenzug/
Kundt’sche Röhre aus dem 3D-Drucker
Das Kundtsche Rohr oder Kundtsche Staubrohr ist ein beliebtes und klassisches Schulexperiment, bei dem stehende Schallwellen in einem Glasrohr sichtbar gemacht werden. Feines Pulver wird in den Bereichen hoher Schallschnelle aufgewirbelt, sodass aus dem sich ergebenden Muster auf die Wellenlänge der Schallwellen geschlossen werden kann. So kann „das Unsichtbare” sichtbar gemacht werden.
Wir stellen eine leise und günstige Alternative zum klassischen Aufbau vor, die mit 3D-gedruckten Bauteilen und einfach zu beschaffenden Ultraschallsendern selber hergestellt werden kann. Diese Vorteile ermöglichen insbesondere den Einsatz als Schülerexperiment. Mehr Infos dazu unter: https://physikkommunizieren.de/3d-druck/3d-printed-kundts-tube/
Lehrbuch 3D-Druck für Schule und Hochschule
In dem Buch “3D-Druck für Schule und Hochschule” stellen Alexander Pusch und Nils Haverkamp Möglichkeiten vor, wie sich 3D-Druck in den naturwissenschaftlichen Unterricht integrieren lässt und beschreiben die Konstruktion von Experimentiermaterial anhand verschiedener Best-Practice-Beispiele. Das Buch ist über Springer ab sofort verfügbar: https://link.springer.com/book/10.1007/978-3-662-64807-0
