Bischof-Neumann-Schule

3-D-Druckerwettbewerb der Königsteiner Gymnasien entschieden

Am vergangenen Mittwoch nachmittag überreichte Wilfried Schäfer, amtierender Präsident des Rotary Club Bad Soden-Königstein, der Bischof-Neumann-Schule in ihrem Silentium einen 3-D-Drucker, den sie im Wettbewerb der drei Königsteiner Gymnasien gewonnen hatte. Die eigentlichen Sieger sind ein Schülerteam, Emily Rathke, Ragne Kling, Leonhard Loch und Maximilian Severiens. Denn sie haben mit dem Drucker ein anspruchsvolles Vorhaben ins Werk gesetzt, die Nachbildung der Burgruine, der Kollegskirche an der BNS und des alten Königsteiner Rathauses, als Ensemble in einer Art Schneekugel angeordnet. Die auch mit unabhängigen Fachleuten, u.a. von der Frankfurt University of Applied Sciences, besetzte Jury bewertete den Detailreichtum der Nachbildung und die Feinheit der Druckausführung bei insgesamt durch die Gebäudestrukturen sehr unterschiedlichen Konstruktionsanforderungen als besonders positiv. Mit dem Siegerteam freuten sich Barbara Weber, stellvertretende Direktorin der BNS, Regina Neusser und Heike Wölfel, die an der BNS die Fächer Mathematik, Physik und Kunst unterrichten und die Projektarbeit betreut haben. Während Leonhard Loch, einen der Schüler, die technisch-physikalische Seite faszinierte und zum Mitmachen reizte, fand Emily Rathke die kreativ-gestalterische Aufgabe spannend. „Aber über dieses Projekt habe ich auch einen besseren Zugang zur Physik gefunden“, gab sie zu. Das ist sogar mehr, als der Rotary Club mit der Initiative angestrebt hatte. Eigentlich geht es darum, die Digitalisierung voranzubringen und jungen Leuten schon früh einen praktischen Zugang zu den Hilfsmitteln zu verschaffen. Im Rahmen einer mehrjährigen Förderinitiative stellt der Rotary Club für diesen und folgende Wettbewerbe insgesamt etwa € 20.000 zur Verfügung. Dass Schüler den Unterricht dadurch auch interdisziplinär erleben, ist ein schöner Nebeneffekt, der dem wahren Leben sehr nahe kommt. Die nächste Wettbewerbsrunde startet nach den Herbstferien. Im nächsten Sommer soll dann wieder ein Siegerteam gekürt werden.

„Königsteiner Schneekugel“
Als wir von dem 3D Projekt erfuhren und hörten, dass wir dabei sein können, machten wir uns sofort gemeinsam und mit Begeisterung an das Sammeln von Ideen. Wir hatten die verschiedensten Vorschläge, was wir mit dem Drucker bauen könnten. Hierzu kam uns unter anderem die Konstruktion einer Drohne in den Kopf. Allerdings setzte sich die Idee, Königstein zu repräsentieren, letztendlich durch. Bei der Gebäudeauswahl waren wir uns schnell einig, wir wollten die Königsteiner Burg, das alte Rathaus sowie die Kollegskirche der BNS mithilfe des Druckers kreieren.
Nachdem wir unsere Pläne zu Papier gebracht hatten, investierten wir fortan fast jede freie Minute in das Projekt, um das bestmögliche Ergebnis erzielen zu können. Da noch niemand von uns mit einer CAD Software gearbeitet und programmiert hatte, stand das Erlernen des Programms an erster Stelle. Tutorials wurden geschaut, erste einfache Gebäude programmiert. Mit zunehmender Erfahrung wagten wir uns an immer aufwändigere Formen und Konstruktionen, bis wir schließlich die Gebäude selbst in Angriff nahen.
Gespannt warteten wir auf den 3D Drucker, um erste Versuche zu starten. Leider stellte sich heraus, dass die Druckköpfe defekt waren und wir uns bis nach der Reparatur gedulden musste. Auch Corona machte uns zweimal einen Strich durch die Rechnung. Wir hatten uns gerade gut eingearbeitet und erste Erfolge erzielt, kam der erste Lockdown, der Drucker wurde wieder abgeholt. 2 Wochen vor Weihnachten starteten wir in die zweite Runde, dann überraschte uns ein zweiter sehr lange Lockdown. Nach jeder Corona bedingten Pause mussten wir uns wieder neu mit dem Projekt auseinandersetzen, auch stellte uns der Drucker immer mal wieder vor ein paar technische Hürden, jedoch führten uns etwas Geduld und viel Zuversicht immer gut zum Ziel. Die wachsenden Erfahrungen während der Projektzeit erleichterten uns ebenfalls den Umgang mit dem Drucker, sodass es schließlich immer besser lief. Letztendlich konnten wir doch noch unser Werk vor den Sommerferien vollenden…
Nun zu den einzelnen Gebäuden:
Das Konstruieren der Königsteiner Burg in Blender stellte sich als schwierig heraus, vor allem aufgrund der verschiedenen ungleichmäßigen Formen und den daraus resultierenden Überschneidungen, die für einen sauberen Druck auszugleichen waren. Häufig waren mehrere Anläufe nötig, um den richtigen Weg der Umsetzung zu finden. Auch die vielen Details und das Ermitteln der Verhältnisse der einzelnen Bestandteile zueinander, wie die Dicke der Wände, die Untertunnelungen und die Position und Tiefe der Fenster und Türen zueinander war eine Schwierigkeit, die es zu meistern galt. Nach der Fertigstellung des 3D-Modells in Blender und Konvertieren in eine Druckdatei mit Hilfe der Slicer-Software mussten wir zu unserem Bedauern feststellen, dass die Burg so nicht druckbar war, vermutlich aufgrund von offenen Flächen und Kanten, die vorher nicht erkennbar waren.
Auch der Versuch, das Modell in Blender zu reparieren, blieb erfolglos und erst nach dem dritten Neuaufbau der Burg hatten wir es geschafft; wir teilten sie in drei Druckeinheiten auf, mit der passenden Skalierung und der Druck war im Gange.
In der Zwischenzeit versuchten wir uns an Männchen, die nach dem ursprünglichen Gedanken die komplette Konstruktion unserer Werke tragen sollten. Mithilfe von Tutorials und dem Nutzen verschiedener Modifikationen in Blender schafften wir es, einen beinahe realistischen Menschen zu modellieren. Allerdings war der Druck aus unerklärlichen Gründen in einer größeren Skalierung nicht möglich, auch nach mehreren Anläufen und dem Ausprobieren alternativer Haltungen des Männchens. So mussten wir die ursprüngliche Idee, Königstein auf Händen zu tragen, aus Zeitgründen leider aufgeben.
Neben der Burg war das Rathaus das anspruchsvollste Modell, das wir kreiert haben. Insbesondere den Aspekt der Fachwerkverkleidung stellte sich als besonders knifflig heraus.
Vor allem aber machte es uns Spaß, die Funktionen von Blender umfassend kennen zu lernen und nach dem Trial and Error Prinzip komplexe Strukturen umzusetzen. Das Verbinden einzelner Punkte zu Flächen war ermüdend, um so zufriedenstellender war das Endergebnis, als wir das Modell endlich drucken konnten, wobei keine Schwierigkeiten auftraten. Unter Zeitdruck wagten wir uns an die Kirche heran, wobei wir uns dem Mirroring bedienten. Wir modellierten die eine Hälfte und spiegelten sie dann. Der Kirchturm stellte sich als einfachste Aufgabe heraus, nur der richtige Maßstab war zu beachten.
Nun brauchten wir neue Ideen, wie wir die Gebäude ins rechte Licht rücken können. Im Laufe der Produktionsphase hat sich die Anordnung der Gebäude jedoch noch einige Male verändert, bis wir mit dem finalen Ergebnis schließlich zufrieden waren.
Das Modell an sich besteht aus drei verschieden hohen Ebenen, auf der sich jeweils ein Gebäude befindet. Dabei haben wir, was die Höhen betrifft, versucht, uns so gut wie möglich an der Realität zu orientieren. Dennoch sind die Gebäude nicht maßstabsgetreu angeordnet, da die Größenunterschiede sonst zu stark wären. Die Burg ist aufgrund dessen, dass sie in der Realität auch auf einem Berg steht, auf der höchsten Ebene platziert. Die Kollegskirche steht auf der mittleren Ebene, da der Glaube an unserer Schule im Mittelpunkt steht. Auf der dritten Ebene steht dagegen das alte Rathaus.
Um dem Ganzen noch ein bisschen mehr Leben einzuhauchen, haben wir Straßenlaternen, die auch leuchten können, angebracht. Allerdings war die Verkabelung dieser durch die verschiedenen Platten und Spannungsanforderungen der Lampen aufwendig. Nun können die Lampen über einen Schalter gesteuert werden, während der Strom von einer „versteckten“ Batterie ausgeht.
Auch bei der „Umhüllung“ des Projekts mit einer Plexiglaskugel haben wir uns etwas gedacht. Diese ist nämlich einerseits dazu da, das Projekt zu schützen, andererseits verleiht sie dem Werk noch Ausdruck und erinnert dabei an das Modell einer Schneekugel: 
unsere „Königsteiner Schneekugel“!

Emily Rathke, Ragne Kling, Leonhard Loch und Maximilian Severiens