Der selbstgebaute 3D-Scanner mit Smartphone & Co. (Handbuch Making-Aktivitäten)

3D-Scan-Verfahren sind oft sehr teuer. In diesem Projekt für kleine Gruppen werden aus Materialien im Haushalt, dem Smartphone und einer Scan-App ein 3D-Scanner gebaut, mit dem 3D-Druckdateien erstellt werden können.

Setting Arbeit mit einer kleineren Gruppe von Kindern in der offenen Werkstatt oder Repaircafé, alternativ im Rahmen der Computer AG oder Kunst und Foto AG der Schule
Dauer Inkl. der Erstellung 3D-Druckdateien vier Doppelstunden oder zwei Projekttage
Zielgruppe Für Kinder ab 10 Jahre und Teams von 2 bis 4 Kinder. Die Software ist auf Englisch, jedoch mit vielen Video-Tutorials und die Bedienung ist leicht zu erlernen. Kinder ab 8 Jahren können beim Fotografieren eingebunden werden.
Zielsetzung Die Kinder lernen aus alten Sachen etwas Neues zu gestalten. Es ist nur wenig handwerkliches Geschick gefordert, doch für manche Kinder ist dies die erste Erfahrung etwas Eigenes zu schaffen, was die Gruppe gut verwenden kann. Zudem werden Prinzipien des 3D-Scannens vermittelt.
Notwendige Ausstattung
  • Für den Bau des 3D-Scanners: einen Werkraum / Kunstraum , Schrauben, Schraubenschlüssel, Ausstattung: Flügelschrauben, Holz ggf. Teile vom Sperrmüll oder Flohmarkt, Akku-Bohrer/-Schrauber
  • Für das Anfertigen der 3D-Scans und -Modelle: Smartphone mit der App 123D Catch, für die Nachbearbeitung PC, LAN oder WLAN mit der Anwendung 123D Catch, kleinere Modelle lassen sich auch über das Smartphone direkt erstellen.
Aufwand Die Scanvorrichtung ist innerhalb von 2 Stunden zusammengebaut. Die Aufgaben können untereinander aufgeteilt werden. Die meiste Zeit benötigt die Beschaffung der Materialien für den Bau der Scan-Vorrichtung. Beim Scannen selbst ist zu beachten, dass der Computer für die Berechnung des 3D-Modells bis zu 20 Minuten benötigen kann.

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Vorbereitung

Beim Bau der Scan-Vorrichtung können die Kinder mehr über Upcycling erfahren und überlegen, welche Materialien sie für die Scan-Vorrichtung beisteuern können. In den Kellern der Eltern, auf Flohmärkte und im Sperrmüll sind viele Sachen zu gebrauchen. Bretter, Stangen, alte Stehlampen usw. oder mit dem Abfallentsorger der Region sprechen.

Für das Scannen selbst wird ein je Team ein Smartphone mit der App 123D Catch benötigt sowie ggf. ein Computer (WLAN) zur Nachbereitung der 3D-Modelle.

Zur Vorbereitung des Scannens mit dem Smartphone sollte geprüft werden, ob die Dateibezeichnung der Bilder standardmäßig in der Reihenfolge der Aufnahmen erfolgt, wie man die „Schärfe“ einstellt (einmal fokussieren), wie man den Autofokus deaktiviert und wie man ggf. den Blitz ausschaltet. Betreuer/innen und/oder die Kinder sollten die PC-Software bzw. die App (gibt es für Android und iPhone) „123dapp“ herunterladen bzw. installieren und sich die Video-Tutorials dazu anschauen. Auch wenn sie kein Englisch können, sagen Bilder mehr als 1000 Worte.

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Ablauf

Im ersten Teil des Projekts wird der 3D-Scan-Vorrichtung gebaut. Mit der Scan-Vorrichtung kann man optimal ein Smartphone oder die Kamera zum Objekt positionieren.

Für unsere 3D-Scan-Vorrichtung haben wir einen Drehteller von Ikea umgebaut (Kosten 5,99 €): Dafür haben wir den Teller umgedreht und den rotierenden Schwenkarm befestigt, in diesem Beispiel war es eine alte Regalstange.

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Andere Lösungen sind jedoch ebenso denkbar, z.B. eine Konstruktion aus einer alte Stehlampe und einer Bürolampe.

Wenn eine 3D-Scan-Vorrichtung fertig (oder bereits vorhanden) ist, sollte auf der oberen Platte eine Zeitung mit Text und Bildern verklebt werden. Daran orientiert sich die Software und kann die eingelesenen Bilder zu einer 3D-Datei umwandeln.

Beim Scannen ist Teamarbeit gefordert, zwei Kinder scannen ihr Modell, das sie in 3D auf dem PC haben möchten. Im Anschluss bearbeiten sie es am PC weiter, oder per App auf ihrem Smartphone. Danach kann ein weiteres Team mit den Scans beginnen. Das Scannen selbst geht recht schnell, so dass es keine langen Wartezeiten beim Scannen selbst gibt. Engpässe sind ggf. eher die Geräte (Smartphone, PC).

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Für das Scannen selbst sollte der Raum keine große Fensterfläche oder viele Spiegel haben (wegen der Spiegelungen) und die selbstgebaute Scanvorrichtung. Für die Nachbearbeitung PC, LAN oder WLAN. Kleinere Modelle lassen sich auch über das Smartphone direkt erstellen.

Um später in 3D zu scannen sind mindestens 2 Scan-Vorrichtungen pro Klasse von Vorteil.

Das Folgeprojekt ist das Scannen in 3D mit der App 123D Catch. Die Kinder lernen in kleinen Teams den Umgang mit dem Smartphone oder ggf. auch der digitalen Kamera (Autofokus und Blitzlicht ausstellen). Es müssen mindestens 20 Fotos in der Frontansicht geschossen werden, also müssen sie den Winkel (360°/20 Bilder) bestimmen, den der Schwenkarm gedreht werden muss, um das nächste Bild aufzunehmen. Das gleiche gilt für die Ansicht von schräg oben. Danach können die Fotos auf einem PC übertragen und die Reihenfolge überprüfen werden. In dieser Zeit können zwei weitere Kinder ihr Modell abfotografieren.

Die Fotos, je Modell, sind mit einer 3D-Scan-Vorrichtung innerhalb von 20 Minuten erstellt. Die Kinder können sich mit Kreppband ihren „Verdrehwinkel“ an der Vorrichtung aufkleben, damit sie die richtige Reihenfolge einhalten, auch wenn einmal eine Aufnahme missglückt.

Der meiste Aufwand ist am PC zu leisten. 40 Bilder werden online zu einem 3D-Modell berechnet, dies kann auch über 20 Minuten dauern. Je besser die Aufnahmen, desto schneller geht es.

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Mögliche Varianten und Ergänzungen

Es gibt eine Vielzahl von Folgeprojekte, die einfachste Art und Weise die eingescannten Modelle weiterzuverarbeiten ist, die erzeugten *.stl Druckdatei in dem online 3D-CAD Programm „Tinkercad“ weiterzuverarbeiten. Zudem kann auch mit Blender oder Sculptris gearbeitet werden (siehe Links am Ende der Beschreibung)

Wenn im Kunstunterricht eigene Modelle erstellt werden, können diese ebenso in 3D einscannen. Auch Statuen, Büsten und Hausfassaden im Wohnort oder Museum kann man mit der App einscannen. Die eigene Stadt kann so in 3D gedruckt werden.

Für die freihändige Kameraführung ist die Übung mit der 3D-Scan-Vorrichtung jedoch sehr wichtig und hilfreich – ein Start mit dem freihändigen Scannen ist nicht zu empfehlen.

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Tipps und Tricks

Für den Smartphone-Halter kann man eine übliche KFZ Halterung nehmen, die man ab 8,- € bekommt oder man bastelt sie sich aus Restholz.

Auf der Platte des Scan-Vorrichtung sollte unbedingt eine alte Zeitung verklebt sein, da jede Software sich an den Zeilen und Bildern orientiert.

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Raum für kreatives Gestalten

Besonders wenn man alte Sachen zum neuen Leben erweckt, setzt man einen konstruktiven Prozess in Gang: Bei dem Bau des 3D-Scanners ist Kreativität gefragt, wenn es nur eingeschränkte Auswahl an Materialien gibt und auf den Neukauf, z.B. von der Drehscheibe oder dem Smartphone-Halter für das Auto, verzichtet werden soll. Auch bei der Wahl der gescannten Gegenstände gibt es zahlreiche Möglichkeiten und Ideen. Wenn die Scan-Vorrichtung als Kamera-Stativ für Trickfilme u.a. genutzt wird, ist zudem viel Gestaltungsraum frei.

Natürlich können die eingescannten 3D-Modelle mit Hilfe der 3D-Werkzeuge auch verändert werden!

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Weitere Materialien dazu

Technik.Kids ist eine private Initiative, die Kinder ab 5 Jahre ehrenamtlich fördert. Wir sind Maker und aktiv im Repaircafe. Erfahrungsberichte gibt es hier: http://technik-kids.blogspot.de/ oder via Technik.Kids@gmail.com

Die App bzw. Software fürs Scannen: http://www.123dapp.com/catch

Ggf. zur Erweiterung mögliche Werkzeuge zur Erstellung von 3D-Modellen


cover_handbuch_klein Dieser Beitrag ist ein Ausschnitt aus dem Buch „Making-Aktivitäten mit Kindern und Jugendlichen. Handbuch zum kreativen digitalen Gestalten“ (herausgegeben von Sandra Schön, Martin Ebner und Kristin Narr, März 2016). Das Buch steht seit 1.3.16 komplett als PDF offen lizenziert zur Verfügung (http://bit.do/handbuch) und ist auch als Printausgabe im Buchhandel erhältlich (ISBN 9783739236582). Das Handbuch entstand im Rahmen einer Kooperation des BIMS e.V., der Technischen Universität Graz, von Kristin-Narr.de, des Medienpädagogik Praxisblog, des fsm e.V. und seinem Projekt „Medien in die Schule“ sowie mit Unterstützung der HIT-Stiftung.

Dieser Artikel steht unter der CC BY 3.0 Creative Commons Namensnennung 3.0 international . Der Name des Autors soll wie folgt genannt werden: Michael Tillmann für medienpaedagogik-praxis.de

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