教育における積層造形：UMass Amherst ADDFab

Dave Folletteは、UMass AmherstのADDFab（Advanced Digital Design and Fabrication Core Facility）施設の責任者です。

アディティブマニュファクチャリング業界は過去10年間で劇的に変化し、教育におけるアディティブも変化しています。現在、私自身の子供を含む学生は、小学校の早い段階で3Dプリントにさらされています。ただし、ほとんどの初期の教育機会は、学生と消費者向けプリンターを結び付けます。私の目標は、3D印刷の産業レベルの製造能力を学生と共有して、学生がそれを現実の世界に適用する方法を学び、添加剤の商業的応用を理解できるようにすることです。

ますます多くの企業が生産に添加剤を使用しており、世界中で3Dプリンターがおもちゃだけのものではないことを理解し始めているので、私たちは学生に高生産のプリンターを実際に体験できる施設の建設に取り組んできました。高品質の工業用グレードの部品。

私は、UMassAmherstのLifeScienceLabsでAdvancedDigital Design and Fabrication Core Facility（ADDFab）を運営しています。 ADDFabは、複数のプリンターとプリンター技術を備えた完全なデジタル設計および付加製造ラボです。

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ADDFabのプリンタのほとんどは、学部生のスタッフ、または研究を行っている大学院生によって操作されています。プリンタはすべて、マサチューセッツ州のライフサイエンス評議会（MLSC）からの助成金で購入されました。私たちは特定のプリンターメーカーとは関係がなく、さまざまな企業や組織と協力して、さらなる付加的な教育とテクノロジーを提供しています。

ハイエンド3Dプリンターの研究室には幅広い可能性があるため、私たちは3つの主要な分野に注力しようとしています。

優れた部品の設計と印刷

私たちの最も一般的なサービスは、工業用グレードの部品を設計および印刷することです。ナイロン-12、ステンレス鋼、繊維強化ポリマー、UV硬化ブレンド材料など、さまざまな3D印刷材料を使用しています。このように多種多様なオプションを使用することで、キャンパス内およびローカルエリアでのほぼすべての積層造形のニーズを満たすことができます。

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プリンタのラインナップには、Markforged OnyxOneとMarkTwoが含まれます。ラボに参加して、5つの異なるソフトウェアインターフェイスを使用して各プリンターを操作したときは、目を見張るものがありました。 MarkforgedのWebベースのEigerは、私のお気に入りです。 Markforgedプリンターについて私が本当に気に入っているもう一つの点は、「ウォームアップ」して、非常にすばやく印刷を開始することです。他のプリンタでは、セットアップ手順が複雑であるか、ヘッドをウォームアップしたり、ボリュームやトレイを作成したりするのに何時間もかかります。これにより、ラピッドプロトタイピングに最適なプリンターになります。操作も簡単なので、Markforgedプリンターを自分で使用する幅広い学生に快適です。したがって、午前2時にプロジェクトに取り組みたい場合は、数時間で部品のプロトタイプを作成でき、必要はありません。私を待つために。

アディティブマニュファクチャリングの研究

ADDFabの2番目の重点分野は、積層造形の基礎研究であり、一般に2つのカテゴリに分類されます。 1つ目は、材料、通常は金属に焦点を当てて、3D印刷に最適な新しい合金を決定します。従来の金属合金は他の製造プロセス用に最適化されていたので、積層造形プロセス用に合金を最適化するとしたらどうでしょうか？

2番目の研究分野は、新しい形状の印刷です。格子はこの研究の主要な焦点であり、非常に多くの異なる概念が検討されています。私たちの貢献は、企業が利用可能なプリンター技術を使用して必要な形状を取得する方法を理解できるようにすることです。この作品は科学と芸術の両方であり、通常、完璧なプリントを得るためにいくつかのトリックを開発する必要があります。

教える

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ADDFabの3番目の主要な焦点は、教えることです。アディティブマニュファクチャリングに関する学部および大学院のクラスをサポートし、これらの機械の使用方法を学生に示します。私自身エンジニアとして、部品を設計する際には製造プロセスを理解することが不可欠だと思います。学生が市販の積層造形ツールの機能（および制限）を理解できるように支援したいと思います。

また、業界の聴衆を対象とした実践的なワークショップを主導し、これらのハイエンドプリンターの使用に関する実践的な経験を提供します。私たちはしばしば学生にクラスの一部を広範囲に手伝ってもらい、業界のメンバーとつながる機会を提供します。 ADDFabの卒業生の大部分は、彼らの経験を活用し、添加剤業界で働き続けています。

最近のADDFabプロジェクト

COVID-19のパンデミックの間、ADDFabによる地元企業の支援は継続されました。最近、私たちはオープンソースレスピレータープロジェクトと協力して、COVID-19パンデミックを支援するために大量生産および再利用できるレスピレーターを開発しました。これらのレスピレーターの金型キャビティ、面モデル、およびさまざまなコンポーネントのプロトタイプ作成を支援しました。このプロジェクトでは、学生スタッフがすべてのプリンターを実行し、3Dプリントパーツを納品しました。

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学術面では、最近、コンピューターサイエンスの研究プロジェクト用に非電子センサーを作成するという任務を負いました。外出禁止令が発効したとき、私はMarkforged Onyx OneとMakerbotを家に持ち帰り、キャンパスでの時間を短縮することができました。 2つの組み合わせはうまくいきました。 Markforged Onyxの素材は優れていましたが、PLAがちょうどいい剛性であったため、必要なひげぜんまいには十分な弾力性がありませんでした。パーツの一般的な品質と仕上げにはMarkforgedを使用しましたが、両方のプリンターがないとプロジェクトを完了できませんでした。

ADDFabの未来

私がしなければならない学生の募集が少ないことを考えると、私はいつも驚いています。多くの学生が私を自分で見つけてラボに参加したいと思っています。彼らは皆、添加剤に本当に興味があり、関与したいと思っており、添加剤が製造の未来であることを知っています。私たちの目標は、学生、キャンパス、コミュニティに3Dプリントでできる素晴らしいことを示すことです。もちろん、私たちは人々に素晴らしい部品を提供し、研究を進め、学生が添加剤業界で素晴らしい機会を見つけるのを助けることも本当に楽しんでいます。

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詳細については、Dave（[email protected]）に連絡するか、umass.edu.ials / addfab

にアクセスしてください。

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