教育における 3D プリント技術、それぞれの基礎と利点
3D プリンティングは、技術分野における近年の最も重要なトレンドの 1 つですが、一般化された考え方に反して、機械の一種に還元されるのではなく、オブジェクトを作成できる一連のテクノロジーに還元されます。型や最小値は必要ありません。 各テクノロジーには、独自の用途とアプリケーション、および独自の素材があります。
今日では、教室で非常に便利なデバイスがいくつかあり、年々、教育プロジェクトを実施するためにそれらを使用する学校が増えています。 STEAM スキル 例えば、仕事を見つけることに関して、若い人たちの間でますます価値が高まっているのは、科学、技術、工学、芸術、数学の分野で登録されたスキルです。 3D プリントもその 1 つです。
教育における重要性
3D モデルを印刷することで、生徒はプロセスに参加し、変化に適応して間違いを解決するスキルを身につけることができます。このように、学習は観察だけに基づくものではなく、自分で作成したファイルを印刷することによって学習します。 3D プリントを教室に統合することで、学生は単一または断片的な 3D オブジェクトの作成や、既存のすべてのオブジェクトの強化など、無数の可能性に心を開いて創造性と組織力を養います。
設計図から 3D デザインに移行し、自分の作品に触れることができるようになると、より現実的でダイナミックな学習アプローチがもたらされます。そのため、知識の同化が自然に行われます。
小中学校の 3D テクノロジーは、関与を刺激し、創造的思考を促進して STEM 科目の学習機会を強化するだけではありません 、しかし、それをさまざまな科目に統合することにより、教師が生徒を将来に備えるためのプラットフォームとして機能し、問題解決のスキルと経験の習得を促進します.
職業教育訓練 (VET) の場合、3D テクノロジーの実装には、機器の仕組みだけでなく、はるかに多くの情報が組み込まれます;紙への描画、3D ソフトウェアを使用した設計またはモデリングから、3D 印刷用のファイルの準備まで、学生はデザインのあらゆる側面を探求することができます。
学校での教育のために 3D プリンターが提供する可能性は無限であり、各教育レベルのニーズに合わせて調整できるため、投資を迅速に回収できます。 現在利用可能な 3D プリント技術は数多くありますが、最も一般的で利用しやすいのは FFF/FDM とレーザーの 2 つです。
材料の押し出し:FFF/FDM
FDM (Fused Deposition Modeling) 技術は、FFF (Fused Filament Manufacturer) とも呼ばれ、今日の市場で最も普及している技術です。この技術は、フィラメントをその融点よりも高い温度で処理した押出機に導入することによって溶融されたフィラメントの層ごとの堆積によって部品を得ることからなる。フィラメントの直径には 2 種類 (1.75 mm と 2.85 mm) があり、この技術の大きな利点は、利用できる材料の種類が豊富であること、経済的な価格、それらを組み合わせて後処理を削減できることなどです。プリントに可溶性サポート材を組み込むことにより、サポートを除去します。さらに、この装置のメンテナンスは非常に簡単で、詰まった場合にシャフトを調整したり、押出機を加熱したりするだけです。
画像 1:Raise3D E2 3D プリンター。出典:レイズ 3D.
この技術は、強く、大きく、機械的および熱的に耐性のある部品に最適です。しかし、材料押出技術に関する上記の利点にもかかわらず、 レーザー技術と競合できない側面が 1 つあります。それは、後処理に時間がかかりますが、はるかに正確で高速であることです。
レーザー（SLA、SLS）
このタイプのプリンターは、フィラメントを堆積させる代わりに、層全体を材料に投影し、材料が進むにつれて固化します.
ステレオリソグラフィーまたは SLA では、感光性液体樹脂を光源にさらすと光重合が発生します。光源を制御すると、オブジェクトを形作ることができます。この技術は、タンク内に液体樹脂を含み、プラットフォームを上下に動かすことで、レーザーの助けを借りて一度に 1 層の材料を凝固させます。
SLSの場合、プラスチックや金属の粉末粒子を焼結または溶融することで、完全な固体部品を製造できる技術です。この技術は、材料の非常に細かい粉末を平らなベッドに投入し、必要な材料を溶かして新しい粉末の層で覆います。技術のバリエーションは、溶融エネルギー源と使用される材料によって与えられます。 SLS の場合、主にナイロン 12 をレーザーで溶かしたプラスチックで行われます。
画像 2:Formlabs プリンタを使用する学生。出典:Formlabs.
これらのタイプの技術は、より堅牢性が必要な部品の細部や複雑な仕上げを作成し、より高い精度を達成して印刷時間を節約するのに理想的です。 ただし、樹脂と機械自体の両方が高価であるため、フィラメント印刷に比べて高価です。
子供はどうですか? まあ、より子供に優しい聴衆と互換性のあるプリンターもあります。これらはすべての安全対策を備えており、特に子供向けに設計された断熱材、材料、および操作など、教室に存在するニーズを満たすように特別に調整されています.デスクトップ 3D プリンター メーカー XYZprinting は、子供専用の Toybox プリンターを開発しました。 ただし、必ずしも 3D プリンターに限った話ではありません。たとえば、3Doodler は 3D ペンシル用のさまざまな学習パッケージを提供しています。
画像 3:3Doodler。フェンテ:Wobleworks.
3Doodler ペンは、3D アートワークの作成を容易にすることで、3D プリントを学校に統合する簡単な方法です。 生徒に三次元性の基本的な理解を与えます。
教室での実装
専門学位や学校に 3D プリントを含めることの重要性は事実です。 また、3D テクノロジの適用と実装にはトレーニングが不可欠であるため、特に産業界ではトレーニングが専門的な必要性になっています。
このテクノロジーの実用的なアプリケーションをさまざまな学校の教科に組み込むことで、生徒にとってしばしば難しい理論的概念を簡素化できます .しかし、スペインの学校で 3D プリンターを見つけるのは簡単でも一般的でもありません。成功した実験的なイニシアチブはありますが、その使用はほとんどの場合、特定のプロジェクトまたはプロジェクトの日全体を対象としています。米国や英国などの他の国では、教育リソースとしての可能性、多様性、学生の積極的な参加を促す可能性を認識して、教室に組み込まれています。
このテクノロジーの組み込みを加速する必要がある理由には、次のようなものがあります。
<オール>生徒のやる気を引き出し、学習を促進します。
特定のプロジェクトを具体化する過程で、子供や青年は複雑な基本概念を理解することができます。実践を通じてこれらの概念を吸収することにより、学生は学習プロセス中にモチベーションを維持できます。 間違いなく、教育環境で 3D 機器を使用することで、学生はさまざまなプロジェクトや活動を実施して、STEAM スキルを強化し、チームワーク能力を向上させ、自尊心を高め、創造性を高めることができます。
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