アディティブ マニュファクチャリング:大学教育を受けたエンジニアが業界の導入をどのようにリードしているか

大学は製造業の将来に向けてエンジニアをどのように育成しているか

最近積層造形を導入した航空宇宙、自動車、または防衛の工場を訪れ、誰がその変化の先頭に立ったのか尋ねてください。答えはほとんどの場合、新卒者です。FSAE チームのために部品を印刷し、大学の研究室で複合プリンターでデザインを実行し、効果的な添加剤の適用の構成要素についてすでに初日から流暢に到着した人です。

このパターンは単なる逸話ではありません。それは明らかな利点を示しています。学生時代に実践的な追加経験を積んだエンジニアは、より迅速に行動し、早期に貢献し、経験豊富な同僚がまだ取り組んでいるプログラムで目に見えるリーダーシップを引き継ぎます。彼らは機関の賛同を待っているわけではありません。彼らはすでに加算的な考え方を持っています。

エンジニアリング プログラムの場合、問題は直接的です。卒業生はそのような考え方を持って最初の仕事に就いているのでしょうか、それとも現場でそれを学んでいるのですか。付加的な知識では何年も遅れていますか?

製造業は転換点にあります。以前にも起こりました。

デジタル製造と付加技術への移行は、産業の歴史における長年のパターンの一部であり、このパターンを認識することは、緊急性と機会の両方を強調します。

第二次産業革命は最も明確な類似点を示しています。工場が蒸気エンジンから電気モーターに移行したとき、その技術は生産性の向上が実現するずっと前に登場しました。遅れをとっているのは機械そのものではなく、労働力でした。電気モーターを中心にプラント全体のレイアウトを再設計できるエンジニアを輩出するためには、産業界、教育、研究の共同努力に数十年かかりました。

この考え方の変化が大規模に起こると、製造の生産性が急上昇し、エコシステムに参入するエンジニアを含め、エコシステム全体でより多くの機会とより高い利益が生み出されました。

インダストリー 4.0 は現在、航空宇宙、自動車、防衛、産業オートメーションのメーカーにとって現実的な運用となっています。積層造形はこの現実の中核にありますが、継続的なイノベーションにより、テクノロジーそのものではなく、AM の教育と採用が制限要因となっていることがわかります。

このことを早期に認識するエンジニアリング プログラムは、すでに新しいパラダイムに精通した卒業生を輩出しています。

積層造形によって生徒の学習方法が変わる

積層造形の影響は、エンジニアリング プログラム全体で均一ではありません。これにより、さまざまな状況で明確な学習機会が生まれ、それぞれが生徒にとって独自の目的と成果をもたらします。

研究中:製造の障壁を取り除く

大学院生の研究者にとって、永続的な摩擦点が生産のボトルネックとなります。デジタル設計から物理的な部品に移行するには、通常、加工スキル、機械工場の予約、またはその両方を備えた協力者が必要です。材料、生物学、コンピューター サイエンス、または機械工学や製造に隣接するその他の分野にバックグラウンドがある研究者にとって、このボトルネックがプロジェクト全体のペースを左右する可能性があります。

アクセスしやすい積層造形により、その障壁が排除されます。機械工場の仲介者を介さずに、CAD から機能的な金属または複合部品を直接作成できる研究者は、研究自体に集中し続けることができます。

教室の外:工学的な判断力が養われる場所

最も形成的な工学教育は、正式な指導以外の場所で行われると主張する人もいます。 FSAE チーム、ソーラー カー プロジェクト、ロボット工学クラブ、学生運営のメーカースペースは、学生を現実の制約、プレッシャーの下での実際の間違い、そして何かを機能させなければならないことから生じる判断にさらしています。このようなプログラムは、3D プリントへの関心を呼び起こし、それが教室の設定に広がり、最終的には専門知識にまで広がります。

オーリン大学バハ チーム

なぜ新卒者が業界内で追加導入を主導しているのか

このパターンは航空宇宙、自動車、防衛、産業オートメーション全般に当てはまります。メーカーが本格的な積層造形導入プログラムに乗り出すとき、その原動力となるのは多くの場合、初期キャリアのエンジニアです。学校で付加的な経験を積んで来た人は、優れたアプリケーションを見つけ、プロセスを設計し、機能部分を検証する方法をすでに知っています。このテクノロジーが実現可能であることを確信させる必要はありません。

若手エンジニアが追加導入プロジェクトを主導し、コスト削減、リードタイムの短縮、サプライチェーンの課題への解決策を実証すると、その後のすべてを加速する実績を築きます。学校での追加的な実践的な経験から得られる効果は目に見えて、最初の 2 年間でプロジェクトの成功とリーダーの知名度として現れます。

エンジニアリング プログラムの場合、これは積層造形をカリキュラムに組み込むための実践的なケースです。これは特定のツールを教えることではなく、入学した製造環境ですぐに役立つ卒業生を輩出することであり、その環境が進化する中で主導できる人材を輩出することです。

オーリン大学バハ チームは、トランスミッションの過熱を防ぐために Mark Two と Onyx を使用しています。

Digital Forge が学術研究室で可能にすること

学術機関にとって実際的な問題は、どのプリンタを購入するかだけではなく、そのテクノロジーを研究室の運営にどのように統合するか、つまり学生ユーザーのローテーション、変動するスキル レベル、限られた技術者のサポート、信頼性の高い部品の必要性などです。

Markforged のハードウェア、ソフトウェア、マテリアルの統合プラットフォームである Digital Forge は、主な顧客ベースが産業であるにもかかわらず、まさにこれらの制約に基づいて設計されました。製造環境で機能する機能は、大学の研究室でも同様に価値があります。

自己調整ハードウェア: FX10 のレーザー マイクロメーターとビジョンベースのキャリブレーション システムは、すべてのジョブの前にプリント ベッドを再キャリブレーションします。 FX10 はまた、加熱されたプリント チャンバーと自動スプール切り替えを備えており、手動介入なしで大型で寸法的に正確な部品を可能にし、金属と複合材の両方の印刷を可能にします。多くのユーザーがいる共有ラボでは、キャリブレーションのドリフトが印刷の失敗や材料の無駄の最大の原因となることがよくあります。その変数を削除すると、ラボ全体の信頼性プロファイルが変わります。

クラウド管理部品ライブラリ: パーツと印刷ファイルは、制御されたデジタル環境に存在します。教員はアクセスを管理し、バージョン管理を実施し、印刷履歴を追跡し、学生が承認されたファイルから作業できるようにすることができます。これは、防衛請負業者が信頼しているのと同じ監査機能が研究室管理に適用されています。

アクセス可能なトレーニング インフラストラクチャ: Markforged University は、学生や教職員が独立して完了できる、体系化された自分のペースで進められるトレーニングを提供しているため、専任の追加講師は必要ありません。

危険のない金属印刷: FX10 メタル システムは、結合金属フィラメント (ポリマー バインダー内の金属粉末) を使用しており、印刷中に特別な PPE を必要としません。簡単なエンジン交換により、FX10 は複合材モードからフルメタル モードに変換され、1 台のマシンで 17-4PH ステンレス鋼、316L ステンレス鋼、H13 工具鋼などの材料にアクセスできるようになります。大学ではすでに金属を共有の学生研究室で印刷しており、高度に管理された産業環境以外では金属 3D 印刷に触れることがなかった学生も金属 3D 印刷にアクセスできるようになりました。

相加的デザインを教える方法:テクノロジーではなく問題から始める

テクノロジーを活用することは、積層造形教育と業界での導入において最もよくある間違いの 1 つです。

「3D プリントできるものは何ですか?」

この枠組みにより、潜在的なアプリケーションの長いリストが得られますが、どれが重要であるかについてはほとんど明確ではありません。

より生産的なアプローチは、別の方向から始まります。つまり、製造プロセスで最もコストがかかる問題やイライラする問題を特定します。積層造形の独自の一連の利点は、これらのいずれかに対応していますか?

このフレームワークはマークフォージド大学を支え、教室に直接反映されます。影響の大きい問題を最初に特定するように生徒に教えると、技術を熱心に導入するのではなく効果的に導入するエンジニアが生まれます。彼らは、積層造形のメリット (形状の自由度、オンデマンド生産、リードタイムの短縮、材料の性能) が問題の要件と一致しているかどうかを評価します。

3D プリントは機械加工、溶接、その他のプロセスに代わるものではなく、それらと並行して機能するものであることを教えることも同様に重要です。添加剤で最大の価値を生み出すエンジニアは、それをいつ使用すべきか、いつ使用すべきでないのかを知っている人です。

貴施設で積層造形プログラムを構築する

Markforged は、コミュニティ カレッジや CTE プログラムから研究大学に至るまで、あらゆる分野の学術機関と協力して、積層造形をカリキュラム、研究室、課外プログラムに統合しています。

チームには、学生の実際の学習方法に合わせたラボ環境を設計できる、業界と教育の両方の背景を持つアプリケーション エンジニアとソリューション コンサルタントが含まれています。学生が運営するメーカースペースから研究室に至るまで、すでに Digital Forge を実行している機関の広範なネットワークは、貴重な参照点を提供します。

学術プログラムからのよくある質問

学生が Markforged の機器を使用するには、CAD または 3D プリントの経験が必要ですか?

いいえ、Markforged University は、ユーザーが経験のない状態から機能部品を印刷できるようにする、体系化された自分のペースで進められるトレーニングを提供しています。より大きな要件は、考え方の転換です。単に機械の操作を学ぶのではなく、積層造形がどこに価値を加えるかを特定することを学ぶことです。この考え方は、前提条件としてではなく、使用することで培われます。

Markforged プリンタは、すでに CNC マシン、レーザー カッター、その他の製造ツールを備えているラボにどのように適合しますか?

代替品ではなく、補完品として。強力な学術研究室では、プリンタを統合ラピッド プロトタイピング環境における 1 つのツールとして扱います。積層造形は、複雑な形状、少量生産、迅速な設計の反復に優れています。 CNC 加工は、厳しい公差、基本的な形状、大量生産に優れています。それぞれをいつ使用するのか、そしてなぜ使用するのかを生徒に教えること自体が、カリキュラムの貴重な部分です。

この機器はコミュニティ カレッジや CTE プログラムに適していますか? それとも主に 4 年制大学に適していますか?

両方です。マークフォージド大学は、4 年間のエンジニアリングの経験がなくてもアクセスできるように明確に設計されています。カリキュラムは、添加剤の実践的な機会の特定と設計に焦点を当てており、製造技術者、メンテナンス エンジニア、プラント オペレーターに直接適用できるスキルです。

学生は共有ラボ環境で金属 3D プリントを使用できますか?

はい。 FX10 金属システムは、結合金属フィラメント (ポリマー バインダー内の金属粉末) を使用しているため、取り扱いに特別な PPE は必要ありません。脱脂と焼結のステップには洗浄ステーションと炉が必要ですが、全体的な安全フットプリントは標準的な大学の研究室で管理可能です。

多くのユーザーがいる学生全体でバージョン管理とファイル管理はどのように機能しますか?

部品は、Eiger ソフトウェア プラットフォーム内のクラウド管理デジタル ライブラリに存在します。教員はファイルへのアクセスを制御し、承認されたバージョンを適用し、研究室のすべてのマシンの印刷履歴を完全に把握できます。防衛請負業者がコンプライアンスのために依存しているのと同じトレーサビリティは、共有学術研究室の管理に直接役立ちます。

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