3Dプリント技術を活用して機器サポートトレーニングを改善

著者: 江北、馮昭軒

テクノロジーは変化をもたらし、変化は発展を促進します。装備支援訓練の分野では、最前線に目を向け、統合を強化し、訓練方法と手段を積極的かつ積極的に拡大することが、訓練効果を高める効果的な方法です。現在、3Dプリント技術は急速に発展し、さまざまな分野で実りある成果を上げており、これを設備サポートトレーニングの分野に導入することは、設備サポート能力向上の新たな成長ポイントとなるでしょう。

1. 3Dプリント技術の成熟により、機器サポートトレーニングに技術サポートが提供される
3D プリント技術は、積層造形とも呼ばれ、ラピッドプロトタイピング技術の一種で、数学モデルに基づいてほぼ任意の形状の 3 次元物体を直接製造する技術です。約20年の開発を経て、印刷材料から印刷設備に至るまですべてが成熟し、生産・製造コストも徐々に低下し、この新技術を部隊の装備支援訓練に導入するための応用可能性を備えた技術的基礎が整いました。

1. さまざまな分野のニーズを満たすために広く使用されています 現在、3D プリント技術は、工業デザイン、建築、自動車、航空宇宙、医療産業、食品産業で成熟した用途を持っています。 2014年7月1日、米海軍は3Dプリントなどの製造技術を使用して船舶部品を迅速に製造する実験を行いました。2015年4月21日、米国航空宇宙局（NASA）は3Dプリント技術を使用して、コストを節約するために初のフルサイズの銅合金ロケットエンジン部品を製造しました。2016年4月19日、中国科学院重慶グリーンインテリジェント技術研究所と中国科学院宇宙応用センターは、中国初の軌道上3Dプリンターの開発に成功しました。これにより、宇宙飛行士は無重力環境で必要な部品を製造できるようになり、宇宙ステーションの実験の柔軟性が大幅に向上し、宇宙ステーションのスペアパーツの種類と量、運用コストが削減され、宇宙ステーションの地上供給への依存度が軽減されます。これらの成功事例はすべて国家安全保障戦略に応用されており、3Dプリント技術によって、単純なモデル製作から高精度の装備部品まであらゆるものを作ることが可能になったことを十分に実証しています。また、装備サポート訓練のモデリング、精度、透明性の技術的基礎も築いています。

（ii）材料の入手が容易であり、実情に応じてコストをコントロールできる。現在、市場で成熟した印刷材料には、主に SL プロセス成形材料、SLS プロセス成形材料、SLS プロセス成形材料、LOM プロセス成形材料、FDM プロセス材料、3DP プロセス材料などが含まれます。樹脂、プラスチック、セラミック、金属などさまざまな素材をカバーし、幅広い用途とデザインオプションの大きなスペースを備えています。実際の用途では、経済性、耐久性、最小使用基準に加えて、コスト、外観、詳細、機械的特性、化学的安定性、特殊な用途環境などの要素に基づいて適切なタイプの材料が選択されます。例えば、部品認識トレーニングでは、モデルの精度や強度に対する要求は高くなく、工業用ABS材料を使用し、機械加工（穴あけ、タッピング）、塗装、電気メッキなどを行うことができます。
動作原理のトレーニングでは、各機械部品間の協調関係を実証する必要があり、スペアパーツの精度と光沢度に対する要求は高く、半透明材料としてSomos 11122材料が使用されます。

操作およびトラブルシューティングのトレーニングでは、機器の分解と組み立ての練習に重点が置かれており、モデルの強度と精度に高い要件が課されています。寸法安定性が非常に優れ、寸法公差を低減できるポリエーテルエーテルケトン（PEEK）材料が使用されているため、高品質で高精度な生産のリーダーとなっています。さまざまなトレーニング目標に応じてさまざまな教材を選択することで、コストを効果的に節約し、トレーニングの効果を高めることができます。

3. 技術変革と応用を実現するための人材支援
3D プリントの重要な前提条件は、プリントモデルを確立することです。デジタルモデルファイルは、3D プリントを実現するための基礎であり、機器の部品やコンポーネントを入手するための最初のステップです。この目標を達成するための 3 つの重要な要素は、モデリングの才能、モデリングソフトウェア、モデリングハードウェアです。国防建設の強化と発展に伴い、国民の国防意識は絶えず高まっており、軍隊の各レベルに優秀な大学生、大学院生、入隊して国防に貢献する意志のある人材が集まり、軍隊には模範となる技術人材が不足していない。モデリングソフトウェアに関しては、3DMaxやMayaなどの成熟した3次元開発ソフトウェアが主流であり、既存のコンピュータ開発環境に対する要求は高くありません。モデリングハードウェアに関しては、現在軍隊で使用可能なすべての主流のコンピューターでモデリングタスクを実行できます。同時に、モデル材料の入手に関しては、モデルの精度に対するさまざまな要件に応じて、設備の技術図面、設備の写真、分解された部品やコンポーネントなどに基づいて、必要なモデルを比例して構築することができます。基礎訓練を通じて、既存の軍人でも習得可能であり、実現可能性も高い。

2. 3Dプリント技術の導入により、機器サポートトレーニングの技術的手段が充実しました。 軍事兵器や装備の更新と発展、特に近年の軍隊の空前の改革に伴い、ハイテク装備がまるで「餃子」が作られるような速さで軍隊に装備されている。武器装備の「二つの陣形と二つの力」を迅速に形成するため、装備支援訓練に対してより高い要求と基準が提示されている。装備サポートトレーニングは時代の変化に対応し、装備サポート能力の創出を加速する必要があります。

1. トレーニングの変更と開発に適応するための高度な方法 3Dプリンティング技術を見ると、開発サイクルが短い、製造プロセスに制限がない、材料を節約できる、分散生産ができるといった特徴があります。設備サポートトレーニングの分野に 3D プリント技術を導入することで、設備サポートトレーニングを制限する多くの困難な問題を効果的に解決できます。設備サポートトレーニングのセキュリティを効果的に向上できます。軍備強化計画の実施に伴い、武器や装備の更新速度は加速し続け、装備の種類、種類、数量はかつてないほどの変化を遂げているが、それに応じた訓練や支援は一定のニーズを満たすことができず、短期間で効果的に解決することは難しい。 3D プリントを使用することで、教育目的でさまざまな機器部品のモデルをいつでも作成して複製することができます。稼働中の機器への損傷を効果的に防ぐことができます。現在、我が軍には装備支援訓練用の専用装備がなく、基本的に部隊の既存装備で訓練を行っている。一部の訓練内容、特にハイテク装備については「視覚的な装備訓練」が多く、実際の装備を分解することは困難である。 3D プリント技術を使用すると、機器アセンブリの全体モデルを作成し、実際の設置時に繰り返し操作が行われないようにして、機器のパフォーマンスを低下させることがなくなります。サポートトレーニングを効果的に現実に近づけることができます。装備品の「戦闘損傷」メカニズムを解析し、装備品損傷のデジタルモデルを構築して実際の損傷現象を再現することで、支援訓練要員が「実際の戦闘」に没頭できるようにします。機器サポートトレーニングの効果を高め、トレーニングの効率を向上させます。

2. 視覚的で直感的、トレーニングの効率と質を向上
3D プリントされたモデルは、目で見て触れることができる有形のオブジェクトです。訓練ニーズに応じてさまざまな設備部品やコンポーネントを製造でき、設備サポート訓練に必要な設備と訓練の関係を確立できるため、「構造原理の理解が難しい、障害の検出が難しい、メンテナンス操作の体験が難しい、設備損失の回避が難しい、メンテナンス能力のテストが難しい」などの実際的な問題を効果的に解決できます。一方で、抽象的な問題を具体的なものにすることができます。 3Dプリント部品を使用して故障現象を修復することで、教材や実際の訓練内容を再現し、故障原理を目に見える形で再現し、メンテナンス方法の科学性を実証します。一方、仮説上の問題は実現可能です。 3Dプリント技術により、「戦闘で損傷した」装備を自由に設置できることが保証され、シミュレーション実験で理論的な推測や推論を検証するために構築された模擬部品（コンポーネント）を3Dプリントで実現することで、損傷現象を再現し、戦時支援と平時支援の違いの問題を解決できます。解体された「戦闘で損傷した」装備は複雑な損傷の特徴を備えているため、「実際の戦闘」支援の感覚が高まり、「戦闘で損傷した」装備のメンテナンスのためのより豊富な基礎データベースを効果的に構築するための条件が整います。

（III）習得が容易で、強化されたトレーニングスキルと方法 設備サポートのトレーニングは、ある程度多くのサポート条件に依存し、設備、会場、天候などの要因の影響を受けます。 3Dプリント技術を活用することで、空間、時間、条件などの制約を最小限に抑えることができ、設備サポートトレーニングをより柔軟かつ多様なものにすることができます。訓練内容の面では、訓練データ、装備、ハイテク装備のスペアパーツの確保が難しいため、訓練における盲点を効果的に排除できます。実際の訓練では、装備の技術的および戦術的パフォーマンスに影響を与える制限要因を徹底的に解決します。トレーニング方法の面では、トレーニングへの興味と自発性を高めます。常に変化するコンポーネントモデルを通じて、受講者は「おもちゃで遊んでいる」間に実際のトレーニングを受けているように感じ、教育と娯楽を融合し、トレーニング効果を高めます。訓練形態としては、自主訓練、集中訓練、集団訓練など様々な形態があり、モデルのデータファイルを修正することで、自分で構築・設定することができ、モデルの比率や材質も自分で選ぶことができます。実際の比率や材質を選択して立体モデルを作ることもできるので、設備サポート訓練内容や形態がより充実し、様々な条件、環境、人員のニーズを満たすことができます。

3. 3Dプリント技術の応用により、機器サポートトレーニングにおける技術的な困難が解決される 高度な訓練方法は多様かつ柔軟であり、軍事訓練の質と効果の向上に大きな役割を果たしてきました。 3Dプリント技術の有効な応用により、既存の設備サポートトレーニングの手段が大幅に充実・改善され、設備の「サポート性」の弱さなどの実際的な問題を効果的に解決できます。

1. 主要ノードでの適用に重点を置く部隊の変革と発展に伴い、装備は大幅に更新されましたが、装備サポートには依然として非互換性があり、新しい装備の配備ペースに追いつくことができず、部隊の装備サポート訓練に一定の影響を与えています。現実を直視すれば、最も必要とされる場所に最高の鋼材を使用し、適切なトレーニング方法を選択して、トレーニングの効果を高める必要があります。したがって、主要なトレーニングコンテンツ、主要な機器コンポーネント、システムのコア部分に 3D プリント技術を使用する必要があります。同時に、印刷材料の性能データの収集と整理に注意を払い、設備サポートトレーニングの実際のニーズに応じて材料の性能を分析および選択し、材料の選択をより科学的かつ合理的にし、無駄を減らしてコストを節約する必要があります。装備支援訓練に関わる重要なシステムやコンポーネントについては、特に実物や模型がない場合、訓練の困難を解決し、訓練の効果を高めることを主な目標とすべきである。経済的コストを突破することを基礎として、最大限の訓練効果を得て、部隊の装備の戦闘効果と支援能力の向上を達成すべきである。

2. 信頼性と正確性に重点を置く
3Dプリントシステムは、ある程度、移動式の兵器庫や訓練用装備の倉庫であり、適切に使用すれば、装備訓練に必要な部品の生産を確保できます。モデルと印刷材料を選択する際には、トレーニング効果をガイドとして遵守し、トレーニングモデルと実際の設置部品の矛盾に対処し、トレーニングの有効性を確保した上で開発および保守コストの節約を考慮する必要があります。模型と実物の比率、正確性、完全性に関しては、「全体の比率は小さく、部分の比率は大きい」という原則を堅持しています。主に組み立て関係を反映する組み立てや操作手順などのトレーニング内容については、主に小さな比率を使用し、操作手順の強化、構造の理解、強固な基礎の構築に重点を置いています。動作原理が複雑で、故障率が高く、理解が難しいなど、従来のトレーニング方法が効果を発揮しないトレーニング内容については、主に大きな比率を使用し、細部の把握、本質の習得、理論と実践の操作レベルの向上に重点を置いています。

3. 既存の手段とのマッチングを重視

既存のトレーニングリソースを統合し、それぞれの利点を十分に発揮し、相互に補完し、協力し、対応する有機的な全体を形成し、機器サポートトレーニング方法を大幅に充実させ、トレーニングの品質と効率を向上させます。現在、軍事シミュレーション訓練の普及と仮想現実技術の応用により、軍事訓練の質と有効性が向上しています。 3Dプリント技術を設備サポート訓練に導入することで、先進的な設備サポート訓練方法が追加されるだけでなく、シミュレーション訓練や仮想訓練も改善・補完され、空間的な視覚・触覚シーンから実際のシーンへと移行し、知覚から現実への変革を実現します。実際の訓練では、3Dプリントは仮想システム内の既存の3次元デジタルモデルファイルを直接適用して、仮想世界の設備、ツール、機器を現実世界で再形成し、目に見える実体のあるオブジェクトに変えることができます。体験はより現実的で、感覚的知覚はより具体的です。原理を理解し、操作手順に慣れ、メンテナンス方法を習得するのに大きな実用的意義があります。

（IV）総合的な計画と統合の強化に重点を置く トレーニングにおける 3D プリント技術の応用を制限する最大の問題は、おそらくコストの問題です。設備、ソフトウェア、資材など、すべてにコスト投資が必要であり、投資額が大きすぎると草の根レベルでの推進が難しくなり、実現可能性が低くなります。現在市場には多くの種類の3Dプリンターがあり、価格は数千元から数十万元に及びます。印刷消耗品の価格も材料によって大きく異なります。タスクを区別し、各レベルで投資する必要があります。 3D プリント技術を体系的なプロジェクトとして扱い、レベルを差別化し、対応する機器のトレーニングのサポートを完了します。たとえば、戦争地域、軍集団、旅団部隊では、草の根部隊への支援圧力を軽減するために、3D 機器、印刷材料、資金を段階的に購入する必要があります。タスクに応じて優先順位を確保する必要があります。部隊の任務特性、装備特性、訓練ニーズに応じて、最前線任務部隊と新改造部隊、ハイテク装備と複合技術装備への投資を増やし、優れたサポートと自力構築の組み合わせを採用し、実際の運用モデルに応じて対応するサポートシステムを確立し、装備サポート訓練の有効性を確保する必要があります。システムを統合し、結果を共有する必要があります。各レベルは統合をうまく行い、3D プリント技術の使用において、システム内での技術開発と成果の応用の共有を実現し、トレーニングを確実にするための近道を取り、各レベルでの投資と繰り返しの開発を減らし、トレーニングの効率を向上させる必要があります。

IV. 結論
設備サポートトレーニングにおける 3D プリント技術の応用は非常に意義深く、既存の設備サポートトレーニングのボトルネックを解決する効果的な手段です。部隊は、割り当てられた装備の特性、総合的な利益、コストなどの要素に応じて既存の訓練リソースを調整し、システムの重要な難度の高い訓練内容とコアコンポーネントに3Dプリント技術を適用して、最大の訓練効果を獲得し、部隊の装備の戦闘能力とサポート能力の向上を実現する必要があります。

著者: 江北、馮昭軒出典: 国防ハイテクオンライン、忠誠

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