3Dプリント技術の教育業界への影響と応用

3Dプリンティングは積層造形とも呼ばれ、試作品や金型を必要としません。従来の積層造形法と比べ、コンピュータグラフィックスデータに基づいて材料を追加することで、あらゆる形状の物体を直接生成できるため、製品の製造工程が簡素化され、製品開発サイクルが短縮され、効率が向上し、コストが削減されます。

現在、国内の3Dプリント企業による教育応用分野における取り組みは、主に次の3つのタイプに分かれています。1つは、学校に3Dプリント機器を販売または無料で配布することです。
2 つ目は、教育とトレーニングを支援するソフトウェアを開発することです。
3つ目は、3Dプリントコースを開発し、トレーニングやその他のサービスを提供することです。
基礎教育の分野では、抽象的、物理的、構造的、数学的、さらには文学や芸術の概念を立体化し、それらを有形で目に見える具体的なものに変えることができ、数学モデルを使用して文系の学生が文系や芸術作品を別の観点から理解するのに役立ちます。

中国では、3D プリント教育を推進するための成熟したモデルがまだ不足しています。3D プリントスキルの開発と教育での使用は、相互に補完し、促進し合います。キャンパスに 3D プリントを導入することで、学生はより直感的で合理的な認知学習方法を体験できるようになり、学習への関心が高まり、教育効果が向上します。また、設計から印刷までのプロセスで学生の実践スキルも向上します。 3Dプリンターの敷居が徐々に下がり、応用分野が拡大するにつれ、3Dプリンターは国内の基礎教育の分野に進出してきました。国内の教育における3Dプリンターの活用方法は次のとおりです。

（１）数学の生徒は、自分の「問題」を印刷し、自分の学習スペースで答えを探すことができます。例えば、幾何学的図形を印刷することで、幾何学内のさまざまな要素間のつながりをより直感的に理解することができます。
（２）工学設計の学生は、テスト、研究、調査のために、独自に設計したプロトタイプ製品を印刷することができます。
（3）建築学生は、これを使用すれば、設計した建物の物理モデルを素早く簡単に印刷することができます。
（4）歴史学を学ぶ学生は、考古学的に興味深い物を複製してさらに観察するためにこれを使用することができます。
（5）グラフィックデザインの学生は、これを使用してアートワークやいくつかの基本モデルの3Dバージョンを作成できます。
（6）地理学の学生はこれを使って実際の地形図や人口分布図を描くことができます。
（７）食品学科の学生は、食品の形状を設計するためにこれを使用することができます。
（８）自動車工学の学生は、さまざまな自動車部品を印刷して簡単にテストすることができます。
（9）化学の学生は分子モデルを印刷して観察することができます。
（10）生物学の学生は細胞、ウイルス、臓器、その他の重要な生物学的サンプルを印刷することができます。

教育分野における3Dプリント技術の応用と推進は、主に国、学校、企業の協力によって推進されています。国家レベルでは、米国をはじめとする各国はすでに3Dプリント技術を計画上の戦略レベルに位置付け、国家開発戦略計画を策定している。キャンパスレベルでは、一部の大学やその他の高等教育機関、小中学校が、3Dプリントのコースやトレーニングの提供、趣味クラブの結成、イノベーションコンテストの開催など、さまざまな方法を採用して、学生の3Dプリント技術に対する理解を深め、技術的な実践能力を養っています。一部の教科の授業では、3D プリントを使用して教材を製造し、教室での学習をより直感的で、活発で、興味深いものにしています。企業レベルでは、3DsystemsやStratasysなどの企業が3Dプリンターを寄贈することで教育への応用を推進し、学校向けの3Dプリント機器や関連コース、教材の開発・提供も始めている。

実際の教育モデル

海外では、3D プリンターは欧米の大学で物理モデルを設計するためにほぼ欠かせないツールとなっています。主な用途は次のとおりです。
（１）機械工学部：3D Systemsの3Dプリンターは、コンピューター内のデジタル画像を完全に物理モデルに変換できるため、学生は設計結果をより適切に評価できます。
（２）土木工学部：高速かつ経済的な模型構築により、建物模型の印刷が可能になります。 3D Systems の 3D プリンターは、建物のモデルをバッチで印刷し、最終的に形に組み立てることができます。このようにして、学生の設計モデルを平面的な形だけでなく、立体的な形でも提示することができます。
（3）工業デザイン学部：3D Systemsの3Dプリンターは、あらゆる複雑さのモデルを製造でき、研磨やスプレー塗装を施して工業用モデルとして使用することができます。
（4）美術大学：美術学部の学生は、3D Systemsの3Dプリンターを使用して設計したアートモデルを印刷し、人々のコメントやフィードバックに基づいてデザインスキルを継続的に向上させることができます。
（５）バイオメディカル学部：3D Systemsの3Dプリンターはユニークなカラー印刷機能を備えています！フルカラーの 3D モデルを印刷できるため、研究者はカラー 3D モデルに基づいて研究テーマの方向性を正確に判断できます。

卒業プロジェクトへの応用

2015 年 12 月から 2016 年 5 月まで、Stratasys は上海工業計画協会と協力し、同済大学、上海交通大学、華東師範大学、華東科技大学、上海師範大学で一連の設計および 3D プリントワークショップを開催しました。「3D プリントによる卒業デザイン」をテーマにしたこのワークショップは、革新的な技術を教育や科学研究に応用することで、革新的な思考を刺激し、大学の教員と学生がデザインのボトルネックを打破できるようにすることを目指しています。ワークショップ期間中、ストラタシスはこれらの大学から優れた卒業設計作品を収集しました。選ばれた卒業生の作者は、設計および 3D プリントの専門家と協力し、卒業設計のコンセプトを 3D プリントで現実のものにし、機能テスト用の部品を製造しました。

芸術コースの設計と制作における 3D プリントの応用は、伝統的な芸術教育を補完する重要なものです。周知のとおり、3D アートは新時代のアートの最高峰となっています。多くの実践者がコンピューターを使用してアート作品をデザインし、3D プリントを使用して、従来の技術ではまったく実現不可能な複雑なアート作品を制作しています。小学校の美術教育として、生徒たちに 3D アートに触れる機会を与えることは、それ自体が前衛的で先駆的かつ革新的な選択です。 3Dプリントの導入により、学生は3D装飾品、アクセサリー、機能部品など、さまざまな完成品をデザインすることができます。同時に、紙を使用しないため、より機能的になり、美術鑑賞や美術絵画の指導などよりも学生の興味や創造性を刺激しやすくなります。

アートワークの印刷伝統的な数学、物理学、化学、製造シリーズには多くのグラフィック表示があります。以前は、教師は黒板に描いたり、PPTグラフィックを使用して表示していました。一部の複雑な構造は、教科書の写真でしか見ることができません。3Dプリンターを構成すると、シンプルになります。必要なモデルはすべて直接印刷できます。このようにして、生徒は直接印象を持ち、理解しやすくなります。また、教室の雰囲気を盛り上げ、生徒が真剣に授業に参加するように導くこともできます。 3D プリントは、大学の教育や指導の用途では比較的小さな割合を占めています。現在は主に小中学校で、主に体験型の指導に使用されています。 Antarctic Bear は、将来的には学習や教育にさらに多くの 3D プリントが活用されるようになることを期待しています。

出典: インターネット

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