【分析】3Dモデリング教育における3Dプリント技術の実践的探究

3D プリンティング技術は、機械加工や金型を使わずにコンピューターグラフィックスデータから直接ソリッドモデルを生成できるラピッドプロトタイピング技術であり、製品開発サイクルを大幅に短縮します。 3Dプリントされた小さな文化・創造的アクセサリーから、靴やランプなどの日用品、3Dプリントされた家や車まで、応用分野はますます広がっています。教育と指導の分野では、3D プリント技術は将来の教育分野における教育技術の重要な発展の 1 つになるでしょう。 3Dプリント技術を授業に応用することで、学生の革新的思考を刺激し、教育目標と内容を広げ、教育方法と手段を変え、学生の革新精神と実践能力の育成にかけがえのない意義を持ち、高等専門学校における複合的革新的人材の育成を促進しました。
1. 3Dモデリング教育における3Dプリント技術の積極的な役割
1. 3Dプリント技術の紹介三次元印刷（3D印刷）は、実用的で便利で、運用コストが比較的低い新興の科学技術成果です。デジタル3次元モデリングに基づいており、関連ソフトウェアを使用し、高度なテクノロジーによってサポートされています。金属、プラスチックなどの材料をプラスチック材料として粉末化し、3D出力デバイスを使用して3次元モデルを作成します。この科学技術の成果を利用することで、コンピュータ内の仮想モデルを現実の実際の具体的な 3 次元モデルに変換できるようになります。
3Dプリンティングは、3次元設計プロセスと3Dプリンティングプロセスに分けられます。 3D 設計プロセスは、コンピューターの 3D モデリングソフトウェアを使用してモデルを設計するか、3D スキャナーを使用してオブジェクトをデジタルモデルにスキャンすることです。 3D 印刷プロセスは、デジタルモデルをレイヤー処理ソフトウェアにインポートし、印刷パラメータを設定し、液体、粉末、またはシート材料を使用してこれらのインターフェイスを層ごとに印刷して結合し、実際のオブジェクトにします。
3Dプリンティングは新たな応用技術として急速に発展し、工業製造、文化創造、デジタルエンターテインメント、航空宇宙、バイオメディカル、建設工学などさまざまな業界に浸透しています。

図1 学生がデザインした文化的・創造的な製品
（二）生徒の創造的思考を刺激した従来の3Dモデル講座では、学生が設計・作成したモデルはコンピュータの仮想空間に表示されるだけで、見ることはできても触ることはできません。 3Dプリント技術は仮想世界を突破し、コンピュータ内の仮想3次元モデルをプリントアウトして物理的な実モデルに変換できるようになりました。これにより、学生の学習への興味が大いに引き付けられ、創造的思考が刺激されました。 3D プリントのトレーニングプロセスを通じて、学生は 3D モデリング、設計、製造における実践的な能力、3D プリントの実践能力、およびプロセス全体を通じて実際の問題を解決する能力を向上させました。革新的な人材を育成する上で積極的な意義があります。

3. 学習成果の向上
3D プリントは、学生の DIY (Do It Yourself) への興味を刺激しました。3D プリント技術をカリキュラムに統合することで、学生が 3D ソフトウェアで設計した 3D モデルが実際の 3D オブジェクトに変換され、学生の頭の中にある抽象的なデザインが現実のものとなり、学習がより鮮明になります。それは学生の学習意欲を効果的に刺激し、教育効果を大幅に向上させました。

4. 文化創造製品の開発とデザインを推進
3D プリント技術は、3 次元モデリングの教育に応用されています。学生の創造的なデザインモデルは、仮想デザインから実際のオブジェクトに変換されます。インターネットプラットフォームを使用して、学生は作品をオンラインで販売します。これは、真の文化的かつ創造的なデザイン製品になります (図 1、2、3 を参照)。

図2 学生がデザインした文化的・創造的な製品
2. 3Dモデリング教育における3Dプリント技術の改革

1. 3Dプリント技術を教育に導入することで、教育方法が革新されました。
3D プリンターの動作手順は、まずコンピューターモデリングソフトウェアを使用してモデルを作成し、次に SD カードまたは USB フラッシュドライブを介して 3D プリンターにコピーし、印刷を設定した後、プリンターで印刷できるというものです。したがって、3D プリント技術の重要な部分は、仮想 3 次元モデルの作成です。

図 3 学生がデザインした文化創造製品従来の 3D モデリング教育では、ケース教育法、教育と実践を組み合わせた方法、教育改革のためのプロジェクトトレーニング方法など、教育モードと方法でさまざまな試みと設計を行ってきましたが、3D モデリングの学習に圧倒され、ソフトウェア制作のスキルを習得できず、このコースの学習を避けたり、あきらめたりする学生はまだ多くいます。
3Dプリント技術を教育に導入することで、学生が3Dソフトウェアで設計・作成したモデルを、3Dプリントを通じて直接かつ直感的に実物に変換することができ、学生の学習への関心と3Dモデリングの学習意欲が大幅に向上します。コース教育では、理論、操作説明、実験室での実習が一体化されています。教室での授業は、教師中心の講義形式から、学生が主体で教師が指導員となる新しい授業モデルへと徐々に変化し、立体モデル授業モデルを革新してきました。

2. 教育内容の改革
3Dプリント技術が教育に導入されるとともに、教育内容もそれに応じて調整され、ソフトウェアコマンドの学習と実際の操作ではなく、企業の生産プロセス設計コースの教育に基づいています。教育内容は、例のエンジニアリングプロジェクトを主軸として構築され、3Dモデリングソフトウェア3dsmaxのコマンド教育がエンジニアリングプロジェクトに統合され、3Dプリント技術と組み合わされています。プロジェクトトレーニングの過程で、学生は3Dモデリングの実践的な方法とテクニックを習得できます。

図4 3Dモデル印刷のプロセス
3. 3Dモデリング教育における3Dプリント技術の実践

1. 企業に深く入り込みプロジェクトを抽出し、プロジェクト事例と組み合わせて講義を行う。本講座の指導の初期段階では、講師が休日を利用して関連企業に深く入り込み、学習と実践を行ったり、企業での実際のプロジェクトの制作に参加したり、企業が参加したプロジェクトの内容を本講座の実践的な研修プロジェクトに洗練させたりしました。このコースは、コースの教育内容を構成する一連のプロジェクト例で構成されています。ここでは、ポリゴンモデリングを例に、3D モデリングの教育設計プロセスを説明します。
教育目標: 3dsmax 3D モデリングソフトウェアのポリゴンモデリング手法を習得し、漫画キャラクター 3D モデルの創造性、設計、制作、最終的な 3D 印刷を完了し、クラスで 2 ～ 3 人の生徒とプロジェクト学習グループを形成します。

指導のポイントと難しさ: 3D モデリングソフトウェア 3dsmax ポリゴンモデリング指導の準備: 授業前に、当校が独自に開発したコース学習 Web サイト (「Air Classroom」コース Web サイト) を学生に提供し、3dsmax ポリゴンモデリングの操作デモンストレーションマイクロビデオをアップロードし、教室プロジェクトのトレーニング要件を示し、参考教材を提供します。研修室には、3Dプリンターとその印刷材料、後処理ツール、着色材料が用意されています。

図 5 3D プリントモデルから組み立てられたゲーム「War Beasts」のキャラクター教育プロジェクトの要件: 教室の教師は最初にこのプロジェクトの制作事例を示します (つまり、教師は企業内でプロジェクトの制作に参加します)。各グループで事例をもとにアニメのストーリーやゲームのストーリーをデザインし、3dsmaxソフトウェアでストーリーの主人公の立体モデルを構築し、3Dプリンターで出力し、その後、磨きや着色などの後処理を行うことが提案されています。最後に、各グループがディフェンス PPT を作成し、ステージに上がってクリエイティブなデザインと最終的な 3D プリントされた漫画モデルを発表しました。
授業時間: 4 時間。そのうち 2 時間は教師がプロジェクトを説明する時間、2 時間は生徒が自分の作品を説明する時間です。 3D プリントトレーニングルームは、24 時間学生に開放されています。
指導プロセス:

1. 各グループはグループ名を作成し、グループディスカッションを実施し、プロジェクトストーリーのアイデアを開発します。
2. チームメンバーは作業を分担し、協力して、クリエイティブなストーリー設計、手描きのキャラクターデザイン、2次元の描画、3次元のキャラクターモデリングなどのストーリーキャラクターデザインプロセスを実行します。
3. グループで 3D モデリングを実施し、制作過程で問題や困難に遭遇した場合、メンバーはビデオを探したり、教師に相談したりして一緒に解決します。
4. 3次元モデルを別の形式に変換し、キャラクターモデルの3Dプリント用に出力します。このプロセスでは、モデルの印刷サイズ、出力ファイルのエラー、印刷プロセスの突然の中断など、多くの問題が発生しました。学生は教師の協力を得て、それらを1つずつ解決しました（図4を参照）。
5. キャラクターモデルを 3D プリントし、サポートを取り外し、モデルを組み立て、研磨して色付けします。場合によっては、研磨しすぎたためにモデルが壊れ、再印刷が必要になることがあります (図 5 および 6 を参照)。
6. チームは防衛用の PPT を準備し、ストーリーのアイデア、デザイン、制作プロセスを説明し、最終的な 3D プリントされた漫画キャラクターモデルを現場で展示します。作品をもとに、教師が現地で評価・考察を行います。

図6 3Dプリントと着色後のドラゴン
（II）3Dプリントを授業プロジェクトに統合し、教育効果が大幅に向上し、教育成果が継続的に向上しました。 3Dプリント技術の統合により、学生はグループに分かれてプロジェクトベースの方法でコースの指導を改革します。彼らの作品は創造性とデザインから3Dプリントと後処理へと進化し、最終的には文化的で創造的な製品へと発展します。この学習プロセスは、学生の3次元モデリング能力、創造力、3Dプリント実践能力、チームワーク革新能力の発達を促進し、学生の独立した学習および研究能力の育成に役立ちます。この教育改革では、学生は自主的に実践し、設計し、3D プリント技術を使用してモデルを作成します。その過程で、学生は自分の設計の欠点を発見し、要件と基準を満たすまで計画に的を絞った改善を行います。この繰り返しの改善のプロセスは、以前の教育プロセスでは欠けていたものであり、訓練できませんでした。このプロセスにより、学生は設計と実践の科学的性質と厳密さを体験することもできます。

3Dプリント技術を3次元モデリングの実践教育に応用することで、実践教育の方法が増え、学生の実践能力と学習能力の育成が促進されました。 2014年以来、著者チームは学生を指導して16の優れた実物作品を完成させ、8つの国家発明特許を申請し、2つの広州市革新起業プロジェクトに申請しました。学生の授業プロジェクト作品は、全国3次元デジタル革新設計コンテスト「威神杯」3Dプリント革新設計コンテスト広東省部門に参加し、特別賞1つ、一等賞1つ、二等賞3つを獲得しました。全国三次元デジタル革新設計コンテスト「威神杯」3Dプリント革新設計コンテスト現地決勝で1位1点、2位2点を獲得。学生たちのオリジナル3Dプリント設計作品「オリジナルリモートコントロールアクティブロボット」が、第1回広州市立大学イノベーション・起業教育成果展に参加しました。
結論

3Dモデリングコースは、高等職業芸術デザイン専攻の必修科目です。3Dモデリング教育に3Dプリント技術を応用することで、確かにコース教育の質が向上し、教育モデルが改善され、教育方法が革新され、退屈で学びにくいコンテンツが鮮明で興味深いものになります。これはデジタル教育の昇華です。 3D プリント技術は、専門教育と指導の促進においてより大きな役割を果たし、大きな革新の可能性を秘めています。

編集者: 南極熊著者: 郭勇、広州工科職業学院

【分析】3Dモデリング教育における3Dプリント技術の実践的探究

KASK、安全性能を向上させる新しい3Dプリント製Elementoヘルメットを発売

創祥5周年 | 「創祥とのひととき」写真集活動

3D プリントウェブサイト - 3D Sandworm Network を開くことができません

最近、バイオメディカル3Dプリントアプリケーションの特許の割合が増加し、重要な市場セグメントになりつつあります。

Flashforge: 3D プリントと圧縮成形を組み合わせることで、人件費を 80% 削減し、納期を 50% 短縮

強化効果が長持ちし安定します！ eSUNのPLA強化および改質技術は特許取得済み

中国海洋大学自然通信: 魚の切り身の生産を拡大する新しい 3D プリント方法

フルカラー3Dプリント製造のトレンドをリードするストラタシスは、積層造形産業フォーラムを成功裏に開催しました。

3Dプリントの靴型、Dajian Technologyが伝統的な靴工場の「復活」を支援

シェアリンググループが3Dプリント砂型アプリケーションを鋳造生産ラインに導入

推薦する

SCRAT3D の受賞作品、晴れの日も雨の日も使える 3D プリントヘルメットで、Meituan はライダーを最初から守り始めます!

NASA、3Dプリント宇宙センサープロジェクト支援に30万ドルを授与

金属積層造形における最近の進歩のレビュー：マイルストーン、トレンド、課題、展望

プロトタイプとは何ですか? 3Dプリンターの自己複製

【分析】医療分野における3Dプリントの応用の進展

10μmレベルの高精度を実現、ハイエナジーデジタルマニュファクチャリングが超高精度バッテリー3Dプリンターを発売

科学者たちは、環境に優しく、安全で、食品業界にも適した 3D プリントに適したゲルインクを開発しました。

3DTALK Futureマシンの最初のバッチが生産ラインから出荷され、台湾でも同時にリリースされました。

将来最も高いビルとなるドバイクリークハーバータワーの 10 メートルのミニチュア模型です。生産に3Dプリントを採用

eSUNは2018年中国国際金型技術設備展示会（DMC）で素晴らしい存在感を示しました。

VTTはセンシングを含む複数の技術を組み合わせ、3Dプリントされたスマートメタルシャフトの製造に成功しました。

最新の自然素材: 菌糸ハイドロゲル 3D プリントによる活性複合材料

あまりにも深く隠されています。消費財業界における 3D プリントの応用を明らかにします。

お金持ちの人達、早く来てください！数万元の価値がある金属製3Dプリント時計とペン

3Dプリントされたチタン製脊椎ケージが新たな動物実験でPEEKケージに勝利