3Dプリント教育の発展動向

現在、3Dプリントの教育と市場の需要の間に大きなギャップがあるため、中国市場で人気のある多くの3Dプリントビジネスモデルでさえ、3Dプリントの限界に留まっていることがわかります。

3D プリントに関連しているように見えるビジネスモデルの多くは、実際には話題から外れています。3D プリントされたパンケーキを例に挙げてみましょう。パンケーキが消費者の胃を満たすかどうかは、3D プリント技術ではなく、パンケーキがパンケーキのような味であるかどうかにかかっています。 3Dプリント技術をベースにした一部のアート作品についても同様です。結局のところ、3Dプリント技術はデザイナーの天才的な美学とデザインを実現するための手段に過ぎません。アート作品自体にお金を払う人がいるかどうかは、3Dプリントの概念に左右されるのではなく、作品自体の芸術的価値とそのサービスの機能に直接関係しています。

3Dプリント教育が深まることで、社会全体が3Dプリント技術に対する理解と習熟をさらに深め、より新しく競争力のあるビジネスモデルが生まれると信じています。

30年以上の開発を経て、3Dプリンティングは市場導入期を経て急速な発展期に入りました。米国立オークリッジ研究所は、今後数年のうちに、マイクロファクトリーと分散型製造が製造業の標準になるだろうと考えています。過去には、何百、何千、何万キロも離れたところから多くの商品を輸送するために人的資源が使われてきました。このような長い炭素排出の軌跡と地球資源の浪費は持続可能ではありません。環境保護、在庫ゼロ、イノベーションは、3D プリンティング技術が人類社会に貢献するためのキーワードです。 3Dプリント技術の発展に伴い、教育も重要な議題に挙げられており、3Dプリント教育の発展は、3Dプリント技術の可能性を最大限に引き出すための前提条件となっています。

米国のAmerica Makesは、小学校1年生から大学院教育者、一般企業従業員からCEO、主婦から製造業に至るまで、社会全体を3Dプリント知識普及戦略の範囲に設定しています。 3D プリントは製造業でますます広く使用されるようになるでしょう。3D プリントは教育の必須部分となり、学校はそれを欠かすことはできません。そうでなければ、学校は学生を社会に向けて適切に準備することができません。

しかし、3Dプリンティング教育をどのように発展させればよいのでしょうか?この背後にある論理は何ですか?そこで、業界の参考として、国内外の3Dプリント業界の一般的な需要を以下のようにまとめました。

ビジネストレーニング

中国では、青少年や子供向けの3Dプリント教育のためのidreamer3D、ソーシャルネットワークをベースにした3Dプリントオンラインインタラクティブ学習プラットフォームであるD Guoxuetang、杭州明展と浙江大学が立ち上げたTeach Innovation Academy、Manhengが大学向けに開発した「3Dインタラクティブ教育システム」など、3Dプリント教育のビジネスモデルが登場していることがわかります。海外では、AutodeskのトレーニングアカデミーやIgniteオンライン教育プラットフォームなどの主流の3Dプリント企業に加え、MakerBotの教育用パッケージサービス製品、専門トレーニング機関ULが基礎理論知識と実践的な3Dプリント技術トレーニングを提供しています。政府は、こうしたダイナミックな形態の商業研修を奨励すべきである。なぜなら、こうした前向きなビジネスモデルこそが、学校教育に対する強力なサポートと前向きな対応となるからだ。

学校教育

3D プリンティングには、科学、技術、工学、数学の多くの分野のコースが含まれます。

初等教育と大学教育の方向性は異なります。エントリーレベルの教育では、学生がデスクトップ 3D 印刷技術を使用できるようにします。これには、CAD モデリング、レーザー科学、材料科学、シミュレーション最適化などの分野における高度な知識は必要ありません。

入門レベルの基礎教育の焦点は、学生にモデリングと設計の方法を教えることにあります。3D プリントの入門教育では、3D プリント技術自体に重点が置かれていません。3D プリント技術は、学生の創造力と想像力を実現するための媒体となっています。 3D プリントでは、細胞や臓器を印刷したり、カスタマイズされたモデルやデバイスを印刷したりできます。 3D プリントされたモデルは、化学、物理学、生物学、数学の深い知識を視覚化し、理解するためにも使用できます。また、プロトタイプのテストやエンジニアリングソリューションの実証など、社会化コースワークを完了するためにも使用できます。さらに、3D プリント技術は、さまざまなテクスチャや複雑な幾何学的構造の作成など、学生の美的感覚や創造的なインスピレーションを刺激することもできます。

大学における学術教育は、産業グレードの3Dプリント技術をどのように使用・開発するか、航空宇宙、自動車、生命科学などの分野で3Dプリント技術の可能性をどのように開発するか、ソフトウェアを使用して3Dプリントのプロセスと結果を制御し、望ましい品質レベルを達成する方法、3Dプリント中のパラメータの変化などの一連のビッグデータを使用して印刷プロセスのプロセスレベルを向上させる方法などに重点を置いています。

学術教育は、産業グレードの 3D プリント装置自体の操作方法や開発方法に限定されず、3D プリントのエコシステム全体に焦点を当てた学際的な科目になります。数学がさまざまな分野の基礎科目であるように、3D プリンティングは研究開発から応用まで、さまざまな分野の学問の交差点で常に登場しています。

材料: 材料は常に 3D 分野の主要なトピックです。プラスチック、金属、複合材料など、3D プリンターはタブレットの印刷から食品の印刷まで、パーソナライズされたカスタマイズを実現する機能を備えています。オブジェクトを印刷できるだけでなく、意図した機能を作品に埋め込むこともできます。金属、ガラス、木材、セラミックなどの素材自体には独自の特性があり、3D プリントによってその特性を引き出すことができます。私たちは「スマートマテリアル革命」を先導しますが、この知能の担い手の一つが3Dプリント技術です。

レーザー: 3D 印刷技術の多くの技術は、選択的レーザー溶融、選択的レーザー焼結、ニアネットシェイプレーザー溶接などの技術を含め、レーザーを使用するように設計されています。レーザーは、粉末またはワイヤから製品に至るまでのエネルギー源になります。レーザーエネルギーの特性をどのように理解し、レーザーの長所をどのように活用し、レーザーと材料を組み合わせる利点をどのように最大限に発揮するかは、3D プリント技術を習得するために不可欠な知識となっています。

シミュレーションの最適化: シミュレーションは、メーカーが印刷結果を制御するのに役立ちます。粉末床レーザー溶融 3D 印刷などの技術では、多くのメーカーが材料の特性を考慮する方法が明確ではなく、これらの材料特性が処理結果にどのように影響するかを把握することが困難です。シミュレーションを通じて、レーザーと材料の相互作用のモデルを予測およびシミュレートできるため、機械の繰り返し操作による機器や材料の無駄を回避できます。

ソフトウェア: たとえば、Delcam のようなソフトウェアは、ソフトウェアプログラミングを通じてロボットを制御することで金属 3D プリントを実現できます。オランダの科学者たちは、2017年に橋を3Dプリントできるようになると発表したが、核となる課題はソフトウェアにもある。 3Dプリント技術の分野ではロボット＋ソフトウェアが独立した技術となり、ソフトウェアの役割がますます重要になってきています。

数学: ジェネレーティブデザインは、エアバスによる工業生産用のバイオニックキャビン構造の設計で重要な役割を果たします。構造上のインスピレーションは細胞構造から得られます。ジェネレーティブデザインは、手動モデリングではなく、数式のアルゴリズムによって完了し、その後、シミュレーションによって最終的なモデリング結果に最適化されます。 3D プリントの分野では、数学がますます重要な役割を果たしています。たとえば、ハーバード大学が実現した精密で制御可能な 4D プリントのコア技術は、依然として数学的アルゴリズムです。自然界の植物の花が咲いたり閉じたりするプロセスは、変化の経路を逆転させる数学によって解決されます。

3D プリントエコシステムは、クラウドコンピューティング、ビッグデータ、鋳造、機械工学などの分野にも広がっており、3D プリント技術の発展に伴い、関連する法律や規制、知的財産権などの分野も 3D プリントエコシステムと教育に影響を及ぼすようになります。 3Dプリントオンラインデータベース「Senvol」、3Dプリントオンラインデータフロー監視ホスティングプラットフォーム「Authentise」、商用グレードのインテリジェント3Dプリントサービスプラットフォーム「3discovered」など、データ、所有権、印刷プロセスをテーマにした関連ビジネスモデルも登場しています。

出典: ©3D Science Valley

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