徹底的な読み物 | 教室で 3D プリントの価値を最大限に活用するには?

出典: Ultimaker

多くの教育者にとって、教室に新しい 3D プリンターを追加することは想像していたことではないかもしれません。 3D プリンターの使用を初めて検討するとき、多くの場合、「3D プリントによってカリキュラムはどのように変わるのか？」や「生徒たちは 3D プリンターを使ってどんな新しくて面白いものを作るのか？」といった長期的な疑問が頭に浮かびます。

実際、3D プリンターを使い始めると、私たちは次のようなよくある質問を自問するようになりました。「このボタンは何をするのですか? どんな材料を使えばいいですか?」そして「なぜ印刷にこんなに時間がかかるのですか?」

3D プリンターは何でもできる魔法の箱のように思えるかもしれませんが、他のツールと同様に、最大限に活用するにはある程度のスキルが必要です。今日は、教室を最大限に活用するのに役立つ 5 つのテクニックについて説明します。

1. 印刷速度は最も重要なことではありませんが、速度がなければ絶対に必要です。<br /> 何もないところから（そしてプラスチックから）物体を作り出すことができるというのは素晴らしいことですが、それには時間がかかり、長い時間を要することもあります。 3D プリンターはほぼあらゆるものを作ることができますが、最小の物体でも製造に数時間かかり、大きな物体になると数日かかることもあります。

自宅で印刷する場合や、数十台のプリンターが 24 時間待機している印刷工場で印刷する場合、印刷時間は重要ではないかもしれません。しかし、教室に印刷を希望する生徒がいっぱいいるのに、利用できるプリンターが少数しかない場合は、頭が痛くなることがあります。幸いなことに、いくつかのトリックを使用することで、印刷品質を確保しながら印刷を高速化できます。

1 つ目は、より大きな直径のノズルを使用して、層の高さを増やすことです。この場合、印刷物の滑らかさが若干悪くなる可能性がありますが、ほとんどの場合、印刷物に大きな影響はありません。 Ultimaker を含むほとんどのプリンターには、0.4 mm のノズルが装備されています。 0.8mmノズルに変更すると、印刷時間を半分に短縮できます。床の高さを上げることで同じ効果が得られます。

Ultimaker プリンターで Ultimaker Cura ソフトウェアを使用する場合は、ターゲット設定機能のドラフトインテントプロファイルも利用できます。これらのプロファイルは速度が最適化されており、印刷を高速化するために他の多くの小さな調整が行われます。

次に、塗りつぶし設定を調整できます。強固な構造を必要としないほとんどの部品では、印刷の失敗を心配することなく、充填率を 20% まで減らすことができます。つまり、印刷に必要な材料が少なくなり、それに応じて印刷時間も短縮されます。

さらに、Ultimaker Cura ソフトウェアでは、「Lightning Fill」が可能です。これは Ultimaker Cura に追加された最新の充填モードで、中空の印刷オブジェクト内にツリーのようなサポート構造を生成し、材料の消費を大幅に削減します。固体オブジェクトを印刷する場合と比較して、消耗品を最大 90% 節約できます。ここでも、印刷されたオブジェクトは固体構造のサポートを必要としないことが前提となります。

2. 教師も学ぶ必要がある<br /> プリンターの仕組みを理解すれば、生徒に使い方を教えるのがずっと簡単になります。現在、3D プリントに関連する学習リソースは豊富にあります。しかし、選択肢が多すぎるため、独学で最も速く、最も効果的な方法を見つけるのは難しい場合があります。

この問題を解決するために、Ultimaker は 3D プリントに関するブティックオンラインコースを作成しました。特別にカスタマイズされたコースコンテンツは、どの段階のユーザーでも開始したり、スキルを向上させたりするのに役立ちます。 Ultimaker Academy (https://ultimaker.com/learn/ultimaker-3d-printing-academy) を使用すると、印刷に関する知識をまったく新しいレベルに引き上げることができ、付属のコースは学生の指導にも役立ちます。

さらに、印刷の経験を積んだ後、より具体的な知識が必要になった場合は、当社の公式 Web サイトで提供している豊富なリソースを通じて、さらに詳しい情報を入手することもできます。 Ultimaker.com の「3D 印刷ガイド」セクションでは、3D 印刷関連のコンテンツもご覧いただけます。（https://ultimaker.cn/ナレッジ）

3. 生徒の印刷失敗を減らす
3D プリントで時間と材料が無駄になる主な理由の 1 つは、印刷の失敗です。印刷が終わり近くで失敗し、最初からやり直さなければならないほど辛いことはありません。

幸いなことに、印刷の失敗を避けるためにできることがいくつかあります。まず最初に設定が正しいことを確認します。多くのオブジェクトには内部サポートが必要です。サポートがいつ必要か、またそれをどのように正しく使用するかを理解することで、印刷の成功率を高めることができます。デュアルエクストルーダー (Ultimaker S5 など) では、さまざまなサポートタイプと材料が利用できるため、サポートのセットアップに慣れるまでに時間がかかる場合があります。主なサポート材は、水溶性サポート材と簡単に除去できるサポート材の 2 つです。

Ultimaker プリンタを使用する場合は、Ultimaker の材料または Ultimaker 認定のサードパーティ互換材料、およびこれらの材料のカスタムターゲット設定事前プロファイルを使用できます。このような事前プロファイルは、変更や調整なしで印刷が適切に機能するように特別に調整およびテストされているため、使用することで印刷の品質が大幅に向上します。

最後に、スライスが完了したら生徒のプロフィールを調べることができます。ほとんどのスライスソフトウェアはこの機能を提供しています。 Ultimaker Cura を使用している場合は、設定バーの上、または画面の右下隅の印刷/保存ボタンの横に「プレビュー」ボタンがあり、クリックするとプレビューが表示されます。画面に3Dモデルが表示され、サポート材の位置も表示されます。画面右側のスライダーを使ってレイヤーごとに確認することができます。

プレビューモードを適切に使用すると、印刷物がビルドプレート上に適切に配置されているかどうか、およびモデルにサポートが必要かどうかを確認するのに役立ちます。サポート設定が有効になっている場合は、十分なサポートがあるかどうか、またはサポート設定を変更する必要があるかどうかも確認できます。レイヤースライダーを使用すると、モデルの内部を確認し、モデル内に十分なパディングがあるかどうかを確認できます。この一連のチェックやその他のチェックにより、印刷を開始する前に失敗する可能性のある印刷を特定できます。

4. 生徒に間違いを許す<br /> 実際、印刷の成功率を高め、学生の印刷物を細かく管理して 100% の印刷成功率を保証するのに役立つさまざまなツールが利用可能です。しかし、生徒は成功したプリントから学ぶのと同じくらい、失敗したプリントからも学ぶという議論もあります。学生は失敗から学び、より専門的な知識を身につけます。

学生に時々間違いを許すことで、スライスソフトウェアに多くの複雑な機能 (サポートや充填など) がある理由を学生が理解しやすくなります。

一度既成概念から抜け出すと、3D プリントは考慮すべき変数が多数ある非常に複雑な学習プロセスになります。生徒が毎回異なる間違いを犯し、そこから学ぶことで、批判的思考力を鍛えることができます。生徒が同じ間違いを繰り返した場合にのみ、教師が生徒を正しい解決方法に導く必要がある場合があります。

学生に提示するために、少なくとも数枚の失敗したプリントアウトを保存しておくことをお勧めします。部分的に失敗した印刷と完全に失敗した印刷はどちらも、印刷中に何が問題だったかを示す良い指標になります。

5. プリンターを最高の状態に保つ<br /> プリンターを今後何年も正常に機能させ続けるには、定期的なメンテナンスを実行することが重要です。通常の FFF プリンターの定期メンテナンスの一環として、次の 5 つの作業を行う必要があります。

● 損傷または摩耗した部品を徹底的に検査します。● プリンターの可動部品に潤滑油をさします。● ベルトをしっかりと締めます。● 余分な汚れや材料の破片を取り除き、特にファンを清潔に保つように注意します。● プリンターのノズルを清掃し、詰まりに注意し、損傷している場合はすぐに交換します。

上記の手順はプリンターによって異なる場合があり、3D プリンターによっては他のプリンターよりもメンテナンスが簡単なものもあります。プリンタの製造元は詳細なメンテナンス手順を提供する必要があります。ただし、プリンターが信頼性の高い Ultimaker であれば、メンテナンスの手順は大幅に簡素化されます。

プリンターの前面にあるタッチスクリーンを使用して、メニューのメンテナンスオプションにアクセスします。プリンターの各コンポーネントは個別に選択でき、必要なメンテナンス内容とメンテナンス手順が表示されます。このモジュールでは、プリンターの自己診断を開始して、特別な注意が必要な問題があるかどうかを確認することもできます。

これらのヒントが、プリンターを最大限に活用し、教室で 3D プリンターを使用する新しい方法を見つけるきっかけになれば幸いです。

Ultimaker 2022 オンラインセミナーは、2022 年 7 月 1 日金曜日の午後 2 時に開始されます。3D 印刷業界のイノベーターや思想的リーダーが招待され、最新バージョンの Ultimaker Cura 5.0 でサポートされている独自のアプリケーションのデモンストレーションを行います。会議中は、Ultimaker 限定のプレゼント抽選にも参加できます。http://ultimaker.mikecrm.com/J6AP6gx をクリックして、カンファレンスに登録してください。

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