【製造業向け】 業務用3Dプリンター活用ガイド
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教材製作の製造・カスタマイズ

3Dプリンターは、教材分野でも活用されています。教材の製造やカスタマイズの際に3Dプリンターを使用することで、より深い学びにつなげることができます。ここでは、教育製作に3Dプリンターが使われる理由や3Dプリンター活用事例を紹介します。ぜひ活用のヒントを見つけてください。

なぜ教材製作の製造・カスタマイズに3Dプリンターが使われる?

3Dプリンターが教材製作に活用される主な理由は、多様な学習ニーズへの柔軟な対応と創造的プロセスの促進にあります。特別支援教育では、視覚障害者向けの触察可能な立体模型や発達障害児向けの具体物教材を個別に設計でき、抽象概念の理解を助けます。従来の手作業では困難だった複雑な形状も、3Dデータを活用すれば短時間で正確に再現できます。

カスタマイズ性も高く、生徒の理解度や身体特性に応じた教材を迅速に製造できます。また、3Dモデリングから印刷までのプロセスに生徒が参加することで、問題解決能力や創造性が育まれ、自己肯定感の向上にも寄与します。

3Dプリンターによる教材製作の製造・カスタマイズ事例

教材模型作成に活用

3D プリンタで出力した無段変速のモデル
引用元:3Dプリンタを教材模型作成に活用する試み
(https://n.mtng.org/JSTE16.pdf)

技術科の授業で使用する無段変速機(CVT)の教材モデルに活用した事例です。軸間距離120mmのケース内に直径20~50mmの可変プーリーを配置し、ベルト(輪ゴム)の平行移動で減速比を調整する機構を再現しています。従来の機械加工を必要とせず、3Dデータから複雑な形状を短時間で出力できます。試作コストを抑制しつつ、触察可能な立体模型として運動伝達の原理を直感的に理解できます。

参照元:3Dプリンタを教材模型作成に活用する試み https://n.mtng.org/JSTE16.pdf

3DプリンターとAI(ChatGPT)を活用

3D プリンタで出力した無段変速のモデル
引用元:Wayama@MIEE_Teacher note
(https://note.com/takayuki_wayama/n/n8abb68568ff3)

3DプリンターとAI(ChatGPT)を活用した教材製作事例です。直方体の辺のみを作成した教材を取り上げ、ChatGPTに指示することで3Dデータを生成し、3Dプリンターで出力することで、児童が実際に触れて学べる教材を作製しています。正多面体の展開図、図形の切断面モデル、ギアや滑車の実物モデルも作成できます。教科書の図だけではイメージしにくい内容を、児童が手を使って学んだり、実体験を通じて疑問を解決したりできます。

参照元:Wayama@MIEE_Teacher note https://note.com/takayuki_wayama/n/n8abb68568ff3

教材模型作成に活用

国内大学の地学教育に3Dプリンターが活用されています。「ダヴィンチJr.1.0Pro」と「ダヴィンチminiw」で火山噴火・地すべり・活断層などの地形模型を3D印刷しています。従来の紙の地形図では理解が困難だった専門的な内容でも、触察可能な立体模型を用いることで学生の理解が促進されています。野外実習でも現地の地形構造を直感的に把握する教材として活用していて、今立っている地形を把握しやすいです。立体模型は、地形の特徴を議論する際の効果的なツールとして定着しています。

参照元:PRINTER https://www.recmbus-3dprint.com/example/culture.html#heading2

【目的別】商品開発・
製造を加速する
おすすめ産業用(業務用)
3Dプリンター3選を見る

現場の課題別
産業用(業務用)3Dプリンター3選

外注待ちの長さ、ブレによるスピードの上げづらさ、大型・耐熱部品の作りにくさは、現場の生産性を下げます。 産業用(業務用)3Dプリンターを選ぶ際には、各課題解決に適した機能特徴を持つ製品を選ぶようにするとよいでしょう。ここでは、主な製造現場の課題別に、おすすめの製品を紹介します。

自動車メーカー
生産技術部向け
GX-1000シリーズ
(キーエンス)
GX-1000シリーズ(キーエンス)
引用元:KEYENCE
(https://www.keyence.co.jp/products/3d-printers/3d-printers/gx-1000/)
専門知識不要で高機能な
治具を今日すぐに作りたい
  • CAD読み込みと材料選択だけで温度も自動調整、交替要員や新任でも迷わず当日造形でき、ライン停止時間を短縮できます
  • ESD・難燃・耐薬品の材料を用途ごとに指定でき、自動車の電装・塗装・洗浄ラインでの使用可否を事前にルール化しやすく、判断基準を統一して属人化やばらつきを防げます

公式サイトで
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電機メーカー
SI部門向け
Mark Two
(Markforged)
Mark Two(Markforged)
引用元:Markforged
(https://markforged.com/jp/desktop-series)
軽くて強いアーム先端で
ブレを抑えたい
  • 本機の連続繊維強化造形で軽量・高剛性のアーム先端を内製でき、加減速時の振れを抑えて作業のズレを減らせます
  • ナイロン系ベースに高強度繊維を積層して丈夫に作れ、先端の交換回数を抑えて運用を安定させられます

公式サイトで
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航空宇宙/大型筐体
量試生産チーム向け
Fortus 900mc
(Stratasys)
Fortus 900mc(Stratasys)
引用元:Stratasys
(https://support.stratasys.com/jp/printers/fdm/fortus-900mc-f900)
大きい・熱に強い部品を
分割せず一度で作りたい
  • 914×610×914mmの造形室で大きな部品を一度に作れ、分割・接着工程を減らして工数と納期を短縮できます。躯体の剛性・気密も確保しやすいです。
  • 高温・難燃グレードの樹脂に対応し、高温環境向けの治具や最終部品の品質が安定し、環境試験・耐熱要件にも合わせやすいです。

公式サイトで
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