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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。
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。
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。
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。
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。
【目的別】商品開発・
製造を加速する
おすすめ産業用（業務用）
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Q. 教材を3Dプリントするとき、縮尺はどう決めますか？
A.
学習者に見せたい構造と手に取る大きさから決めます。
薄い壁や小さな文字は縮小すると消える場合があります。必要な部分だけ拡大するなど、模型としての伝わりやすさを優先してください。 例えば内部の流路を見せる模型なら外形の正確さより開閉しやすさを優先できます。試作を教員や学習者に見てもらい、見えるべき部分と持ちにくい部分を直します。
Q. 授業で繰り返し使う模型は、何を重視しますか？
A.
扱いやすさと破損時の交換しやすさを重視します。
落下や分解の回数を想定し、角の処理、接合方法、予備部品の用意まで考えます。 一体品が壊れると授業で使えなくなるため、突起や可動部だけ交換できる構造も有効です。保管・消毒・運搬の扱いを想定し、複数回の授業で破損箇所を記録します。
Q. 教材製作では、色分けと一体造形のどちらが分かりやすいですか？
A.
学習目標によって変わります。
内部構造を見せたいなら分解式、位置関係を示したいなら色分けが有効です。造形前に、授業で何を説明する模型かを決めてください。 色分けは対応関係を伝えやすい一方、内部の重なりは分解式のほうが見せやすい場合があります。説明したい順序を授業案に沿って決め、見せる操作を模型の試作で確認します。
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。
