高等教育のための適切なマテリアル選択方法
3Dプリントには、クラスを活気づけさせる力があります。3Dプリントの応用範囲は工学コースのみに留まらず、学生の就職準備、分析能力の開発、創造性の活性化に役立ちます。幼稚園~高校、大学の教育者が3Dプリントをクラスに導入する前に、3Dプリントのエコシステムを熟知しておく必要があります。そのために考慮すべき要素は複数あります。3Dデザイン、ハードウェア、ソフトウェア、マテリアルです。Formlabsのライブラリには様々な材料が用意されており、Formlabsは教育者が授業に最適なレジンを選択するのを、対面でもオンラインでも助けることができます。
この記事では、最適なマテリアルを選ぶためのレビューをします。ここでは以下の手順を取り上げています。
クラスでの3Dプリントの目的を設定します。
様々なレジンの特性について学びます。
レッスンプランに合わせてレジンを調整する。
インタラクティブ
用途に合った材料を探す
どの3Dプリンティング材料を選択すべきか、お困りですか？Formlabsの新しいインタラクティブな材料ウィザードは、お客様の用途に基づいて適切な材料を決定し、レジンライブラリから最も気になる特性を選択するのに役立ちます。
クラスでの3Dプリントの目標設定
クラスに3Dプリントを取り入れることは、クラスでの学習成果に対して明確な目標と期待を設定することになります。3Dプリントで生徒に何を達成してもらいたいですか？大まかな目標としては、モデリングと製作のスキルの向上、3Dプリントを使った実生活のシナリオの問題解決方法の学習、3Dプリントを使った時間とコストの節約の機会の特定、デジタル技術への関心の向上、想像力の拡大などが挙げられます。これらの目標は、異なる学問分野ごとにさらに細分化させることができます。3Dプリンティングがどのように学習を強化できるかを慎重に評価することで、あらゆる学問分野の教育者は、強力な3Dプリンティングプログラムを作成することができます。
3Dプリントは、治具のようなエンジニアリングアプリケーションでの使用が長い間証明されており、そのほとんどは、教育者が3Dプリントを支援する幅広い目標をエンジニアリングのコースワークに組み込むために使用することができます。アディティブ・マニュファクチャリングは、サブトラクティブ・マニュファクチャリングよりも設計の自由度が高いため、教育者は、より多くのトピックをカバーし、1セメスターでより多くの作品を制作するという目標を設定することができます。また、学生に計算思考スキルを身につけさせ、実地学習に多くの時間を割くように促すこともできます。
医療分野でも、3Dプリントは大きな可能性を秘めています。3Dプリンティングは、将来の医師や看護師を訓練し、現実的なモデルを作成することで現実の手術に備える上で重要な役割を果たしています。
例えば、サージカルレジンは実験用途に、エラスティックレジンはデバイス部品のプロトタイピングに使用されています。また、エラスティックレジンは皮膚などの軟組織をシミュレートします。
アート、デザイン、建築の各分野では、3Dプリントは学生が新しい可能性を想像し、それを実現するのに役立ちます。例えば、金属加工を学ぶ学生はCADソフトウェアを使用してさまざまなウェアラブルジュエリーをデザインしたり、建築を学ぶ学生は非常に詳細な物理モデルを構築したりすることができます。ジュエリーデザイナーでFormlabsのアンバサダーを務めるJocelyn DeSisto氏は、デザインの課題に取り組むために3Dプリントを取り入れました。彼女のジュエリー会社Lot28は、手作業では再現が難しい複雑な表面のディテールを持つジュエリーを制作しています。「図面のテンプレートのように、3Dモデルを作成する際にデザイン時間を最大化することができ、手作業での製作時間の遅れなしに、何度も繰り返しプリントすることができます。」と彼女は言います。
異なるレジンのユニークな特性について学ぶ
異なる種類のレジンは独特な特徴を持つ; 2つとして同じ特徴を持つレジンはない。例えば、タフ2000レジンは、簡単に曲がってはいけない丈夫で頑丈な部品のプロトタイピングに適しています。ここでは、Formlabsのレジンのいくつかを紹介し、それぞれの特徴がどのように異なる学習成果をサポートするのかをご紹介します。
ドラフトレジン
プロトタイピングのために完璧であるドラフトレジンは、スタンダードレジンより3から4倍速くプリントできます。大きな部品を素早くプリントし、1日で何度も設計を繰り返すことができることから、ドラフトレジンと名付けられました。300ミクロンの高さの層を持つことで、プロトタイピングのニーズを満たすのに十分な精度を持ち、より速い設計の反復を可能にします。
ドラフトレジンはプロトタイピングのために設計されているため、テストと反復を必要とする工学系の授業に適しています。ドラフトレジンを使用することで、工学の授業をより効率的なものにすることができます--プリントに10時間かかっていたモデルが2時間で完成することができます。ドラフトレジンは品質を犠牲にすることなく、短時間でプリントすることができます。
USC Viterbi School of Engineeringの上級講師であるLance Winkel氏は、プロジェクトのアイデア出しを加速させるためにドラフトレジンを使用しています。ドラフトレジンはWinkelと彼の学生の両方の時間を節約しました。 「ドラフトレジンを使用すると、1つのステージを完成させる時間が4倍も速くなることがよくあります。スタンダードグレーレジンを使用した同じForm 2プリンターで、最近のプリントを12時間で完成させました」とWinkel氏は述べています。「同じステージレイアウトでも、ドラフトレジンに対応するためにわずかにプリントサポートを調整しただけで、3時間弱で完成しました」とWinkel氏は述べています。つまり、同じプリンターで4倍速でプロジェクトや反復を完成させることができるということです。これは革命的なことです。
エラスティックレジン
エラスティックレジンは Formlabsのエンジニアリングレジンの中で最も柔軟性があります。この材料でプリントされた部品は、成形されたシリコン部品のように見え、動作し、何度も使用するのに十分な耐久性があります。柔らかくて弾力性のあるエラスティックレジンは、エラストマー材料と呼ばれる新興のカテゴリーの一部です。一般的に、ウェアラブル、医療モデル、ロボット工学、特殊効果の小道具などのアプリケーションのための柔らかいシリコンやウレタンの部品は、金型製作技術または外注によって生産されます。直接3Dプリント用のソフトマテリアルも登場し始めていますが、これらのマテリアルでプリントされた部品は1～2サイクルしか持たず、「シリコンのような」部品に期待される感触が得られない場合があります。ステレオリソグラフィー（SLA）での柔らかいレジンの開発は挑戦でした。部品は高い弾性を持ちながらも、プリント中に破れない強度が求められますが、この2つの特性は一般的に正反対の性質です。
エラスティックレジンは医学部か理科の授業で容易に使用することができます。医療分野では、手術の準備のために患者固有の解剖学的モデルを使用します。医学生は3Dによってプリントされるモデルの使用によってキャリアのために準備できる。エラスティックレジンの不透明な性質は学生が内部空洞を視覚化するのを助け、耐久性は彼らのモデルが壊れることを心配する必要がないことを意味します。
タフ2000レジン
タフ2000のレジンは曲げにくい上堅く、丈夫な部品を作り出します。この材料はハウジングおよびエンクロージャ、治具および据え付け品、機械コネクターおよび摩耗および破損を経るプロトタイプのような機能部品にとって理想的です。
タフ2000レジンは、我々の新しく区分されたタフ・デュラブルファミリーの中で最も強く、最も堅い材料である。タフ2000レジン、タフ1500レジン、デュラブルレジンを含むこれらの材料は、圧縮、伸張、曲げ、衝撃にも破断することなく対応できますが、弾性率などの主要な特性を比較することで明確に区別することができます。
改善された強さ、剛さおよび延長性で、タフ2000レジンは製品設計および学生が摩耗および破損に抗できる機能部品を作り出すように要求される工学コースのために最適である。
あなたのレッスンプランにレジンを適合させてください。
3Dプリンティングは、授業計画の中核を形成することも、学習をサポートするツールとして使用することもできます。高等教育の3Dプリンティングの授業計画において、材料が重要な役割を果たしていることは間違いありません。教育者は、学習成果に合わせて複数のレジンを組み合わせて活用することができます。