プラスチックを対象にしたものづくり教育教材の開発と授業への展開

开发针对塑料的制造教材并应用于课堂

• 批准号: 20K03087
• 负责人: 尾崎 純一
• 金额: $ 0.58万
• 依托单位: Kobe City College of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20K03087/
• 关键词: ものづくり教育; プラスチックi; 成形; 簡易型; 工学教育; プラスチック; 成形加工; 射出成形; PBL; 設計製図; プラスチック成形

本研究では，ものづくり教育に近年身近になったプラスチック材料とその成形法を教材として取り入れることを目的とし，簡便にプラスチック成形が行える卓上射出成形機の製作および成形に必要となる簡易型の製作方法について検討を行ってきた．2020年度は教材として活用するための卓上型のプラスチック成形機の試作を行った．PBL授業でも製作することを念頭に出来るだけ扱いやすい構造にするため，主に樹脂（ペレット）の投入方法や射出機構を工夫したプラスチック成形機の製作を行った．2021年度から2022年度にかけては，成形に必要となる簡易型の製作方法について検討を行った．簡易型の設計にはフリーの３DCADソフトを活用し，3DCADソフトに附属するCAM機能を用いてCAMデータを生成し卓上CNC加工機により型の製作まで行えるようになった．最終的には割型の製作も可能であることが確認できた．さらに，2種類の３DCADソフトを用いて操作性やCAMの処理時間などを比較し授業に導入しやすさについても検討を行った．また，2022年度にはプラスチック成形機の製作を授業に取り入れるための前段階として，試行的に3年生のPBL授業において一部のグループで卓上型射出成形機の製作をテーマに授業に取り入れた．授業では成形機の構造など基本設計から検討し製作までを行い，プラスチック成形機の製作がPBL授業に取り入れられることを確認した．一方，1年生の設計製図授業においては，立体図の作図課題としてプラスチック成形の対象と考えているキーホルダーの作図を取り入れた．手書き製図がメインであるが，3DCADの紹介を行った上で希望者だけではあるが3DCADでの作図にも取り組んだ．3DCADにより作図した作品については3Dプリンタによる造形も行い3DCADの有用性について理解を深め，プラスチック成形に対する動機付けとした．

这项研究旨在融合塑料材料及其成型方法，这些方法近年来已经成为教育的制造材料，并研究了桌面注射型成型机所需的简单制造方法，这些方法可以轻松地执行塑料成型。在2020年，我们进行了一台桌面塑料模制机的原型，用于教材。为了使结构尽可能易于处理，我们主要用插入树脂（颗粒）和注入机制的方法制造塑料成型机。从2021年到2022年，我们讨论了模制所需的简单模具的制造方法。简单的设计使用免费的3DCAD软件，可以使用附加到3DCAD软件的CAM函数生成CAM数据，从而使用台式CNC加工机允许模具生产。最后，可以确认可以产生分裂模具。此外，使用两种类型的3DCAD软件来比较可操作性和CAM处理时间，并考虑将其引入类别的容易性。此外，在2022年，作为将塑料成型机的生产纳入类的初步阶段，一些小组将它们引入了第三年PBL课程中的课程，其主题是制作桌面注射型成型机。在课堂上，我们进行了基本的设计，注意事项和生产，包括模制机的结构，并确认塑料成型机的生产将纳入PBL类。同时，在一年级的设计绘图类中，我们使用了绘图钥匙扣，我们认为这是塑料成型的主题，作为三维图纸的绘图任务。尽管主要的重点是绘制手工制图，但我们介绍了3DCAD，并与3DCAD进行了绘画，尽管只有那些希望的人。还使用3DCAD绘制的作品也使用3D打印机来加深我们对3DCAD有用性的理解，并激励我们塑造塑料。