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

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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．