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

• Project/Area Number: 20K03087
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 09070:Educational technology-related
• Research Institution: Kobe City College of Technology
• Principal Investigator: 尾崎 純一 神戸市立工業高等専門学校, その他部局等, 教授 (70245976)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2024-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2023)
• Budget Amount: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000); Fiscal Year 2022: ¥130,000 (Direct Cost: ¥100,000、Indirect Cost: ¥30,000); Fiscal Year 2021: ¥520,000 (Direct Cost: ¥400,000、Indirect Cost: ¥120,000); Fiscal Year 2020: ¥260,000 (Direct Cost: ¥200,000、Indirect Cost: ¥60,000)
• Keywords: ものづくり教育 / プラスチック / 射出成形 / 簡易型 / プラスチックi / 成形 / 工学教育 / 成形加工 / PBL / 設計製図 / プラスチック成形

Outline of Research at the Start

近年，プラスチック材料は金属材料よりも身近な材料として社会生活に浸透している．しかし，プラスチック材料は優れた長所がある反面，廃棄による環境への影響が大きな社会問題になってきている．
このような背景から，エンジニア育成のための工学教育においてもプラスチック材料に対する知識を身につける重要性が増している．しかし，現在の大学・高専の機械工学科における教育カリキュラムは以前より金属材料を対象としており，プラスチック材料を教材とした取り組みは少ない．
そこで，本研究ではプラスチック材料およびプラスチック成形法をものづくり教育の教材として取り込むための教材開発と授業での実践を試みるものである．

Outline of Annual Research Achievements

本研究では，近年身近になったプラスチックの成形法をものづくり教育の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手動による卓上型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について検討を行い，授業への展開を図った．
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．2021年度から2022年度にかけては，主に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．また，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，本校機械工学科のPBL授業である創造設計製作（3年・通年・４単位）において，８つの製作グループのうち，1つのグループで試行的に卓上型射出成形機の製作に取り組んだ．授業では射出成形機の構造をどのようにするかを話し合いながら検討を重ねて設計を行い，製作図を描いた後に製作に取り組んだ．
2023年度は，前年度と同様に創造設計製作（3年・通年・4単位）において，製作テーマの一つとして卓上射出成形機の製作を挙げ，２つのグループが製作テーマとして取り組んだ．いずれのグループも７名で構成され，一つのグループはクランク機構を利用した構造を有する射出成形機を，もう一つのグループは，レバーを動かすことで歯車を介してピストンを上下させる構造を有する射出成形機の設計製作を行った．また，射出成型用の簡易型の製作も行い製作した射出成形機と簡易型を使って実際に射出成形が出来ることも確認できた．
授業実施後のアンケートからは，授業実施前にはプラスチックに関してそれほど興味は持っていない学生が大半であったものの授業実施中および実施後には製作テーマに対して非常に高い関心を持って射出成形機の設計製作に積極的に取り組んでいたことが伺え，プラスチック成形機の製作は，機械工学のものづくり教育の教材として有用なものになり得ることが確認できた．