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四力学とデザイン入門~ワークショップで学ぶ機械のデザイン~

四力学とデザイン入門~ワークショップで学ぶ機械のデザイン~

授業の目標・概要

機械工学科で伝統的に教えられてきた四力学(ヨンリキガク)は,機械力学、材料力学、熱工学、流体力学からなり、自動車、鉄道、航空機、ガスタービン、スマートフォン、医療器械など、あらゆるものの設計に必須の知識となっている。さまざまな機械を生み出すためのいわゆるエンジニアリングには、デザインの思考と発想力が不可欠である。そしてその発想をかたちあるものにする設計の技術、これを実際にかたちづくる生産加工技術、この2つの連携が我々の生活を豊かにする様々な機械を生み出す。

前半は主に四力学の講義を行い、力学のエッセンス・面白さを学んでもらう。

後半は生産加工の講義として、材料の造り方、それを必要な形に仕上げる加工技術を分かりやすく紹介する。設計の講義として、発想をデザインする方法を学びながら実践する。

講義紹介ポスター

授業風景

授業計画

<前半:四力学入門>

1.ガイダンス
  • ・鉄道の技術に学ぶ
  • ~新幹線の技術はどのようにして生まれたか?
2.材料・機械力学の基礎と応用
  • ・材料の変形と破壊を学ぶ(強いパスタブリッジを作る)
  • ・有人宇宙飛行への挑戦~宇宙でのロボット戦闘は可能か?
3.熱・流体の基礎と応用
  • ・水や空気の流れ現象と機械の設計
  • ・熱の伝わりと機械の設計
  • ・エネルギー変換と機械工学

<後半:生産加工・設計入門>

1.ものづくりの基礎技術
・成形加工技術
量産に最も多く用いられている成形加工と材料の種類(金属、樹脂、ガラス)を紹介する。硬い素形材(材料の塊)を一瞬にして粘土さながらにぐにゃぐにゃに変形させて形を作り上げる技術は圧巻である。
・切削加工技術
サブミクロン〜ミクロンオーダーで機械部品を作り上げる切削加工技術を紹介する。乗り物、電子機器、さらには人工関節に至るまで複雑な3次元形状に仕上げる機械(工作機械)の動きとその精確さはロボットをはるかに超えるものである。
・エネルギビーム加工技術
エネルギビーム加工にはレーザ、電子、水などの様々な媒体が使われている。これらを使って金属、ガラス、CFRPの板から必要な形状を高速かつ精密に切り出す機械の紹介やその加工原理を説明する。
・3Dプリンティング技術
家庭用にも手に入れられる3Dプリンティング技術であるが、その歴史は古い。企業ではカメラや携帯電話の設計をすみやかに確かめる技術として実践的に活用している。家庭用に使われる樹脂を溶かす方法に加えて紙や金属を積層する方法も紹介する。
2.クリエイティブ・インサイト – 自己の発想をデザインする
・発想プロトコル
優秀なデザイナーはどのようにメモを取っているのか?発想を生み出すためのプロトコルに関する先端的な思考技術を学ぶ。
・発想のラピッドプロトタイプ
限られた短い時間の中で、いかに高速で発想を拡張するか。時間を軸とした新たな発想支援法について習得する。
・自分の発想のまとめ方を探る
気づきから発想、アイデアエーションを経たプレゼンテーションの効果的な構築法と企画提案法を学ぶ。

<ウィンターターム:工場見学>

ウィンタータームに実際のものつくりの現場の見学(工場見学)を予定している。

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