3Dプリンターの究極のガイド

プリンタは3D

アディティブマニュファクチャリングは、レジャーセクターと産業およびテクノロジーの両方で、ますます多くのアプリケーション分野を持っています。 3Dプリンターは、印刷方法に革命をもたらしました そして彼らは新しい構造を構築します。それは小さな物体から生体組織、さらには家、あるいはモータースポーツ用の空力部品にまで及ぶ可能性があります。

数年前まで、2Dプリントは空想科学小説のようなものでした。 多くの人が、画像やテキストの代わりにオブジェクトを単純なXNUMXD紙に印刷できることを夢見ていました。 現在、テクノロジーは非常に成熟しているため、 数え切れないほどのテクノロジー、ブランド、モデル、など。 このガイドでは、これらの特殊なプリンタについてさらに詳しく知ることができます。

ボクセルとは何ですか?

ボクセル

まだよく知らない場合 ボクセル、3D印刷では重要なので、それが何であるかを理解することが重要です。 これは、英語の«volumetric pixel»の略語であり、XNUMX次元オブジェクトを構成する立方体の単位です。

コンピュータグラフィックスの表面に適用されるテクスチャの最小単位であるテクセル(テクスチャ要素またはテクスチャピクセル)や、タイプを参照するネオロジズムであるテクセル(触覚ピクセル)などの他の単位もあります。タッチスクリーン用の触覚技術の開発により、さまざまなテクスチャのタッチをシミュレートできます。

言い換えれば、それは ピクセルに相当する2D。 そして、上の画像でわかるように、その3Dモデルが立方体に分割されている場合、それぞれがボクセルになります。 一部の高度な3Dプリンターでは、印刷中に各ボクセルを制御してより良い結果を得ることができるため、それが何であるかを指定することが重要です。

3Dプリンターとは

プリンタ3D

3Dプリンターは、コンピューター設計からのボリュームでオブジェクトを印刷できるマシンです。 つまり、従来のプリンタと同じですが、平らな面に2Dで印刷する代わりに、 三次元(幅、長さ、高さ))。 これらの結果を達成できる設計は、3DまたはCADモデルから、さらには実際の物理オブジェクトから取得することもできます。 XNUMXDスキャン.

そして彼らはできる いろいろなものを印刷する、一杯のコーヒーのような単純なものから、生体組織、家などのはるかに複雑なものまで。 言い換えれば、印刷された図面を紙から実現したいという多くの人の夢がここにあり、それらは業界を超えて、家庭でも使用できるほど安価です。

3Dプリントの歴史

3D印刷の歴史はごく最近のようですが、真実は数十年前にさかのぼる必要があるということです。 すべてはから生じます 1976年のインクジェットプリンタ、そこから、印刷インクを材料に置き換えて、ボリュームのあるオブジェクトを生成し、重要なステップを踏んで、現在のマシンまでのこのテクノロジーの開発におけるマイルストーンをマークするための進歩がありました。

  • 1981年に最初の3D印刷装置が特許を取得しました。 彼はそれをしました 小玉秀男博士、名古屋市工業研究所(日本)。 アイデアは、チップの製造方法と同様に、感光性樹脂を使用した積層造形のために彼が発明した2つの異なる方法を使用することでした。 しかし、彼のプロジェクトは興味と資金の不足のために放棄されるでしょう。
  • この同じXNUMX年間で、フランスのエンジニア AlainLeMéhauté、Olivier de Wittte、Jean-ClaudeAndré、UV硬化による感光性樹脂の固化による製造技術の調査を開始しました。 申請分野が不足しているため、CNRSはプロジェクトを承認しませんでした。 そして、彼らは1984年に特許を申請しましたが、最終的には放棄されました。
  • チャールズハル1984年に、彼は3D Systems社を共同設立し、ステレオリソグラフィー(SLA)を発明しました。 これは、デジタルモデルから3Dオブジェクトを印刷できるプロセスです。
  • La 最初のSLAタイプの3Dマシン 1992年に販売を開始しましたが、価格が非常に高く、基本的な設備でした。
  • 1999年には、別の大きなマイルストーンがマークされました。 バイオプリンティング、実験室で人間の臓器、具体的には幹細胞自体の合成コーティングを使用して膀胱を生成することができます。 このマイルストーンは、ウェイクフォレスト大学再生医療研究所に端を発し、移植用臓器の製造への扉を開きます。
  • El 3Dプリントされた腎臓は2002年に到着します。 これは、動物の血液をろ過して尿を生成する機能を備えた完全に機能するモデルでした。 この開発も同じ研究所で作成されました。
  • エイドリアン・ボウヤーがRepRapを設立 2005年にバース大学で。自己複製型の安価な3Dプリンターを構築することはオープンソースのイニシアチブです。つまり、自分のパーツを印刷したり、次のような消耗品を使用したりできます。 3Dフィラメント.
  • 一年後、 2006年、SLSテクノロジーが登場 レーザーのおかげで大量生産の可能性。 これにより、産業利用への扉が開かれます。
  • 2008年は最初のプリンターの年になります 自己複製能力。 それはRepRapのダーウィンでした。 この同じ年に、他の人が自分の3Dプリンターで印刷できるように、コミュニティが3Dデザインを共有できるWebサイトである共創サービスも開始されました。
  • 大幅な進歩もありました 3D補綴物の許可。 2008年は、印刷された義足のおかげで最初の人が歩くことができる年になります。
  • 2009年は Makerbotとキット 多くのユーザーがそれらを安価に購入し、独自のプリンターを自分で構築できるように、3Dプリンターのつまり、メーカーとDIYを対象としています。 その同じ年、ガボールフォルガクス博士は、血管を作ることができるようになり、バイオプリンティングにおいてもうXNUMXつの大きな一歩を踏み出しました。
  • El 最初の印刷面 サウサンプトン大学のエンジニアによって作成されたin3Dは2011年に到着します。 無人設計でしたが、わずか7日で7000ユーロの予算で製造できました。 これにより、他の多くの製品の製造が禁止されました。 実際、この同じ年に最初の印刷された自動車のプロトタイプであるKor Ecologic Urbeeが到着し、価格は12.000ユーロから60.000ユーロの間でした。
  • 同時に、印刷は次のような高貴な材料を使用して始まりました スターリングシルバーと14Kゴールド、こうして宝石商のための新しい市場を開き、正確な材料を使用してより安価な作品を作ることができます。
  • 2012年に到着します 最初の補綴顎インプラント ベルギーとオランダの研究者のグループのおかげで3Dプリント。
  • そして現在、市場は見つけるのをやめません 新しいアプリケーション、パフォーマンスを向上させる、そして企業や家庭によって拡大し続けるために。

現在、あなたが疑問に思っているなら 3Dプリンターの費用はいくらですかは、最も安価で最小の場合は100ユーロまたは200ユーロ強、最も先進的でより大きな場合は1000ユーロ以上、さらには産業部門で数千ユーロかかるものもあります。

アディティブマニュファクチャリングまたはAMとは

アディティブマニュファクチャリング、3Dプリント

3Dプリントは単なるものです アディティブマニュファクチャリングつまり、3Dモデルを作成するために、材料の層を重ねる製造プロセスです。 最初のブロック(シート、インゴット、ブロック、バーなど)に基づくサブトラクティブ製造とは正反対で、最終製品が完成するまで材料が除去されます。 たとえば、サブトラクティブマニュファクチャリングとして、木のブロックで始まる旋盤に刻まれた部品があります。

これのおかげで 革新的な方法 自宅で安価にオブジェクトを作成したり、エンジニアや建築家向けのモデルを入手したり、テスト用のプロトタイプを入手したりできます。 さらに、この積層造形により、以前は金型や押し出しなどの他の方法では不可能だった部品を作成することが可能になりました。

バイオプリンティングとは

バイオプリンティング

バイオプリンティングは特殊なタイプの積層造形であり、これも3Dプリンターで作成されますが、その結果は不活性材料とは大きく異なります。 XNUMX月 生体組織や臓器を作る、人間の皮膚から重要な器官まで。 また、プロテーゼやインプラントなどの生体適合性材料を製造することもできます。

これはから達成することができます XNUMXつの方法:

  • 構造、一種のサポートまたは足場は複合材料で構築されています 生体適合性ポリマー それらが体によって拒絶されないこと、そして細胞がそれらを受け入れること。 これらの構造はバイオリアクターに導入されるため、細胞が存在し、体内に挿入されると、徐々に宿主生物の細胞に道を譲ります。
  • 臓器や組織の層ごとの印象ですが、プラスチックなどの素材を使用する代わりに、 生細胞培養 バイオペーパー(生分解性素材)と呼ばれる固定方法で形を整えます。

3Dプリンターのしくみ

アディティブマニュファクチャリング、3Dプリンターのしくみ

El 3Dプリンターのしくみ 見た目よりもはるかに簡単です。

  1. あなたはソフトウェアでゼロから始めることができます 3Dモデリング またはCAD設計で必要なモデルを生成したり、作成済みのファイルをダウンロードしたり、3Dスキャナーを使用して実際の物理オブジェクトから3Dモデルを取得したりすることもできます。
  2. 今、あなたは デジタルファイルに保存された3Dモデル、つまり、オブジェクトの寸法と形状を含むデジタル情報から。
  3. 以下は スライス、3Dモデルを数百または数千のレイヤーまたはスライスに「カット」するプロセス。 つまり、ソフトウェアでモデルをスライスする方法です。
  4. ユーザーが印刷ボタンをクリックすると、USBケーブルまたはネットワークを介してPCに接続された3Dプリンター、またはSDカードまたはペンドライブに渡されたファイルが プリンタプロセッサによって解釈されます.
  5. そこから、プリンターは行きます モーターの制御 頭を動かして、最終的なモデルが完成するまでレイヤーごとに生成します。 従来のプリンタと同様ですが、ボリュームはレイヤーごとに増加します。
  6. それらのレイヤーが生成される方法 テクノロジーによって異なる場合があります 3Dプリンターがあります。 たとえば、それらは押し出しまたは樹脂によるものである可能性があります。

3Dデザインと3Dプリント

3Dデザイン、3Dモデリング

3Dプリンターとは何か、そしてそれがどのように機能するかを理解したら、次は 必要なソフトウェアやツールを知っている 印刷用。 スケッチやアイデアから実際の3Dオブジェクトに移行する場合に不可欠なもの。

3Dプリンター用のソフトウェアにはいくつかの基本的なタイプがあることを知っておく必要があります。

  • 一方では、のプログラムがあります 3Dモデリングまたは3DCADデザイン これを使用して、ユーザーはデザインを最初から作成したり、変更したりできます。
  • 一方、いわゆるがあります スライサーソフトウェア、3Dモデルを3Dプリンターで印刷する特定の命令に変換します。
  • もあります メッシュ修正ソフトウェア。 MeshLabなどのこれらのプログラムは、3Dプリンターの動作を考慮していない可能性があるため、印刷時に問題が発生した場合に3Dモデルのメッシュを変更するために使用されます。

3Dプリンターソフトウェア

ここにいくつかあります 最高の3Dプリントソフトウェア、有料と無料の両方、 3Dモデリング y CAD設計、および無料またはオープンソースソフトウェア:

SketchUpの

スケッチアップ

Googleと最後に作成されたソフトウェア SketchUpの、それはついにTrimble社の手に渡ったが。 これはプロプライエタリで無料のソフトウェア(さまざまな種類の支払いプラン)であり、WindowsデスクトップまたはWeb(互換性のあるWebブラウザーを備えた任意のオペレーティングシステム)で使用するかどうかを選択することもできます。

このプログラムの グラフィックデザインと3Dモデリング 最高のXNUMXつです。 建築デザイン、工業デザインなどのために特別に設計されていますが、これを使用すると、あらゆる種類の構造を作成できます。

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アルティメイカー・キュラ

究極の治療法

Ultimakerが作成しました Cura、3Dプリンター用に特別に設計されたアプリケーション 印刷パラメータを変更してGコードに変換することができます。DavidRaanがこの会社で働いていたときに作成しましたが、メンテナンスを容易にするために、LGPLv3ライセンスの下でコードを開きます。 現在はオープンソースであり、サードパーティのCADソフトウェアとの互換性を高めています。

今日ではとても人気があるので 世界で最も使用されている、さまざまなセクターからの1万人以上のユーザーがいます。

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プルサスライサー

PrusaSlicer

Prusa社も独自のソフトウェアを作成したいと考えていました。 と呼ばれるオープンソースツールです PrusaSlicer。 このアプリは機能と機能の点で非常に豊富で、かなり活発な開発があります。

このプログラムを使用すると、3Dモデルをネイティブファイルにエクスポートして、 オリジナルのPrusaプリンター.

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アイデアメーカー

アイデアメーカー

この他のプログラムは無料で、両方にインストールできます Microsoft Windows、macOS、およびGNU / Linux。 IdeamakerはRaise3D製品用に特別に設計されており、アジャイルな方法で印刷するためのプロトタイプを管理できるもうXNUMXつのスライサーです。

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フリーキャド

FreeCADの

FreeCADの紹介はほとんど必要ありません。これはオープンソースプロジェクトであり、設計は完全に無料です。 3D CAD。 これを使用すると、Autodesk AutoCADの場合と同様に、有料バージョンと独自のコードで任意のモデルを作成できます。

使い方は簡単で、直感的なインターフェイスと豊富なツールを備えています。 それが最も使用されている理由のXNUMXつです。 OpenCASCADEに基づいています そして、GNUGPLライセンスの下でC ++とPythonで書かれています。

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ブレンダー

ブレンダー

自由ソフトウェアの世界でのもう一つの偉大な知人。 この優れたソフトウェアは、多くの専門家によっても使用されています。 パワーと結果 それが提供します。 WindowsやLinuxなどの複数のプラットフォームで、GPLライセンスの下で利用できます。

しかし、このソフトウェアについて最も重要なことは、それが 照明、レンダリング、アニメーション、およびXNUMX次元グラフィックスの作成 アニメーションビデオ、ビデオゲーム、絵画などに使用できますが、3Dモデリングに使用して、印刷に必要なものを作成することもできます。

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オートデスクAutoCADの

AutoCADの

FreeCADに似たプラットフォームですが、プロプライエタリで有料のソフトウェアです。 ライセンスには 高額ですが、プロレベルで最も使用されているプログラムのXNUMXつです。 このソフトウェアを使用すると、2Dと3Dの両方のCADデザインを作成し、移動性、マテリアルに多数のテクスチャなどを追加できます。

Microsoft Windowsで利用可能であり、その利点のXNUMXつはとの互換性です。 DWFファイル、これは最も普及しており、オートデスクの会社自体によって開発されたもののXNUMXつです。

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Autodesk Fusion 360

Autodesk Fusion

Autodesk Fusion 360 AutoCADと多くの類似点がありますが、クラウドプラットフォームに基づいているため、どこからでも作業でき、常にこのソフトウェアの最新バージョンを使用できます。 この場合、サブスクリプションも支払う必要がありますが、これも正確には安くはありません。

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Tinkercad

TinkerCad

TinkerCADは、もう3つのXNUMXDモデリングプログラムです。 オンラインで使用できます、Webブラウザから。必要な場所からどこからでも使用できる可能性が大きく広がります。 2011年以降、ユーザーを獲得しており、オートデスクよりも学習曲線がはるかに簡単なため、3Dプリンターのユーザーの間で、さらには教育センターでも非常に人気のあるプラットフォームになっています。

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メッシュラボ

MeshLab

Linux、Windows、macOSで利用でき、完全に無料でオープンソースです。 MeshLabは3Dメッシュ処理ソフトウェアシステムです。 このソフトウェアの目的は、編集、修復、検査、レンダリングなどのためにこれらの構造を管理することです。

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SolidWorksの

ソリッドワークス

子会社のSolidWorksCorp。のヨーロッパ企業であるDassaultSystèmesは、2Dおよび3Dモデリング用の最高かつ最もプロフェッショナルなCADソフトウェアのXNUMXつを開発しました。 SolidWorksはAutodeskAutoCADの代替となる可能性がありますが、 機械システムのモデリング用に特別に設計されています。 これは無料ではなく、オープンソースでもありません。また、Windowsで利用できます。

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クレオ

PTCクレオ

最後に、 Creoは最高のCAD / CAM / CAEソフトウェアのXNUMXつです あなたが見つけることができる3Dプリンターのために。 これはPTCによって作成されたソフトウェアであり、多くの高品質な製品をすばやく、少ない作業で設計することができます。 使いやすさと生産性を向上させるように設計された直感的なインターフェイスのおかげです。 加法および減法製造、シミュレーション、ジェネレーティブデザインなどの部品を開発できます。 有料のクローズドソースであり、Windows専用です。

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Impresión3D

印刷3D

上記のソフトウェアを使用して設計する次のステップは、実際の印刷です。 つまり、そのファイルからモデルを使用する場合 3Dプリンターがレイヤーの生成を開始します モデルを完成させて実際のデザインを取得するまで。

この プロセスは多かれ少なかれかかる場合があります、印刷速度、作品の複雑さ、およびそのサイズによって異なります。 しかし、それは数分から数時間かかる可能性があります。 このプロセスの間、プリンターを無人のままにしておくことができますが、問題が最終結果に影響を与えることを防ぐために、作業を時々監視することは常に積極的です。

後処理

3Dフィギュア、3Dプリンター

もちろん、パーツが3Dプリンターでの印刷を終了すると、ほとんどの場合、ジョブはそこで終了しません。 その後、他の人は通常来ます 後処理と呼ばれる追加の手順 として:

  • パーツを立てるために必要なベースやサポートなど、生成する必要があり、最終モデルの一部ではないパーツを削除します。
  • より良い最終仕上げを達成するために、表面を研磨または研磨します。
  • ニス、塗装、バスなどのオブジェクトの表面処理。
  • 金属片のようないくつかの部分は、ベーキングのような他のプロセスを必要とするかもしれません。
  • 寸法上、全体を組み立てることができなかったために部品を分割しなければならなかった場合、部品の接合(組み立て、接着、溶接など)が必要になる場合があります。

よくある質問

よくあるご質問

最後に、 FAQまたはよくある質問と回答 これは通常、3Dプリンターを使用しているときに発生します。 最も一般的に検索されるのは次のとおりです。

STLを開く方法

STL、3Dモデル

最もよくある質問のXNUMXつは .stlファイルを開いたり表示したりするにはどうすればよいですか。 この拡張機能はステレオリソグラフィーファイルを指し、AutoCADなどの他のCADプログラムの中でもDassaultSystèmesCATIAソフトウェアで開いたり編集したりすることができます。

STLに加えて、 他のファイル .objのように、 .dwg, .dxf、など。 それらはすべて非常に人気があり、さまざまなプログラムで開くことができ、フォーマット間で変換することもできます。

3Dテンプレート

3Dテンプレート

必ずしも自分で3D図面を作成する必要はないことを知っておく必要があります。ビデオゲームや映画のフィギュアから、実用的な家庭用品、おもちゃ、義肢、マスク、電話まで、あらゆる種類の既製のモデルを入手できます。ケースなど ラズベリーパイ、およびはるかに。 これらのライブラリを備えたウェブサイトはますます増えています テンプレートをダウンロードして印刷する準備ができました 3Dプリンターで。 いくつかの推奨サイトは次のとおりです。

実際のモデルから(3Dスキャン)

シーザーフィギュア、3Dスキャン

別の可能性、あなたが望むものが再作成することである場合 別の3Dオブジェクトの完全なクローンまたはレプリカ、を使用することです 3Dスキャナー。 これらは、オブジェクトの形状を追跡し、モデルをデジタルファイルに転送し、印刷できるようにするデバイスです。

3Dプリンターの用途と用途

プリンタ3D

最後に、3Dプリンターは 多くのアプリケーションに使用できます。 与えることができる最も一般的な使用法は次のとおりです。

エンジニアリングプロトタイプ

エンジニアリングプロトタイプ、3Dプリンター

専門分野での3Dプリンターの最も一般的な用途のXNUMXつは、ラピッドプロトタイピングです。 ラピッドプロトタイピング。 フォーミュラ1などのレーシングカーの部品を入手するか、エンジンや複雑なメカニズムのプロトタイプを作成します。

このようにして、エンジニアは、部品を製造のために工場に送る必要がある場合よりもはるかに速く部品を入手することができます。 プロトタイプのテスト 最終モデルが期待どおりに機能するかどうかを確認します。

建築と建設

Arquitecturaに

写真:©www.StefanoBorghi.com

もちろん、そして上記に密接に関連して、それらはまた使用することができます 構造を構築し、機械的テストを実行します 建築家の場合、または他の手順では製造できない特定の部品を作成する場合、サンプルまたはモデルとして建物または他のオブジェクトのプロトタイプを作成するなど。

さらに、 コンクリートプリンター と他の材料はまた、家を迅速かつはるかに効率的かつ環境に配慮して印刷できるようにするための扉を開きました。 このタイプのプリンターを将来の植民地のために他の惑星に持ち込むことさえ提案されています。

ジュエリーやその他のアクセサリーのデザインとカスタマイズ

3Dプリントジュエリー

最も普及しているもののXNUMXつは プリントジュエリー。 パーソナライズされた特性を備えた、ユニークで高速なピースを取得する方法。 一部の3Dプリンターは、ナイロンやプラスチックなどの素材でさまざまな色のチャームやアクセサリーを印刷できますが、金や銀などの貴金属を使用できるプロのジュエリーの分野で使用されるものもあります。

ここには、最近印刷されている製品などを含めることもできます。 衣類、履物、ファッションアクセサリーなどです。

レジャー:3Dプリンターで作られたもの

レジャー3Dプリンター

忘れないで 余暇、これは多くの家庭用3Dプリンターが使用されているものです。 これらの用途は、パーソナライズされたサポートの作成から、装飾やスペアパーツの開発、お気に入りの架空のキャラクターのフィギュアのペイント、DIYプロジェクトのケース、パーソナライズされたマグカップなど、さまざまです。 つまり、非営利目的での使用です。

製造業

業界、金属3Dプリンター

多くの 製造業 彼らはすでに3Dプリンターを使用して製品を製造しています。 このタイプの積層造形の利点だけでなく、設計が複雑であるため、押し出しや金型の使用などの従来の方法では作成できない場合もあります。 さらに、これらのプリンターは進化し、金属部品の印刷を含む非常に多様な材料を使用できるようになりました。

部品を作ることも一般的です 車両用、そして航空機の場合でも、非常に軽量で効率的な部品を入手できるためです。 エアバス、ボーイング、フェラーリ、マクラーレン、メルセデスなどの大きなものはすでにそれらを持っています。

医学における3Dプリンター:歯科、補綴、バイオプリンティング

3Dプリントされた補綴物

3Dプリンターを使用するもうXNUMXつの優れた分野は 健康の分野。 それらは多くの目的に使用できます:

  • 歯科補綴物やブラケットなどをより正確に製造します。
  • 将来の移植のための皮膚や臓器などの組織のバイオプリンティング。
  • 骨、運動または筋肉の問題のための他のタイプのプロテーゼ。
  • 整形外科。
  • 等々

印刷食品/食品

3Dプリント食品

3Dプリンターを使用して、プレートに装飾を作成したり、チョコレートなどのスイーツを特定の形で印刷したり、その他のさまざまな食品に印刷したりすることができます。 したがって、 食品業界 また、これらのマシンの利点を活用しようとしています。

さらに、 栄養的に食品を改善する、リサイクルされたタンパク質から作られた、または天然の肉に含まれる可能性のある特定の有害な製品が除去された肉の切り身の印刷など。 本物の肉製品をシミュレートするビーガンや菜食主義者向けの製品を作成するプロジェクトもいくつかありますが、植物性タンパク質から作成されています。

学歴

教育

そしてもちろん、3Dプリンターは、教育センターに殺到するツールです。 クラスの素晴らしい仲間。 それらを使用して、教師は生徒が実用的で直感的な方法で学習できるようにモデルを生成できます。または、生徒自身が創意工夫の能力を開発し、あらゆる種類のものを作成することができます。

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