前期：1.3次元CAD･CAEを用いて強度･加工･機械力学･振動工学分野の最適設計ができる。2.CAMソフトによる手巻きウインチハンドルの加工過程が理解できる。3.材料強度および機械力学，加工学に関する専門科目を試作品の設計、製作に適用できる。
後期：1.3次元CAD･CAEを用いて，流体分野・DfAMの最適設計を行うことができる。2.CAEソフトの長所、短所を理解することができる。3.流体に関する専門科目を試作品の設計、製作に適用できる。
概要:
前期：3次元CAD/CAE/CAMによる手巻きウインチハンドルの設計・製作、破壊試験により、材料強度、加工学の理解度を高める。また運動解析や振動解析を通じて機構学、機械設計法、機械力学の理解度を高める。後期：3次元CAD/CAEおよび3次元プリンタを用いて、流体の現象面、デザイン面から装置・機械要素の設計およびモデル作成を行い、モデルを実験・解析的に評価することで，流体分野の専門科目の理解度を高める。またITものづくりの知識と技能を修得する。
実務経験のある教員による授業：この科目は企業で流体機械の設計を担当していた教員が、その経験を活かし、流体機械の設計手法（後期）について、演習形式で授業を行うものである。
授業の進め方・方法:
（前期）CAD/CAEの使用方法説明後に，各自強度と重量の観点から手巻きウインチハンドルの設計を行う。その後グループ毎に各設計について評価を行ない，グループで選定した3DモデルをCAM加工し破壊試験を行う。試験結果を受けてその改善方針を検討する。また機械力学分野も同様に進める。すべての演習にレポートを義務付ける。（後期）前期と同様に進めるが、後期は流体やDfAMの観点から最適な設計を行う。優秀作品を3次元プリンタにより造形し，検証試験を行って，設計を評価する。最後にグループ毎に解析・実験結果から設計について検討し，レポートとして提出する。
注意点:
演習および課題レポートの成績：100%
なお，演習課題ならびにレポートが未提出の場合には合格点を与えない。
評価基準：60点以上を合格とする。
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週 |
授業内容 |
週ごとの到達目標 |
| 前期 |
| 1stQ |
| 1週 |
強度設計上重要な事柄について |
脆性破壊、疲労破壊、降伏の発生を判断するパラメータおよび考え方を説明できる。
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| 2週 |
3D CAD/CAEの操作方法 |
3D CAD/CAEの基本的な操作ができる。
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| 3週 |
手巻きウインチハンドルの設計１ |
手巻きウインチハンドルの形状、外観について構想することができる。
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| 4週 |
手巻きウインチハンドルの設計２ |
構想にもとづいて、具体的な3Dモデルを設計できる。
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| 5週 |
手巻きウインチハンドルの設計３ |
強度と軽量化の両面から具体的な形状の修正ができる。
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| 6週 |
CAMの概要 |
CAMの概要を理解できる。
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| 7週 |
SOLIDWORKS CAMを用いたハンドルの加工過程 |
SOLIDWORKS CAMを用いたハンドルの加工の過程について理解できる。
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| 8週 |
グループディスカッション |
グループディスカッションを行い、各設計を評価できる。
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| 2ndQ |
| 9週 |
ディスカッション結果に基づく設計再検討 |
3D CAD/CAEを用いて、選定した設計を改良することができる。
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| 10週 |
運動モデルの最適設計 |
CAEを使って振動解析ができる。
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| 11週 |
振動解析（1自由度から多自由度まで） |
CAEを使ってさまざまな振動解析が出来る。
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| 12週 |
振動モデルの最適設計 |
振動モデルの最適設計が出来る。
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| 13週 |
振動モデルの実証試験 |
実証試験の結果と比較検討をすることができる。
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| 14週 |
手巻きウインチハンドルの破壊試験 |
ぜい性破壊の特徴を説明できる。
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| 15週 |
破壊試験結果に基づく設計検証 |
3Dモデルから製作したハンドルの破壊試験を行う。3D-CAD/CAEの解析結果と比較し、両者の相違について考察することができる。
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| 16週 |
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| 後期 |
| 3rdQ |
| 1週 |
CAE説明、外部流れ（風車ローターの解析） |
CAEを用いた流体解析の方法を理解し、提供された風車ローターの外部流れの計算ができる。
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| 2週 |
風車ローターの解析および評価 |
風車ローターの解析を行い、計算後の処理（可視化など）を行うことができる。
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| 3週 |
各自のモデル設計1(ブレード形状) |
風車ローターの設計に必要なパラメータを決定し、ブレード形状の基本的な構想を立てることができる。
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| 4週 |
各自のモデル設計2(風車ローター周りの流れ解析) |
設計したブレード形状の風車ローターの流体解析を行う。
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| 5週 |
各自のモデル設計3(風車ローター周りの出力性能の評価) |
設計したブレード形状の風車ローターの流体解析結果から、流れ場および出力性能の評価を行うことができる。
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| 6週 |
グループディスカッション |
ディスカッションを通して、各グループの風車ローターの比較・検討を行い、最適な風車ローターの選定を行うことができる。
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| 7週 |
設計した風車の性能評価およびまとめ１ |
設計した風車ブレードについて、各グループの結果と比較しながら、解析および評価結果をレポートにまとめることができる。
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| 8週 |
設計した風車の性能評価およびまとめ２ |
設計した風車ブレードについて、各グループの結果と比較しながら、解析および評価結果をレポートにまとめることができる。
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| 4thQ |
| 9週 |
付加製造技術（Additive Manufacturing 技術）の概要 |
付加製造技術の特徴を説明できる。
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| 10週 |
付加製造のための設計（Design for Additive Manufacturing：DfAM）の概要 |
付加製造技術の特徴を生かした設計手法について説明できる。
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| 11週 |
各自のモデル設計1（設計課題の達成） |
与えられた課題を満たすモデルを作成できる。
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| 12週 |
各自のモデル設計2（DfAMに向けた修正） |
DfAMを考慮した設計を行うことができる。
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| 13週 |
各自のモデル設計3（スライサー） |
スライサーソフトを用いて3Dプリンタ用のCAMデータを作成できる。
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| 14週 |
設計モデルの印刷と評価1 |
3Dプリンタを用いてモデルを製造し評価結果をレポートにまとめることができる。
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| 15週 |
設計モデルの印刷と評価2 |
3Dプリンタを用いてモデルを製造し評価結果をレポートにまとめることができる。
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| 16週 |
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| 分類 | 分野 | 学習内容 | 学習内容の到達目標 | 到達レベル | 授業週 |
| 専門的能力 | 分野別の専門工学 | 機械系分野 | 製図 | CADシステムの役割と基本機能を理解し、利用できる。 | 4 | 前2,前3,前4,前5,後4,後5,後11,後12,後13 |
| 力学 | 荷重が作用した時の材料の変形を説明できる。 | 4 | 前8 |
| 多軸応力の意味を説明できる。 | 4 | 前1 |
| 振動の種類および調和振動を説明できる。 | 4 | 前10,前11,前15 |
| 不減衰系の自由振動を運動方程式で表し、系の運動を説明できる。 | 3 | 前12,前13,前15 |
| 減衰系の自由振動を運動方程式で表し、系の運動を説明できる。 | 3 | 前12,前13,前15 |
| 熱流体 | 層流と乱流の違いを説明できる。 | 4 | 後3,後4,後5 |
| 境界層、はく離、後流など、流れの中に置かれた物体の周りで生じる現象を説明できる。 | 4 | 後3,後4,後5 |
| 抗力について理解し、抗力係数を用いて抗力を計算できる。 | 4 | 後1,後2,後3,後4,後5 |
| 揚力について理解し、揚力係数を用いて揚力を計算できる。 | 4 | 後1,後2,後3,後4,後5 |
| 分野別の工学実験・実習能力 | 機械系分野【実験・実習能力】 | 機械系【実験実習】 | NC工作機械の特徴と種類、制御の原理、NCの方式、プログラミングの流れを説明できる。 | 4 | 前6 |
| 少なくとも一つのNC工作機械について、各部の名称と機能、作業の基本的な流れと操作を理解し、プログラミングと基本作業ができる。 | 4 | 前6 |
| 実験の内容をレポートにまとめることができ、口頭でも説明できる。 | 4 | 前7,前8,前15,後7,後8,後14,後15 |
| 分野横断的能力 | 汎用的技能 | 汎用的技能 | 汎用的技能 | 円滑なコミュニケーションのために図表を用意できる。 | 3 | 前7,前8,前12,後3,後4,後5,後6 |
| 円滑なコミュニケーションのための態度をとることができる(相づち、繰り返し、ボディーランゲージなど)。 | 3 | 前7,前8,前12,後3,後4,後5,後6 |
| 他者の意見を聞き合意形成することができる。 | 3 | 前7,前8,前13,後3,後4,後5,後6 |
| 合意形成のために会話を成立させることができる。 | 3 | 前7,前8,前13,後3,後4,後5,後6 |
| グループワーク、ワークショップ等の特定の合意形成の方法を実践できる。 | 3 | 前7,前8,前13,後3,後4,後5,後6 |
| グループワーク、ワークショップ等による課題解決への論理的・合理的な思考方法としてブレインストーミングやKJ法、PCM法等の発想法、計画立案手法など任意の方法を用いることができる。 | 3 | 前7,前8,前15,後3,後4,後5,後6 |