Development of mechanical metamaterial for controlling a texture deformation using digital fabrication technique

2018 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 17K19980
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Research Field: Information science, computer engineering, and related fields
• Research Institution: University of Tsukuba (2018); National Institute of Informatics (2017)
• Principal Investigator: Aoto Takahito 筑波大学, 図書館情報メディア系, 研究員 (00785462)
• Project Period (FY): 2017-06-30 – 2019-03-31
• Keywords: 質感 / デジタルファブリケーション / メタマテリアル / コンピュータグラフィックス

Outline of Final Research Achievements

We proposed a novel metamaterial structure that can change the color freely according to the geometrical deformation of the material. In the proposed structure, the inside of the object is locally a hollow pipe structure, and the macro-structure is a flat plate structure supported by the pipe. The external force makes the structure of hollow pipe change on a submillimeter scale, and the color of the flat plate is changed corresponding to the pipe deformation. The degree of color deformation can be controlled by the shape and elasticity of the hollow pipe. As a result, it is possible to create a passive mechanical metamaterial sensor that do not require to supply active energy such as electricity or light.

Free Research Field

コンピュータグラフィクス

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

橋や家などの土木構造物が損傷を受けた場合、発生場所と損傷程度を早期に的確に知ることは重要な課題である。本研究成果は、電気や光などの計測用エネルギーの供給なしに、構造物の損傷程度を知るためのセンサとして可動する。また、従来の点計測ではなく部位毎に変形度合いが色によって表現されているため、変形量の面計測が可能であるといった特長を持つ。また提案するセンサを構築する際には３Dプリンタなどのデジタルファブリケーション機器を用いることで容易に製作可能である。