小型3Dプリンターとアルゴリズムを用いたパーティションのデザインシステムの構築

2022 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 21K12561
• Research Institution: University of Tsukuba
• Principal Investigator: 加藤 研 筑波大学, 芸術系, 助教 (70719608)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 3Dプリンター / デジタルファブリケーション / アルゴリズムデザイン / 継手・仕口 / パーティション / セルフビルド

Outline of Annual Research Achievements

本研究の目的である、自由形状パーティションをFFF方式の汎用小型3Dプリンターを用いてセルフビルドで制作するデザインシステムを構築するにあたり、2年目の今年度は、昨年度に制作したプロトタイプの施工性、施工精度、面内応力、面外応力の接合部強度を検証し、パーティションを構成するパネルの接合部形状の改良に取り組んだ。また、デザインシステムの基盤となるアルゴリズムの設計を開始した。
パネルの接合部形状の改良について：パネルの接合部は、部材間の隙間を大きくすることで施工性が高くなるが強度が小さくなり、隙間を小さくすることで施工性が低くなるが強度が大きくなる関係にある。3Dプリンターの大きな利点として、3Dデータから精密な形状を得るられることがあり、部材間の隙間寸法を最小化することで接合部の強度を高めることが期待できるが、隙間を小さく設定しすぎると3Dプリント時の誤差を無視できなくなり、施工に支障が出た。プロトタイプが安定して自立する条件で許容できる接合部の隙間寸法の微調整を行った。この修正によってパネルの接合部形状の開発を完了とし、改良版のプロトタイプの茶室を、2023年度初頭に金沢兼六園で展示し、メディア発表をする予定である。
アルゴリズムの設計：パーティションの3Dデータを分割、加工してパネルの接合部形状付き出力データを自動で取り出すことができるデザインシステムの構築に関しては、アルゴリズムの設計を開始し、解決するべき問題を確認した。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

以下の2点を理由に「やや遅れている」と判断した。
・接合部形状の改良に関して、概ね完了することができたが年度内に発表するには至らなかった点。・デザインシステムのアルゴリズムの設計に関して、3Dデータファイル形式変換に伴うバグ等の問題が確認されたが年度内の解決には至らなかった点。

Strategy for Future Research Activity

最終年度の2023年度は、デザインシステムの構築を目的とする。2022年度に確認されたアルゴリズム設計の問題解決に関しては専門家の助言を得て取り組む。また、アルゴリズムに3Dデータを入出力するユーザーインターフェースも設計し、デザインシステムの完成を目指す。
研究成果の発表に関しては、2022年度に完成したプロトタイプの作品展示とメディア発表を実施し、デザインシステムの実証実験の結果をまとめる予定である。

Causes of Carryover

本研究では多量のフィラメントを使用するが、2022年度の研究では予定よりも少量で済ますことができたため。
アルゴリズムの設計における問題の確認作業が遅れ、今年度内に予定していた専門家の指導・助言を受けられなかったため。