| 研究課題/領域番号 |
20K12518
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分90010:デザイン学関連
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| 研究機関 | 愛知工業大学 |
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研究代表者 |
宮本 好信 愛知工業大学, 工学部, 教授 (70502483)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2026-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2024年度)
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| 配分額 *注記 |
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2024年度: 260千円 (直接経費: 200千円、間接経費: 60千円)
2023年度: 260千円 (直接経費: 200千円、間接経費: 60千円)
2022年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
2021年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2020年度: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円)
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| キーワード | おりがみ / きりがみ / デジタル・ファブリケーション / 建築形態学 / 折紙工学 / 機構学 / 形態生成 / スペース・フレーム / 展開構造 / MEMS |
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| 研究開始時の研究の概要 |
折り紙を拡張する技法、折紙工学を拡大する概念として拡張折紙(Extended Origami)を深化させる。回転建立方式(RES: Rotational Erection System)は一枚の面素材に切り目と折り目を系統的に配して面外に立体を形成する拡張折紙技法である。本研究ではRESを建築から微小機械まで、大小のスケールで既存の加工要素技術に応用して、その有効性を実証する。RESの幾何学原理を多分野、多スケールに応用する加工法、建設構法、機構を開発・検証し、デジタル・ファブリケーションにおける基礎技術として応用範囲を拡大する。折紙工学の新たな地平をひらく独自手法の確立と普及を促進する。
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| 研究実績の概要 |
回転建立システム（RES）は、シート素材に切断と折りの操作を加えることで立体構造を生成する設計手法であり、折り紙と切り紙を融合させたものである。これまで単一のRESユニットの各種の試作を模索していたが、FDM方式3Dプリンターの高性能化およびデジタル・シミュレーション環境の進展により、複数のRESユニットを用いた連結・充填型の設計へと発展している。
これまでの研究で、単一ユニットから発展させた複数ユニットによる高度な構成法として、フラクタル、テセレーション、インターリンク、空間フレームの4つを提案した。フラクタル方式では、異なるスケールで幾何学的に相似のRESユニットを階層的に接続することで、拡張性と秩序を兼ね備えた構造を創出する。テセレーション方式では局所的な操作性により構造の柔軟性を高め、インターリンク方式では単一シートから多様な視覚効果・構造効果を生む連結構造が可能となった。さらに、RESユニットの敷き詰めと積層によって、空間トラスとしての構築も実現した。
技術的には、RESの接続角や配置をパラメトリックに制御し、GeoGebraやCuttleなどのツールと連携して設計精度を高めている。また、Origami Simulatorの利用により、展開図と立体の対応関係を即時に検証可能とし、デジタルファブリケーションとの統合を加速させている。
RESは、「折り」による内向きの縮小と、「切断」による外向きの拡張を併せ持つ未踏の設計領域であり、材料効率にも優れる。平坦折りの構造（Flat-Fold Flip Hinge）を用いて、中央を押し出すことでドーム形状を作る新たな手法も開発された。立体折りのRESと平坦折りのFFHを組み合わせることで、さらなる展開が見込まれる。
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| 現在までの達成度 |
現在までの達成度
3: やや遅れている
理由
初期計画では大型の試作を予定していたが、8OSMEへの投稿内容を吟味整理するなかで、これまで未達成であった、多数のRES要素で立体構造への応用方法が確立できた。アーカンソー大学の建築教員Emily Baker氏とプリンストン大学構造学グループでは、Spin-Valenceと称する切り紙技法の立体構造への応用を目指した研究を発表している。当初の試作計画のRES大型化より、応用分野のひろい立体構造技法の試作をする必要を認識するに至り、試作方針を修正した。
2024年の8OSME発表で一応の総括ができたが、成果を試作する時間余裕がなくなり、研究期間の延長をした。
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| 今後の研究の推進方策 |
これまでのシミュレーションで未試作のデザインを、各種のシート材、FDMプリンターで試作して公表する。RESデザインツールのとデザイン・サンプルの公開を予定している。
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