2020 Fiscal Year Annual Research Report
Computational Fabrication Approach to Extend the Softness Capabilities of 3D Printers
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19K20321
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
プンポンサノン パリンヤ 大阪大学, 基礎工学研究科, 助教 (90812222)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | デジタルファブリケーション / 3Dプリンター出力 / 柔らかさ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
3Dモデルの形状を再現し、短時間で出力できるFDM方式の3Dプリンターは、商品開発における試作品の出力だけでなく、製品やその部品の量産にも利用されています。しかし、3Dプリンターから出力されたもの（以下、3Dプリンター出力）をユーザーが知覚する触感は、造形方法や素材数の制限により意図しないものになることがあります。製品の触感をデザインすることは，試作や量産の際に重要であり，3Dプリンタ出力の触感を操作する方法の必要性は高いと考えられます。
本研究の目的は，内部構造や表面の微細構造を変化させたときに，3Dプリンタ出力物の硬さや柔らかさの知覚がどのように変化するかを推定するモデルを構築することである。内部構造や表面の微細構造が異なる（高さ2mm以上の）柔軟な素材で印刷した3Dプリントサンプルを複数用意し，これらの変化と知覚される硬さや柔らかさとの関係を被験者実験によって調べた。
その結果，3Dプリンタで出力したときの硬さ・柔らかさの知覚には，粗さの知覚（注：既往の研究）に加えて，内部構造（充填率を一定にした場合）と表面微細構造が影響することがわかりました。しかし、表面の微細構造は、内部の充填率よりも硬さや柔らかさの知覚に影響を与えないことも示唆されました。これらの結果は、微細構造を操作した場合の知覚的粗さと知覚的軟らかさは一致したが、知覚的粗さとは強く一致しなかった。これらの実験結果をもとに，3Dプリントされた物体の知覚された粗さに応じて，知覚された柔らかさを推定・予測する計算モデルを開発した。
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