月別アーカイブ: 2014年10月

Optimization

“FABRICATED (Hod Lipson)”より

1. 無限に複雑なものが作れる。
従来のものづくりでは、物体の形状が複雑になるほど、作るのにコストがかかる。だが3Dプリンターの場合、複雑なものも単純なものと変わらぬコストでできる。
装飾の多い複雑なカタチをこしらえるのに、単純なブロックをプリントする以上の時間やコストを必要としないのだ。無限に複雑なものができるようになると、
従来の価格決定のモデルが崩れ、ものづくりのコストの計算法も変わってしまうだろう。

2. 無限のバラエティ
一台の3Dプリンターで、多様なかたちがつくれる。優れた職人と同じように、3Dプリンターもその都度違うかたちを製造できるのだ。従来の製造機械は、
これよりはるかに融通が利かなくて、限られた範囲の形状でしかものがつくれない。3Dプリンティングは、人間の機械工の再訓練や工場の設備更新に
伴う固定費をなくせる。3Dプリンターが1台あれば、デジタルな設計図とつくるための素材を変えるだけでいいのだ。

3. 組み立てが要らない
3Dプリンティングでは、部品が組みあがった状態で出力される。大量生産は、主要素として組み立てラインを必要とするが、現代の工場では、
機械がそっくり同じものを量産し、その後ロボットや人間の労働者が、ときにはまったく別の大陸で組み立てを行う。製品に含まれる部品が多いほど、
組み立てに時間がかかり、作るコストも高くなる。物体を積層してつくることで、3Dプリンターはドアとそれに付いた蝶番とを一度にプリントでき、
組み立てが要らなくなる。組み立てが減ると、サプライチェーンが短くなり、労働力や物流に要する金を節約できる。サプライチェーンが短くなると、
環境汚染も少なくなる。

4. リードタイムがゼロ
3Dプリンターの場合、必要なものをオンデマンドでプリントできる。その場で製造できるようになると、企業は在庫を抱える必要がなくなる。
3Dプリンターによって、企業が顧客の注文に応じ、オンデマンドで特集な―つまりカスタムメイドの―製品が作れるようになると、新しいタイプの
ビジネスサービスが可能となる。リードタイムがゼロになり、プリントする商品が必要な時に必要な場所の近くで製造されたら、長距離輸送のコストを
極限まで減らせるだろう。

5. デザインの幅が無限
従来の製造技術とすぐれた職人では、限られたレパートリーの形状しかつくれない。人が形をつくる能力は利用できる道具の制約を受ける。
たとえば、従来の木工旋盤では丸いものしかつくれない。回転工具で切削するフライス盤では、それで削れる部品しかつくれない。成型機では、
型に注入して固めて取り出せる形状しかつくれない。3Dプリンターでは、こうした障壁をなくし、デザインの幅を新たに広げてくれる。
プリンターで、今までは自然界でしかできない形状がつくりだせるようになるのだ。

6. 技能が無くても製造できる
従来の職人は、必要な技能を身に着けるために何年も見習いとして訓練を積む。大量生産と、コンピューターが指示する製造機械は、
技能による生産の必要を減らしてくれる。しかし従来の製造機械はまだ、調整や校正に技能を持つエキスパートを必要とする。3Dプリンターは、
その指示の大半をデザインファイルから受ける。従来の機械と同じ程度に複雑な物体をつくるのに、3Dプリンターは射出成型機ほどオペレーターの
技能を必要としない。技能の要らないものづくりは、新たなビジネスモデルを切り開き、辺境な場所や極端な環境にいる人々に新しい生産方法を
提供することができる。

7.コンパクトでポータブルな製造設備
生産スぺ―スの体積当たりで、3Dプリンターは従来の製造機械より高い製造能力を持っている。実際、射出成型機でつくれるのは、プリントヘッドと
同じくらいのサイズのものだが、3Dプリンターならプリント装置を自由に動かせれば、プリンター本体より大きな物体もつくれる。単位体積あたりの
生産能力が高いために、3Dプリンターは設備面積が小さくて済み、家庭やオフィスで使うのにうってつけといえる。

8. ゴミになる副産物が少ない
金属を出力する3Dプリンターは、従来の金属加工技術に比べ、ゴミになる副産物を出さない。金属の機械加工はきわめて無駄が多い。
もとの金属の90%が削られて工場の床に落とされれるからだ。3Dプリンティングのほうが、金属のものづくりを無駄なくできるのである。

9. 素材を無限に混ぜられる
異なる素材を組み合わせてひとつの製品をつくるのは、今日の製造機械では難しい。従来の製造機械は、物を彫ったり、切ったり、型に流し込んだり
して形をつくりだすので、異なる素材を簡単にはブレンドできない。マルチ素材の3Dプリンティングが進歩すると、異なる素材を混ぜ合わせる能力が
手に入る。これまでできなかった素材のブレンドによって、新しい特性や有用な振る舞いを示す、従来よりはるかに多く、ほとんど調べられていない
配合が提供されるのである。

10. 物理的に複製が正確
デジタル形式の音楽ファイルは、音質をまったく落とさずに果てしなくコピーできる。将来、3Dプリンティングによって、このデジタルな正確さが
現実の物体の世界まで押し広げられるだろう。スキャン技術と3Dプリンティングが組み合わさって、現実世界とデジタル世界とのあいだで高精度の
形態移行が可能となる。現実の物体をスキャンし、編集し、複製して、正確なレプリカとつくったり、元の物体を改良したりするようになるのだ。

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FEM  Finite Element Method/ 有限要素法
1. Stress 応力
2. Strain  張り・引っ張り
3. Displacement 基準点からのずれ 変位

(1) Simulation
(2) Optimization (Form Generation)

OPTISHAPE

課題
Optishapeを用いて、ある設定した「機能」に対して「最適な”美しい”形状」を生成してください(形状そのものにも満足がいくまで、何度も設定や拘束条件を調整すること)

 

 

 

Voxel Modeling

VoxCAD, VoxEffectsを用いて、「新しい機能や挙動を持った物質」をデザインしてきてください。

(例: 重心が中心からずれていて、どこに飛んでいくか分からないサッカーボール)

#4 10/21 Material Process-2

Weekly log

廣田 岡本 大庭 駒野

望月 若杉 佐藤 安達

 

今週までの課題:

(1) 生物・自然物のモチーフを採取する(持ってこられるもの)
(2) テクスチャーをより詳細にDigital SCANする      参考 3D Scanner(Modela)
(3) サーフェイス、レイヤーのもっている機能を分析して図解してくる(手書きでOK)
//先週からの課題

(4)Rhinoで凹凸テクスチャマッピングして、CAD上で何か立体オブジェクトをデザインをしてくること

(5) VoxCADをインストールしてくる。

#3 10/14 Material Process

Weekly log

廣田 岡本 大庭 駒野

望月 若杉 佐藤 安達

 

今週までの課題:

(1) 生物・自然物のモチーフを採取する(持ってこられるもの)
(2) テクスチャーをより詳細にDigital SCANする      参考 3D Scanner(Modela)
(3) サーフェイス、レイヤーのもっている機能を分析して図解してくる(手書きでOK)
(4) VoxCADをインストールしてくる。


 

Intro to CodeLab FEM

Bio-Inspired Advanced Modelling

1. 画像のテクスチャマッピングから、凹凸のテクスチャマッピングへ
https://fab.sfc.keio.ac.jp/lab/?p=3744

————————藤吉君より————————————————————————————
以前、Rhinocerosのflowalongsrfは使ったことがあります。
以下のような感じです。
http://youtu.be/5WNNsJRot-Y

個人的にはgrasshopperで対象サーフェスをきちんと分割した上でmorphするのが安定している気がしす。
Boxからのmorph

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2.  組成と構造を考える:ボクセルベーストモデリング

その前に: CAD, CAE, CAMの区別, 融合, 方向性
(フィラメントによる「塗り」と「編む」ことの違いー繊維を参考に)

「材料」に「メゾ構造」を与えて、(ある特性を持った)「物質」をつくる

「構造」とは?

スケーラビリティ: http://cba.mit.edu/events/13.03.scifab/Lipson.pdf

Vox CAD , Vox Effects

マテリアルの設定:
Elastic Modulus (MPa)  弾性率,弾性係数 別名:ヤング率
Plastic Modulus (MPa)  塑性断面係数
Yield Stress (MPa) 降伏応力
Poissoons Ratio ポアソン比
Density 密度
CTE 熱膨張率、熱膨張係数
Static Fric Coeff  静的な摩擦係数
Dynamic Fric Coeff 動的な摩擦係数
テンソル

5.  有限要素法とデザイン

「くいんと」という会社
FEMソフト OPTISHAPE (1か月フリー)

Google SketchUp Physics
Simulation and Optimization (D-O-F)
ガジュマルの機構1
ガジュマルの機構2
Mercedes-Benz Bionic Car
mesh Chair
Bone Chair
Makoto Sei Watanabe
Neri Oxman
Mutsuro Sasaki Book
進化的計算手法 ESO法

FEM Tools
OPEN FEM
Free FEM
Caliculux
Kangaloo (Grasshopper Physical Simulation Plugin)
ELMER
FEAP
LISA

Principles of FEM
フリーソフトだけで構造解析をやってみる

Advanced:
Voxel-Based Evolutionary Structural Optimization
仕事にちゃんと役立つ材料力学
材料力学をより理解するための10のコツ 1 2
有限要素法
解析工房

 

STL to Voxel

メタコセイアの「ボクセロイド」
Vox Effects

 

 

#2 10/7 Bio-Mimetic Design

Weekly log

廣田 岡本 大庭 駒野

望月 若杉 佐藤 安達

 

参考

Rhino V4版Grasshopperチュートリアル

Essential Mathematics For Computational Design 3rd

On Growth and Form

Super Flowers

 

codelabでいう創造性の一つの意味は
BiomimeticDesignとComputationalDesignとMaterialFabricationの3つの間に何があるのかを探求する

〈3Dプリンタとは何だろうか?〉
主な5種類
・FDM(熱溶解積層法、押し出し法):既存のフィラメント以外に材料を拡大しやすい。
・光造形(レーザーリソグラフィー法、プロジェクション方式など):monofabはプロジェクション方式。プロジェクション方式はレーザーリソグラフィー法に比べて固まりにくい。
・粉末法、レーザー焼結法:個体粉末の集合体を融点より低い温度で加熱する。SolarSinter Project

・粉末接着法:白い石膏を接着剤で固める。接着剤に着色することで、色をつけられる。
・インクジェット法:objet
その他 シート積層法、シリンジ押し出し式(kitchen printer)、3D編み物、3D折り紙など

 

〈3Dモデルの3種類〉
ワイヤーフレーム
サーフェスモデル:Rhinoceros
ソリッドモデル:solidworks
RhinoはソリッドモデルでしかできないBooleanを無理矢理行っているため、よくエラーが起きる。

 

〈サーフェスとレイヤー〉

1. 生物の表面には意味がある。
ハスの葉: 撥水
サメのうろこ: 水の抵抗を避ける
人の皮膚と毛: ?
これらはマテリアル*ファブリケーションで擬似的に真似られる。

2. 生物の表面はレイヤーである。
植物: いくつかの層になっている。
生物: いくつかの層になっている。
建築: いくつかの層になっている。参考文献
RC造は3層構成- 構造材+ 断熱材+ 防水仕上げ材
木造は9層構成:  外装材(美観)+ 通気胴縁(結露防止)+ 防水紙 (防水)+ 野地板 (平滑度確保) + 断熱材 (室温調整) + 構造用合板 (地震と台風への対応)+ 構造の軸組 (重力への抵抗)+ 屋内胴縁 (壁内通気)+ 内装材 (内装美観)

 

今週の課題
(1) 生物・自然物のモチーフを採取する(持ってこられるもの)
(2) テクスチャーをより詳細にDigital SCANする      参考 3D Scanner(Modela)
(3) サーフェイス、レイヤーのもっている機能を分析して図解してくる(手書きでOK)
(4) VoxCADをインストールしてくる。