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

使用小型 3D 打印机和算法构建分区设计系统

• 批准号: 21K12561
• 负责人: 加藤 研
• 金额: $ 2.75万
• 依托单位: University of Tsukuba
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-21K12561/
• 关键词: 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; アルゴリズム

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。

本研究的目的是使用通用小型 3D 打印机使用 FFF 方法构建自建自由形状隔断的设计系统，我们验证了施工精度、面内应力和外力的接头强度。 -平面应力，并致力于改善构成隔断的面板的接缝形状。我们还开始设计算法，这些算法将构成设计系统的基础。关于板接缝形状的改进： 增加板接缝之间的间隙可提高加工性，但会降低强度；减小间隙会降低加工性，但会提高强度。 3D打印机的一个主要优点是可以从3D数据中获得精确的形状，并且通过最小化零件之间的间隙尺寸，有望增加接头的强度，但如果间隙设置得太小，3D打印过程中可能会出现错误不再被忽视，导致施工出现问题。在保证样机能稳定站立的条件下，对接头处的允许间隙尺寸进行了微调。通过这次修改，我们已经完成了面板接缝形状的开发，我们计划于 2023 年初在金泽兼六园展示改进后的原型茶室，并向媒体发布公告。算法设计：为了构建一个能够通过分割和处理分区的3D数据来自动提取带有面板接缝形状的输出数据的设计系统，我们开始设计算法并确定要解决的问题。

项目成果

Assembly and Fabrication of Double-Curved Panel Structures Using Japanese Wood Joints Created with Desktop 3D Printers

使用桌面 3D 打印机创建的日本木节点组装和制造双曲面板结构

• DOI: 10.5151/sigradi2021-28
• 发表时间: 2021
• 作者: Atsumi Kei;Hanazato Toshihiro;Kato Osamu
• 通讯作者: Kato Osamu

継手仕口の面材利用における基本形態と構法的接合条件について 汎用3Dプリンタ―を用いた建築構法に関する研究

关于Tsugugi Shiguchi使用通用3D打印机进行建筑施工方法研究的面材使用的基本形式和结构连接条件

• 发表时间: 2021
• 作者: 厚見慶;加藤研
• 通讯作者: 加藤研

TSUGINOTE TEA HOUSE 汎用3Dプリンターを用いた新しい建築生産のプロトタイプ

TSUGINOTE TEA HOUSE 使用通用 3D 打印机的新型建筑生产原型

• 发表时间: 2021
• 作者: 厚見慶;加藤研
• 通讯作者: 加藤研