プロジェクションマッピングを用いた 建設用3D積層造形技術 鷹見 洋介¹ 吉田 博則¹² 小渕 祐介² 五十嵐 健夫¹ ¹コンピュータ科学専攻 ²建築学専攻 東京大学 1 はじめに 2 研究の目的 3Dプリンタ技術を建築スケールに応用したい！ 3 建築分野での3Dプリンタの例 D-Shape Contour Crafting 石膏粉末による 積層型3Dプリンタ コンクリートによる 積層型3Dプリンタ Enrico Dini (Monolite UK Ltd) Khoshnevis (USC) 4 建築分野での3Dプリンタの例 D-Shape Contour Crafting 石膏粉末による 積層型3Dプリンタ コンクリートによる 積層型3Dプリンタ Enrico Dini (Monolite UK Ltd) Khoshnevis (USC) 装置が大掛かり 5 アプローチ 指示 6 関連研究：人間と機械の協調作業による造形 粘土物製作支援 ラウターの軌道自動調整 彫刻用ドリルの彫刻自動制御 [Rivers et al, SIGGRAPH Asia, ‘12] [Rivers et al, SIGGRAPH, ‘12] [Zoran et al, UIST, ‘13 ] 7 関連研究：人間と機械の協調作業による造形 粘土物製作支援 ラウターの軌道自動調整 彫刻用ドリルの彫刻自動制御 [Rivers et al, SIGGRAPH Asia, ‘12] [Rivers et al, SIGGRAPH, ‘12] [Zoran et al, UIST, ‘13 ] これらの研究を建築スケールに応用 8 提案手法 9 人間と機械の協調作業による積層造形技術 • 積層工法と素材 • 積層工具 • プロジェクションマッピングによる作業指示 10 人間と機械の協調作業による積層造形技術 • 積層工法と素材 • 積層工具 • プロジェクションマッピングによる作業指示 11 12 積層工法と素材 メリット • 積層が速い • 材料が安価 • サポート材要らず 13 素材 • 棒材 • 本研究用に加工した5㎜木材 • 接着剤 • 木工用速乾接着剤 14 積層の特徴: 吐出角度による性質の制御が可能 ランダムな構造 指向性のある構造 15 人間と機械の協調作業による積層造形技術 • 積層工法と素材 • 積層工具 • プロジェクションマッピングによる作業指示 16 17 積層工具① メリット Kosuke Nagata, Anders Rod Ying Xu, Rathar Sam, Jan Vraovsky • 安定した吐出 • 接着剤の自動塗布 • 場所をとらない 18 積層工具② 特徴 • 数本の棒材の平行吐出 • 吐出スピードの可変 • 角度に依らず一定に吐出可能 19 使用例① 真っ直ぐ 真っ直ぐに建てたい！ 20 使用例② 傾ける アーチ状に建てたい！ 21 積層工具③ 真っ直ぐに建てたい！ アーチ状に建てたい！ 22 人間と機械の協調作業による積層造形技術 • 積層工法と素材 • 積層工具 • プロジェクションマッピングによる作業指示 23 24 マッピングによる作業指示 メリット • リアルスケールで実物上への投影 • 多人数の情報共有が容易 • 人数分用意する必要がない 25 プロジェクタ 深度センサ 現在形状 26 深度センサ 計測 現在形状 27 目標形状 比較 現在形状 28 不足 ちょうどよい 超過 29 プロジェクタ 投影 30 プロジェクタ 投影 不足 ちょうどよい 超過 31 ケーススタディ 32 パビリオン建設 最終形状 幅2m×奥行3m×高さ3m 形状を20cmの層に分割 33 ハードウェア 1. プロジェクタ 1. プロジェクタ • BenQ MX823ST 2. 深度センサ 2. 深度センサ • Xtion pro live 34 35 36 比較 最終形状 完成したもの 37 気づいたこと 斜め上方に立ち上がっていく構造物に対しての 指示ができない プロジェクションマッピング どっち？ プロジェクションマッピングでは、 立ち上がる方向がわからない 38 気づいたこと 斜め上方に立ち上がっていく構造物に対しての 指示ができない →手持ちボードがその役割を担った！ プロジェクションマッピング どっち？ ボードをプロジェクタにかざすと、 形状の変化がみられる 39 まとめ 40 まとめ • 人間と機械の協調作業による新しい3Dプリント 方式を提案した • プロジェクションマッピングを用いた新しい 積層造形技術を提案した • 新しい積層素材としての棒材 • 棒材の積層を標準化する積層工具 • プロジェクションマッピングによる積層作業指示 • 提案手法を用いてパビリオン建設を行った 41 今後の課題 • 積層工具のインテリジェンス化 • 素材の指向性を利用した形状の制御 • 建設できる構造物の限界の把握 • さらに大きいスケールや複雑な形状の建設 • 動的な積層工程の修正 • 施工誤差が発生した場合における最終形状との誤差を抑制 42 43 パビリオンの構造 危険 荷重＋風(横の力) 安全 荷重のみ 44 45 パビリオン in 東大（12/7~） ※イメージ図 46 作っている様子 47 パビリオンなう 48
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