鳥取県産業技術センター研究報告 No.16 (2013)

研究論文

デジタル技術を活用したニセアカシア材利用技術の開発
Report on the Development of Production Technology for Black Locust by Digital Design

草野浩幸＊ 花田好正＊＊
Hiroyuki Kusano and YoshimasaHanada＊

電子・有機素材研究所、＊＊

電子・有機素材研究所 産業デザイン科

環境省指定要注意外来植物に指定されているニセアカシア材の有効利用を目的とし、課題である割裂し易さを克服するために、加工精度が精密制御可能なデジタル技術を活用した高付加価値商品開発を検討した。
NC 加工機によりプラスチック等の工業材料と同様の条件で加工でき、ニセアカシア材の商品化研究展開の可能性が確認できた。
Production technology for Black Locust by digital design was developed. The improvement in the efficiency andaccuracy of manufacturing of Black Locust wooden materials by automatic control of the Numerical Control (NC)processing machine tool by computer aided design was studied. Prototype interior products obtained by using thismethod were completed with high-quality and the applicability of the NC processing process for Black Locust wasdemonstrated.

1.

はじめに

来植物に指定され、伐採、廃棄されている現状にあ

ニセアカシアは日本名ハリエンジュ、ニセアカシる。

ア、刺槐、英名BLACK LOCUSTと称し、北米（東南部）

ニセアカシア材は重量感があり、きれいな木目で原産で街路・防煙・砂防樹として広く各国に植栽さ独特の木理を持ち、堅く、耐久性もあることから高れている

1～6）。図1に示すように樹木は落葉大高木で級材への展開が期待されるが、従来、切削・加工・乾燥に課題があり、割裂し易く、釘を打ち込む際に割れやすく、木理の関係でやや狂いやすいとされている。建材には不向きと言われ、手加工による工芸品への応用例7）があるが、現状、大量用途事例がない。
図2にニセアカシア材の材面を示す。鳥取地域での産業への応用に関する取り組みとして1989年、鳥取大学農学部作野らがニセアカ

図1

図２ ニセアカシア材

シア合板開発を実施している8）。

ニセアカシア

本研究は、ニセアカシア材の用途開発と地域ブラ高さ25ｍ、胸高直径１ｍに達するものもある。

ンドへの展開を目的とした。ニセアカシアの長所で鳥取砂丘海岸地域黒松の肥料木として植林されある独特の木理、堅牢、耐久性を活かし、課題であた経緯があり、鳥取海浜地域に多く自生している。

る割裂し易さを克服するためにデジタル技術を活用

成長が早くやせた土地でも生育でき、繁殖力旺盛で、し、最適製品デザイン設計、コンピュータ制御によ他の植物種子の発芽を抑制する化学物質を出し、純る加工条件再現性・加工精度数値化・加工効率の向林を形成する。30年ぐらいたつと根が腐ったりして上（デジタル化、機械化）を達成することで高付加立ち枯れ、防砂林としても役に立たず、景観を損ね価値製品化（感性価値製品など）を目指した。

るなど観光資源への影響から、環境省指定要注意外

1

2．

実験方法

2.1

３次元 CAD による製品プロトタイプデザイン

市場調査等で商品コンセプトを設定した。それをもとに商品ターゲットを決定し、３次元 CAD を用いて製品プロトタイプのスタイリングデザインを行った。３次元 CAD は Solid Works を用いた。
NC 加工機等による商品プロトタイプ試作

2.2

2.2.1 マウスとアロマ器実物製品プロトタイプ試作
スタイリングデザインを行ったマウスとアロマ器の NC 加工実験を行った。NC 加工機はファナック製
図３ ３次元 CAD データ（マウス）

ROBODRILL を、加工プログラムは MasterCam を用いた。
2.2.2

応用製品試作確立した NC 加工技術および木材加工機器を組み合わせ、複数種の商品カテゴリーにおけるニセアカシア材の実物製品プロトタイプの試作を検討した。

3.

結果と考察

3.1

３次元 CAD による製品プロトタイプデザイン

市場調査として東京都内にあるデザインセレクト
図４ CAD データ（アロマ器）

ショップ（CIBONE、BALS、コンランショップ、OZONE）、県内観光地（道の駅犬狭、道の駅かわはら、鳥取花回廊、砂丘フレンド）、ネットショップ（無印

マウスより複雑な形状として椀形状を選択した。

良品、イケア、ニトリ）関係団体（木工振興会、県

図４に椀形アロマ器の 3 次元 CAD データを示す。

内木工関連企業、公共団体）を訪問聞き取り、商品外形はニセアカシア材の割裂し易さから手加工で陳列目視、カタログ等を調べた。その結果、各ショは困難を伴う寸法と思われる 直径約 10cm、厚さップで環境意識の高まりを反映した高級木製製品・0.5cm とした。

雑貨類（例：名作家具復刻、電子情報端末筐体、オ3.2ーディオ、アロマ等）増加の傾向を確認できた。

NC 加工機等による商品プロトタイプ試作

結果を参考に、加工形状が複雑でない卓上雑貨と3.2.1 マウスとアロマ器実物製品プロトタイプ試作

して木製マウス、木製アロマ器を開発商品ターゲッ

スタイリングデザインを行ったマウスとアロマ器の NC 加工実験を行った。

トに設定した。
次に、木製マウス、木製アロマ器を３次元 CAD に

図５にマウス筐体の CAM データを示す。NC 加工による製品プロトタイプのスタイリングデザインの検おいては加工機の加工軸自由度に応じてノウハウが討を行った。

必要となる。センターの加工機はドリルの移動が上下方向に限定されるため、マウスの１/２面を分割し図３にマウス筐体の３次元 CAD データを示す。形て行う設定とした。

状は加工の容易性を重視し、フラットな表面となるデザインを採用した。

2

が分かった。

図５ CAM データ（マウス）
図８ ニセアカシア NC 加工作業
図９にニセアカシア材の NC 加工試作品（アロマ器）を示す。当初予想された材の割裂は発生せず、プラスチック等の工業材料と同様の条件で加工することができた。試作品は図に示すように鮮やかな木図６ NC 加工試作（マウス筐体）
図６にマウス筐体データを使ったニセアカシア材の NC 加工試作結果を示す。なめらかな加工面を実現できた。ニセアカシア材が機械加工に適していることを示せた。
図９ NC 加工試作品（アロマ器）

次に椀形アロマ器の NC 加工結果を示す。
図７にアロマ器の CAM データを示す。材の割裂し目が得られ、高い商品性が実現できたと考える。

易さを考慮し、加工手順、治具及びドリルの回転数を検討した。

3.2.2 応用製品試作
先に述べたマウスと椀形アロマ器の NC 加工技術に加えてレーザ-加飾装置および木材加工機器を利用し、複数種の商品カテゴリーにおけるニセアカシアの実物製品プロトタイプの試作を行った。図 1０に試作品写真を示す、文字や絵の２次元加工はレーザー加工、３次元曲面加工は NC 加工機、材の切断、接合は手加工とそれぞれの特徴を生かした最適な組み合わせにより、壁図７ CAM データ（アロマ器）

掛け、小物入れ、ハンガー、スツールなど多様な製図８にニセアカシア材の NC 加工作業を示す。特に品試作を行った。

治具形状の工夫が仕上がり精度に対し影響すること3

壁かけ（手加工、レーザー加工、NC 加工）

ハンガー（手加工、レーザー加工）
小物（キー、アクセサリー）入れ（手加工、レーザー加工、NC 加工）

スツール（手加工、レーザー加工、NC 加工）

４

小物入れ（倉吉絣

おわりに手加工、レーザー加工）

環境省指定要注意外来植物に指定されている
図１０ ニセアカシア材試作品

ニセアカシア材の有効利用を目的とし、課題である割裂し易さを克服するために、加工精度が精密トタイプ試作に貢献いただきました。また、本研究制御可能なデジタル技術を活用した高付加価値を推進するにあたり、産学官にわたる多くの方々の商品開発を検討した。結果、開発製品プロトタイプご協力を賜りました。感謝いたします。の実用化・商品化研究への展開の可能性を示した。
従来、ニセアカシア材の加工上の課題とされてい文献る割裂し易さは手加工時におけるものであり、工業製品加工機器である NC 加工機によりプラスチック等の工業材料と同様の条件で加工が可能であることが実証できた。今後、NC 加工機によるニセアカシア材の高付加価値製品開発が進展することを期待する。

謝辞株式会社 nido 金谷翔子氏にはセンター在職中、コンセプトデザインに基づいた３次元 CAD 作成とCAD データに基づく NC 加工による実物製品プロ41)Y.Fan, J. Gao, and Y. Chen, “Colour responses of blacklocust (Robiniapseudoacacia L.) to solvent extraction
and heat treatment”, Wood Sci. Technol., publish
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No.3 (1985)107-120 (in Japanese)7）感性価値創造ミュージアム神戸（２００９）パンフレット
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スド単板の光変色および接着性、広葉樹研究、No.5
PP.185-195(1989)

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