即興的モノづくりのためのインタラクティブなファブリケーション技術
筧 康明

1. オンサイトでオンデマンドな即興的モノづくり
デジタルファブリケーションと呼ばれる、モやニーズ自体が刻々と変化することを踏まえるノづくりの新しい道具や環境およびコミュニと、今・その場で作るという、より即興的なオ［1］。3D プリン

ンサイトファブリケーションの重要性が高まる

タやレーザーカッタなど工作機械を介してデジと 考 え る。HCI（Human Computer Interaction）

タルデータを実体化し、逆に実体の形状等をデの領域では、従来のデジタルファブリケーショ

ジタルデータとしてコンピュータに取り込むなン装置に加えて、現場の空間や既存のオブジェど、デジタルとフィジカルの環境を行き来するクトに合わせてモノを作るためのツールや持ちのがデジタルファブリケーションの醍醐味であ運べる工作装置など ［2］［3］［4］が提案されている。

る。

建築分野でも、吉村がポストファブリケーショ

ティの創世が注目されて久しい

この中で、これからのモノづくりは大量生産ンという言葉で、プレファブリケーションとの大量消費のモデルから、ニーズを多様に反映す対比の中でオンサイトでのモノづくりの重要性る 多 品 種 少 量 生 産 へ と 向 か う と 言 わ れ る［1］。

を説いている ［5］。

そこでは、事前に大量に製造されたものから気これらの背景の上で、本稿では、状況やニーに入ったものを選び手に入れるという従来の流ズに合わせてその場でものを作るというオンサ通形態から、個々の状況やニーズに基づいて必イトでオンデマンドなモノづくりを「即興的モ要なものを必要なだけ（オンデマンドで）作るノづくり」と呼び、これを推し進めるためのファという方向へとシフトする。さらに、その状況ブリケーション技術のあり方を考える 。

2. 即興的モノづくりを可能にするための技術
2.1 造形プロセスの時間短縮
現場で即興的にモノをつくるという中で、ま的工作機械である 3D プリンタは、一般的なもず造形プロセスにかかる時間短縮は欠かせなのであれば手のひらサイズの物体を出力するのい。例えばデジタルファブリケーションの代表に未だ数〜十数時間の時間を要する。これを短123縮できれば現場の限られた時間の中で試行錯誤に映像を表示するように、物体を瞬時に出力での回数を増やすことが可能になる。

きるようになる未来を見据え、新たなモノづく

HCI 分野における先駆的な取り組みとして、り手法やモノとの関わり方を思索したいと考え

Mueller ら は Low-Fi Fab と 称 し て、 こ の 問 題ている。そして、それをプロトタイプするために取り組んでいる。これは文字どおり粗く作るに我々のグループでは独自のアプローチで造形部分と丁寧に作る部分を切り分けながらプロト時間の短いファブリケーション手段の提案をタイプする手法である。具体的には、手作業に行ってきた。

よるブロックで構成されるパーツと 3D プリン

そ の 中 の 例 と し て ま ず、 山 岡 と 開 発 し た、3D

ProtoMold ［8］（図 1）は、バキュームフォーム（真プリントにおいてワイヤーフレームのみで出力空成型）という造形手法に注目し、コンピュテーする部分ときちんと面や中身まで出力する部分ショナルに形状制御されるピンアレイを型タで出力されるパーツを組み合わせるを切り分ける［7］［6］などの手法が代表的である。

（モールド）として用いる。従来の真空成型は上記の取り組みは既存の 3D プリンタの出力型自体を造形するのに 3D プリントと同様の時時間を短縮するための工夫である。もちろん間がかかるため、多様な形状を試作するという3D プリンタ自体の機材としての性能改良の試用途にはあまり適していない。しかし、本シスみも続いており、数十分というオーダーで高速テムでは動的なピンアレイと組み合わせることに物体が出力できるものも出てきている。そので形状を即座に変更し、かつ真空成型の特徴を上で、筆者らのグループでは、既存の 3D プリ活かし数秒でプラスチック板に 2.5 次元の形状ンティングの方法にとらわれず、ディスプレイを刻むことができる。

図 1.

ProtoMold

鈴木らを中心に研究を進める立体造形装置

取る先行研究も存在するが（［10］［11］など）、本シス

Dynablock ［9］ は、物理的で離散的な多数のボテムはブロック自体に機械的・電気的な仕掛けクセルを用いて、それらの結合・非結合を制御が要らない点、装置がスケーラブルに構成できすることで大きなオブジェクトを構成するといる点、造形が数十秒程度から可能であるというう手法を用いる（図 2）。同様のアプローチを点が特徴として挙げられる。ブロック同士は各124

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面に取り付けられた磁石を利用して接合し、ス一度組み立てたオブジェクトを再度切り離してテージ内部に多数配されたピンにより個々のブステージ内部のブロック群へと戻すこともできロックを押し出し、組み立てていく。さらに、る。詳細については文献［9］ を参照されたい。

図 2.

Dynablock2.2 インタラクティブ設計と素材循環上で紹介した装置は、ピンアレイの解像度やを重ねる手段を提案し、HCI 分野に多くのインブロックの数などその精細さという点では未だスピレーションを与えた。上述した筆者らの研改良の余地を残しているが、数秒〜数十秒程度究でも直接的なインタラクションを考慮に入れの時間で実際に立体的なモノが出来上がるといた設計をしており、 例えば ProtoMold では既う体験は新鮮であり、これらの装置の応用の可存のオブジェクトやジェスチャなどを用いた身能性は広いと考えている。一方で、即興的なモ体的・物理的なインタラクションを通した設計ノづくりを展開するには、造形のみならず設計が可能である。特に、今後造形装置のさらなるや材料の手配などにかかる手間や時間も減ら高速化が進むことで、ユーザと機械のみならし、またオンサイトならではの空間性や身体ず、ユーザと素材とのリアルタイムで直接的な性、素材、時にはユーザの手作業などもうまくインタラクションの設計も興味深い研究対象と設計の過程で活かすような工夫が必要になる。

なる。

設計に関しては、既存の CAD の多くは GUI

また、即興的モノづくりにおいて高速なプロベースで 、設計は画面の中、造形は機械の中トタイピングを展開するにあたり、材料の廃棄というように空間的にも時間的にも工程が分かを減らし、再利用を可能にする素材循環の設計

れ る こ と が 多 い。 こ れ に 対 し、Willis ら のも重要な課題である。Dynablock ではブロック［12］は工作機械と直接的という分解回収可能な機構を採り、ProtoMoldにインタラクションし、設計と造形のプロセス

では材料自体の熱可塑性を用いて一度成型したInteractive Fabrication

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125プロダクトを平らなシートの状態に戻すことが作り、その後また戻すというサイクルが促進さできる。これらによってプロダクトとマテリアれる。

ルの間は可逆的になり、必要な時に必要な形を

3. まとめと今後の展望
本稿では、デジタルファブリケーションの隆

き詰めていけば新しい素材としてのプログラマ

盛と共にその場で即興的に作るモノづくりの必ブルマターの実現形態・応用領域の一つだと位要性の高まりを論じ、それを支える、高速な造置付けられる。今回は形状の即興的な変更につ形、直接的インタラクション、そして素材循環いての議論が主であったが、筆者らのグループ性を持つファブリケーション技術について筆者

では他にも、動的に色や硬さ、形を変化させるの研究室のプロジェクトを例に議論した。

素材の研究を進めている。機械・ソフトウェア・

この数年新たに注目を集めるのが、プログラ

材料・デザインなどそれぞれのアプローチでのマ ブ ル マ タ ー（Programmable Matter）、 あ る検討を学際的にうまく取り込みながら研究を進

いはアクティブマター（Active Matter）と呼めることで、モノの多様な要素を動的に変化さばれる領域である。これらは、形態や機能をプせ、さらには新しい作り方・使い方・表現を含ログラム可能な方法で意図的に変えることがでめたモノの価値やそれにまつわる新たな体験価きる物質、およびそれに関連する科学・工学・値を開拓する取り組みへとつなげていきたいとデザインを中心とした研究領域である

［13］

。本

考えている。

稿でテーマにした、即興的なモノづくりも、突謝辞
本稿で紹介した筆者の関わる研究プロジェクトは JST ERATO 川原万有情報網プロジェクトの支援を受けたものである。山岡潤一
氏、鈴木遼氏などをはじめ、共同研究者に感謝する。

参考文献
［1］

Neil Gershenfeld. 2007. Fab： The Coming Revolution on Your Desktop--From Personal Computers to Personal Fabrication.
Basic Books, Inc., New York, NY, USA.

［2］

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In Proceedings of the 33rd Annual ACM Conference on Human Factors in Computing Systems（CHI '15）. ACM, 1807-1815.
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月 31 日確認）［6］

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Ryo Suzuki, Junichi Yamaoka, Daniel Leithinger, Tom Yeh, Mark D. Gross, Yoshihiro Kawahara, and Yasuaki Kakehi.
2018. Dynablock： Dynamic 3D Printing for Instant and Reconstructable Shape Formation. In Proceedings of the 31stAnnual ACM Symposium on User Interface Software and Technology（UIST '18）. ACM, 99-111. DOI： https://doi.
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関島 慶太 , 増田 恒夫 , 田中 浩也 . 2015. デジタル・マテリアルを用いた分解組立可能な立体形状試作システム , 日本 VR 学会論
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J. W. Romanishin, K. Gilpin, S. Claici and D. Rus. 2015. 3D M-Blocks： Self-reconﬁguring robots capable of locomotion viapivoting in three dimensions, 2015 IEEE International Conference on Robotics and Automation（ICRA）, pp. 1925-1932. doi：
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筧康明（かけひ・やすあき）［生年月］1979 年 10 月 5 日［専攻領域］コンピュータ・ヒューマン・インタラクション、現実拡張、メディアアート
［主たる著書・論文］
仲谷 正史 , 筧 康明 , 三原 聡一郎 , 南澤 孝太：“触楽入門 – はじめて世界に触れるときのように”, 朝日出版社 ,（2016）
J. Yamaoka, R. Niiyama, and Y. Kakehi. 2017. BlowFab： Rapid Prototyping for Rigid and Reusable Objects
using Inﬂation of Laser-cut Surfaces, In Proceedings of the 30th Annual ACM Symposium on User InterfaceSoftware and Technology（UIST ’17）. ACM, 461-469.
V. Kan, E. Vargo, N. Machover, H. Ishii, S. Pan, W. Chen and Y. Kakehi. 2017. Organic Primitives： Synthesis
and Design of pH-Reactive Materials using Molecular I/O for Sensing, Actuation, and Interaction, In
Proceedings of the 2017 CHI Conference on Human Factors in Computing Systems（CHI ’17）. ACM, 9891000.
［所属］情報学環 先端表現情報学コース / 文化人間情報学コース 准教授［所属学会］ACM、日本バーチャルリアリティ学会、ヒューマンインタフェース学会

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