AIが生成した3Dモデルにより、人々はモデリングの自由度を獲得し、3Dプリント業界は新たな爆発的な成長の兆しとなるかもしれない。

南極熊の紹介： Chatgptの発売と継続的なアップグレードにより、AI人工知能とビッグモデルが現在のホットな話題になっています。2024年の大学入試問題も人工知能をテーマにしたものになるでしょう。現在、人工知能はさまざまな分野に浸透しつつあります。では、AIは3Dプリンティングの分野にどのような変化をもたらすのでしょうか?これは 3D プリンティングの分野で新たな爆発的な成長を引き起こすでしょうか?現在、民生用3Dプリンターの世界出荷台数は年間500万台ですが、将来的には年間5,000万台に達するのでしょうか？ 3Dプリント農場は、全国の農場拡大の新たな原動力となるのでしょうか？
△3Dプリントされた南極熊のマスコットを写真に撮り、3Dモデルを自動生成するAIプラットフォーム「voxcraft」にアップロードすると、マスコットのリアルな3Dモデルが手に入ります。

従来、3D プリンティングでは、モデルの構想と作成を人間のデザイナーに頼ってきました。ただし、このプロセスには時間がかかり、人間の想像力と専門知識によって制限されます。 AI 生成モデルを導入すると、機械学習アルゴリズムと既存の設計の大規模なデータセットを活用して、AI システムは幅広い業界とアプリケーション領域をカバーする多種多様な革新的で複雑な 3D モデルを自律的に生成できます。この記事では、Antarctic Bear が AI を使用して 3D モデルを自動生成する研究の進捗状況と将来の展望について説明します。

△南極熊の2D画像ロゴを3Dモデル化する
AIを使った3Dモデル生成の研究の進展

3D モデリングは 3D プリント技術の応用に不可欠なスキルであり、デザイナーは 3D モデルをゼロから設計することが求められることがよくあります。もちろん、3D プリンターの使用の敷居を下げるために、さまざまなモデルを直接ダウンロードして 3D プリンターに入力して印刷できる 3D モデルプラットフォームもいくつかあります。ただし、モデルライブラリの対象範囲も限られており、すべてのユーザーの使用ニーズを満たすことはできません。多くの 3D モデルはまだ再設計する必要があります。

現在、AI で生成される高度な 3D モデルツールがいくつか登場しています。大量の既存の 3D モデルデータから学習することで、独自の創造性とデザイン性を備えた新しいモデルを迅速に生成できます。これらのモデルは形が多様であるだけでなく、驚くほどの細部まで精巧に作られています。

MIT の研究者たちは、3D モデルを簡単にカスタマイズできる AI 搭載ツールを開発しました。このプログラムはStyle2Fabと呼ばれ、人工知能プログラムを中心に構築されています。ディープラーニングアルゴリズムを使用して、3D モデルの設計に必要な技術仕様をユーザーが理解していなくてもサポートします。このソフトウェアは、新しいユーザーに役立つだけでなく、経験豊富なメーカーがワークフローを高速化し、より細かい制御ポイントを提供するのにも役立ちます。

AI がユーザーと連携して 3D プリントプロジェクトを完了する方法をより深く理解するために、研究者は Thingiverse などのオンライン STL ファイル共有サイトのディレクトリを調査しました。オンラインで入手可能なさまざまな印刷可能なオブジェクトを調べることで、チームは AI が複雑なデジタルモデルを分析および分解する方法を理解し始め、3D モデル自体の構造内の機能性をより深く理解できるようになります。

さらに、NVIDIAはAIを使って3Dモデルを生成する計画も立てており、2024年にはLatte3Dと呼ばれるテキストから3Dを生成するAIモデルの発売を発表した。このモデルは、短いテキストの説明を物体や動物の正確な 3 次元モデルに変換し、仮想 3D プリントと同様の効果を実現します。
△LATTE3Dは、非常に特殊なテキストプロンプトを解釈して3Dモデルを生成することができます。生成された3D形状は、一般的な標準レンダリングアプリケーションの形式で作成されるため、仮想環境に簡単に適用できると報告されています。この技術は、ビデオゲーム開発、広告デザイン、エンジニアリングプロジェクト、ロボットの仮想トレーニングシナリオなどで広く使用されることが期待されています。このような開発動向を考えると、将来的には信頼性の高いテキストから 3D プリントファイルへの変換ツールが登場すると思われます。

1 年前であれば、AI モデルでこの品質の 3D ビジュアルを生成するのに 1 時間かかっていましたが、Latte3D ではわずか 10 ～ 12 秒で済みます。 NVIDIA の研究者は、デモンストレーションで、単一の RTX A6000 GPU を使用して、ほぼ瞬時に 3D 形状を生成しました。

△比較テストでは、他の AI モデルは出力を生成するのに 20 秒から 30 分以上かかりましたが、LATTE3D は同様のレンダリングを生成するのにわずか 400 ミリ秒しかかかりませんでした<br /> 同時に、一部のプラットフォームでは、AI を利用して 3D モデルを自動的に生成できるようになりました。たとえば、voxcraft プラットフォーム (https://voxcraft.ai/) では、AI が 3D モデルを自動的に生成するための 3 つの方法 (画像から 3D、テキストから 3D、テキストからテクスチャ) が提供されています。

Antarctic Bear は、市場で 3D モデルを自動的に生成するプラットフォームをいくつか数えました。

●Tripo-AIモデリング（https://www.tripo3d.ai/）
●rodin (パブリックベータアドレス: https://hyperhuman.deemos.com/rodin)
●Meshy（https://www.meshy.ai/）
●ビズコム（https://www.vizcom.ai/）
●モンスターマッシュ（https://monstermash.zone/）
●カエディム（https://www.kaedim3d.com/）
●https://3d.csm.ai/

AIによる3Dモデルの自動生成のメリット

手動設計と比較して、AI による 3D モデルの自動生成には次のような多くの利点があります。

設計効率の向上: 従来の 3D プリントモデルの設計プロセスは面倒で時間がかかりますが、AI による 3D プリントモデルの自動生成技術により、設計プロセスが大幅に簡素化され、設計効率が向上します。ユーザーは 2D 画像をアップロードするか、必要なオブジェクトの基本的な特徴を説明するだけで、AI システムが対応する 3D 印刷モデルを迅速に生成できます。

設計のハードルを下げる: 従来の 3D プリントモデルの設計には一定の専門知識とスキルが必要でしたが、AI による 3D プリントモデルの自動生成技術により、設計のハードルを最小限に抑えることができます。一般ユーザーは、デザインスキルを習得しなくても、非常にリアルな 3D プリントモデルを簡単に作成できます。

モデルコンテンツのソースの充実: 3D プリントモデルの AI 自動生成技術により、3D プリント業界に、より豊富なモデルコンテンツのソースを提供できます。 AIシステムは、大量の2D画像と3Dモデルデータから学習することで、さまざまな形状や構造を自動的に識別・分析し、多様な3Dプリントモデルを生成することができます。

コスト削減: 3D プリントモデルの AI 自動生成技術により、3D プリントのコストを効果的に削減できます。自動化された設計プロセスにより、手作業による介入が減り、人件費を削減できます。また、モデル構造と材料選択を最適化することで、印刷速度が向上し、材料の消費量が削減され、さらにコストを削減できます。

実際、Antarctic Bear がこれらの AI プラットフォームをテストしていたとき、まだ一定の限界があることが分かりました。これらをうまく活用するには、体系的な学習と研究がまだ必要です。

AI 生成の 3D モデルは業界にどのような変化をもたらすでしょうか?

AI によって生成された 3D モデルが成熟したら、3D 印刷業界にとってそれが何を意味するか想像してみてください。一方で、3D プリント用の豊富なコンテンツを継続的に提供します。複雑な機械部品、精巧な芸術作品、さまざまな実用的な日用品など、AI は簡単にモデルを生成して印刷できます。これにより、3D プリントの応用範囲と可能性が大幅に広がります。

3Dプリント農場を例にとると、モデル設計の難しさやコストによって制限されていたかもしれませんが、AI生成の3Dモデルの成熟により、この状況は完全に変わるでしょう。農家は大量のおもちゃの模型を生産し、印刷して販売することができます。過去の人気商品をもとに、今後人気が出る可能性のある3Dプリント製品を予測し、積極的に生産することも可能です。

一方、AI で生成された 3D モデルの利便性により、より多くの人々が 3D プリントに参加するようになるでしょう。一般ユーザーは専門的な設計スキルを必要とせず、いくつかの簡単な要件とパラメータを入力するだけで満足のいく 3D モデルを取得できます。これにより、3D プリントが人々の生活にさらに浸透し、さらなる革新と創造性が刺激されるでしょう。
△パーソナライズされた3Dプリント玩具を販売する屋台を設置：AI技術の継続的な発展により、将来の3Dプリントモデルはパーソナライズされたカスタマイズにさらに重点を置くようになります。ユーザーは、ニーズや好みに応じて、独自の 3D プリントモデルを簡単に作成できます。

インテリジェントアップグレード：将来的には、3DプリントモデルのAI自動生成技術は、より高いレベルのインテリジェンスを実現します。例えば、モノのインターネット（IoT）技術を組み合わせることで遠隔制御や監視が可能になり、音声認識や自然言語処理技術を導入することでユーザーとの自然な対話が可能になります。

分野横断的な応用：AIによる3Dプリントモデルの自動生成技術は、建設、医療、教育など多くの分野で幅広く活用されることが期待されています。たとえば、建築設計の分野では、設計者は AI 技術を使用してさまざまな建築部品の 3D プリントモデルを迅速に生成できます。医療分野では、医師は患者の CT または MRI データに基づいて、生物組織の対応する 3D プリントモデルを自動的に生成できます。

産業チェーンの統合: 3D プリントモデルを自動生成する AI 技術が成熟するにつれて、将来的には AI 設計サービスの提供に特化した企業やプラットフォームが数多く登場する可能性があります。これらの企業とプラットフォームは、上流と下流のリソースを統合し、3D プリント業界チェーン全体に、より便利で効率的なサービスを提供します。

つまり、3D プリントモデルを自動的に生成する人工知能 (AI) テクノロジの成熟により、3D プリント業界は新たな飛躍を遂げることになります。 AI テクノロジーは、設計効率の向上、設計のハードルの引き下げ、モデルコンテンツソースの充実、コストの削減を実現し、3D プリント業界をより高いレベルの開発へと押し上げます。同時に、将来のAIによる3Dプリントモデル自動生成技術は、パーソナライズされたカスタマイズ、インテリジェントなアップグレード、分野を超えた応用、産業チェーンの統合などの発展傾向を示すでしょう。このプロセスにおいて、AI テクノロジーは人類社会にさらなる驚きと価値をもたらすと信じる理由があります。

残された課題

もちろん、AI 生成の 3D モデルの成熟によってもたらされた爆発的な増加に伴い、いくつかの課題も生じます。例えば、生成されたモデルの品質や精度をどのように確保するか、知的財産権をどのように保護するかなどは、真剣に考え、解決する必要がある課題です。

しかし、AI 生成の 3D モデルの成熟により、3D プリンティングに前例のない機会と開発の勢いがもたらされることは否定できません。近い将来、3D プリンティングはさまざまな分野でさらに驚くべき応用結果を示すと信じる理由があり、そのすべては AI 生成 3D モデルのブレークスルーと成熟から始まります。このエキサイティングな技術革新によってもたらされる輝かしい未来を、私たちは待ちながら一緒に目撃していきましょう。

つまり、AI 生成の 3D モデルの成熟は、3D プリントの新たな爆発的な成長の重要な触媒となり、私たちの生活やさまざまな産業に大きな影響を与えることになります。 3D プリント農場はまさにその縮図であり、私たちが探索し発見できる可能性はまだまだたくさんあります。

南極のクマのエピローグ<br /> 携帯電話で写真を撮るのと同じくらい簡単に 3D プリントモデルを作成できたらどうなるでしょうか。気に入ったものを見つけたら、自宅の 3D プリンターで印刷するか、3D プリント業者に注文して手伝ってもらえます。これにより、既存の 3D プリントアプリケーションのロジックとシナリオが大きく変わります。楽しみにしています！

AIが生成した3Dモデルにより、人々はモデリングの自由度を獲得し、3Dプリント業界は新たな爆発的な成長の兆しとなるかもしれない。

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