東京大学：3Dプリントでテクノロジーと建築の完璧な融合を実現

出典: Ultimaker

3D プリントの登場により、製造業や建設業から自動車産業や航空宇宙産業に至るまで、多くの業界が変革しました。 3D プリンティングは、一部の人々から目新しい、またはニッチなソリューションと見られていましたが、成熟したテクノロジーになり、「ラピッドプロトタイピング」から「付加製造」へと移行しています。

現在、3D プリント技術は世界中の大学の教室で広く使用されており、学生や教師が革新的な建物を研究し、「未来の生活」の新しい基準を作成するための技術的ソリューションを提供しています。

最近、東京大学積水ハウス隈研究室の「T-BOX」は、建築学科の研究ニーズを満たすソリューションとして Ultimaker を選択しました。これは主に、学生がデザインやプロトタイプの印刷に必要な 3D モデリングデータを準備し、会議でデザインの練習として使用できるように支援することを目的としています。「T-BOX」は2021年10月から運用を開始しました。

続いて、積水ハウス・隈研究室所長・特任助教の平野俊樹氏に、学生たちは大学生活の中でどのように3Dプリントを活用しているのか、そしてその中でUltimakerはどのような役割を果たしているのかを伺います。

△東京大学積水ハウス隈研究室所長・特任助教平野俊樹氏

すべての始まり「T-BOX プロジェクト」は、デジタル技術と建築の関係性を研究することを主な目的として、2020 年 6 月に建築家の隈研吾氏によって、さまざまなデジタル製造機械を備えたワークショップとして設立されました。

「『T-BOX』には、私たちにとってさまざまな意味があります」と平野氏はプロジェクト名について説明する。「Tは東京大学、テクノロジー、ツールボックスの頭文字です。そういう意味で、T-BOXはさまざまなデジタルファブリケーション機器が入った『ツールボックス』だと考えています。」

東京大学は現在、未来の建築技術を研究しており、積水ハウスは「暮らしの未来」を探究・研究することを目的としたプロジェクトを開始するために寄付金を提供した。この連携の主な目的は、これらの補完的な強みと能力を組み合わせて、「T-BOX」の将来の人材の育成を促進することです。

これまで、建築学科にはデジタル製作ツールを備えた生産設備がありませんでした。学生たちは、3Dプリンターを購入するか、伝統的な方法である手作業でモデルを作るしか選択肢がありませんでした。 T-BOX を使用すると、建築学生は精巧なデザインのプロトタイプを簡単に作成し、デモンストレーションに使用できるようになります。

平野氏は次のように語っています。「この施設は、学生の技能向上や、製造やデジタルファブリケーションに関する知識や技術の習得など、他の成長の道を模索するのに役立つと信じています。実際、T-BOX の利用は建築学生に限定されません。展示施設を訪れ、Ultimaker 3D プリンターをお使いいただくことを歓迎します。T-BOX は、将来に適応できるように創造的な才能を育成する施設として機能します。」

T-BOXに接近
現在、T-BOXは6台のUltimaker 3Dプリンターを所有しています。キャンパス内の1つの研究室に3Dプリンターが複数台設置されたことはこれまでなかったため、平野氏はこれがデザイナーにとって重要な設備に発展すると考えている。

Ultimakerを選んだ理由について、平野氏は「デジタル製造が普及する中、海外の同様の施設を数多く視察しました。アメリカン大学の建築学部を訪問したところ、Ultimakerの3Dプリンターが使われていました。学生のほとんどがUltimakerの製品の品質を高く評価し、使いやすく、操作が簡単だという感想を述べていました」と語る。

「Ultimaker は、さまざまなフィラメントを幅広く扱えるだけでなく、印刷精度、速度、応答性も高いため、最適な選択肢です。『データを入力して印刷を開始するだけ』というコンセプトにより、技術的な知識がなくても直感的に作品を作成できます。さらに、高度な調整が必要な場合でも、要件に合わせてパラメータを簡単に操作できます」と彼は付け加えました。

過去 10 年間の建築における 3D プリントの使用についてどう考えているか尋ねたところ、平野氏は次のように認めました。「正直に言うと、本当に必要な場合を除いて、私は通常 3D プリンターを使用しません。しかし、デジタル化の継続的な発展により、Ultimaker 3D プリンターなどのテクノロジー製品は、世界中の多くの業界でますます重要になっています。3D プリントが建築家や学生の設計サイクルの一部になっていることは間違いありません。」

△平野俊樹さんが3Dプリントした建築模型を披露

デザインに制限がなくなったとき<br /> 現在、T-BOX Labでは白色のPLA素材を使用していますが、平野氏と学生たちは、Ultimakerとサードパーティのフィラメントの互換性のあるアプリケーションがもたらすさまざまな可能性を模索し始めました。

「ABS素材については、実際に3分の1サイズの建築構造のジョイント部分をさまざまな素材でプリントして使用することを検討しています。基本的には、用途に応じて最適な素材を模索することにもチャレンジしていきたいです」と平野氏は語る。

もちろん、模型作りは常に建築家の仕事の一部でした。たとえば、生徒たちはスチレンシートを使って手作業で模型を作っていました。しかし同時に、モデルの形状は大幅に制限されており、いくつかのシンプルなスタイルしか作成できません。平野氏は「私たちの目標は、アイデアを制限する従来の常識を打ち破ることです。3Dプリンターを使ってデザインを革新することで、アイデアを実際の製品に自由に変換できることを願っています。複雑な形状を作ることを妨げるさまざまな要因に縛られたくはありません」と語った。

「3Dプリンターは単なる模型を作るツールではなく、建築やデザインについて自由に考えることができるツールでもあります。」

高度なデジタル製造設備<br /> T-BOX のデジタル製造設備には、研究室に配備された 3D プリンターのほか、レーザーカッターや CNC 工作機械も含まれており、あらゆるリソース、テクノロジー、方法を組み合わせて意味のあるものを作り出すことを目指しています。

しかし、これらのデジタル製造設備は使用が比較的複雑であり、学生に機器の使用方法を教える方法など、コースの指導に一定の困難をもたらします。「T-BOX では、学生たちにできるだけ自由に自発的に機器を使ってほしいと思っています。最低限の安全と使用に関するガイドラインは設けていますが、それでもスタッフに頼らずに機器を使えるようにしたいと思っています。学生たちには自主的に機器を使えるようにしてほしいと思っていますが、それでも私たちはサポートし、質問があれば答えます。学生はオンラインで予約して、あとは自分で行くだけです。」

優れた成果をあげた実用化事例として、建築、教育、積層造形などの分野で注目されています。 T-BOXの応用事例を学んだアルティメーカーのCEO、ユルゲン・フォン・ホレン氏は次のように述べた。「東京大学のような先進的な教育機関が3Dプリンティングの重要性を認識し、学生の創造的インスピレーションをフルに刺激して、就職後に最大限の影響力を発揮できるようにしているのは素晴らしいことです。当社の3Dプリンター、ソフトウェア、デジタルファクトリーは、世界中のさまざまな業界やアプリケーションで使用され、幅広いビジネス上のメリットを実現しています。東京大学が、柔軟性と持続可能な価値を備えた変革的なビジネステクノロジーとして3Dプリンティングを推進する上で果たしている役割に感謝しています。」

優秀作品展
T-BOXで最も目を引くデザインは、2021年のロンドンデザインビエンナーレで展示されたインスタレーションの1/10スケールの3Dプリントモデルです。この作品は6つの部分に分かれており、モジュール形式で印刷され、組み立てられています。この作品は、東京とロンドンの都市にあるさまざまな象徴的なオブジェクトや建物を3Dスキャンし、印刷用の3Dデータに変換したものです。

例えば、招き猫、雷門、セミ、自動販売機、たい焼き、ドーナツなど、東京を象徴するものが揃っています。ロンドン地下鉄の座席、郵便受け、特徴的なバーなど、ロンドンのさまざまな都市要素も 3D スキャン、プリント、組み立てられています。実際の作業では、和紙を貼るための型となる発泡スチロールのブロックをCNCで削り出します。最終的に作品はロンドンに送られ、展示されました。

「理論的には、この作品は 3D スキャンによって表現される形状が非常に複雑なため、印刷が非常に困難です。Ultimaker 3D プリンターで印刷すると、細かいディテールも非常にうまく処理でき、非常に美しく、また非常に複雑になります。」

△ ロンドン・ビエンナーレの1/10スケール3Dプリントモデル

印刷プロセス中に遭遇した困難について尋ねられると、「大変でした。この作品の元のスキャンは約 1 TB のデータでした。サイズをいくらか縮小しても、1 つのパネルのサイズは約 300 MB でした。スライスプロセス中にエラーが発生するのではないかと心配していました。しかし驚いたことに、スライスのために Ultimaker Cura に読み込んだら、プロセス全体が非常にスムーズになりました。これは、Ultimaker が細部にまでこだわった重要なプロジェクトに非常に適していることを証明しています。」と答えました。

「制御ソフトウェアは、出力の品質を確保する上で重要な役割を果たします。さまざまなデジタル製造デバイスに触れたとき、一部のデバイスは複雑すぎて使いこなせないのではないかと心配していました。Ultimaker Cura は、シンプルで直感的なデバイスを作成することで、これらの面倒なことを排除します。プリセットパラメータが組み込まれているため、初心者でも簡単に始めることができます。操作に慣れた後は、必要に応じて詳細なパラメータを調整することもできます。そのため、応答性が非常に高いと評価しています。」

「全体的に見て、Ultimaker はさまざまなスキルと経験レベルに対応できるように設計されていると言えます。初めて使用するユーザーにとっても、日常的に使用する必要のあるユーザーにとっても、非常に強力な 3D プリントシステムだと思います。」

△東京大学研究室のUltimaker 2+ ConnectとUltimaker S3プリンター

将来を見据えて<br /> 平野さんとの対談も終わりに近づき、T-BOXの今後の展望について伺いました。

「T-BOXは、将来どんな道に進むにしても、誰にとっても有益だと信じています。特に、コンクリート型枠を補強する必要がある大学院生にとって、この施設は非常に役立つと思います。さらに、学生は複雑な形状の型枠を設計し、サイズを小さくすることができます。これを利用して、小さな家具やアクセサリーを設計、作成することもできます。可能性は無限です。」

予算やスペースに問題がなければ、平野さんはさらに設備を追加する予定だという。「より大きなプロジェクトに対応するために、ロボットアームや内部容量の大きい 3D プリンターを追加したいと思うかもしれませんが、現時点では、私たちが持っているもので十分です。グローバルスタンダードのデジタル製造機器を大学のキャンパスに導入し、学生や教職員が従来の枠を超えた取り組みを行えるように支援できることを嬉しく思います。」

「次に、既存の 3D プリンターを使用して、建築学科の学生に、作品に革新をもたらすデジタル製造の価値について教育します。Ultimaker 製品の新しい使用方法を模索し続け、学生にも同じようにするよう奨励していきたいと思います。」

平野氏は、学生を第一に考えながらも、何らかの形で施設を一般に開放することも計画していると語った。「最終的に、私たちの目標は、各マシンを一般の人々が利用できるようにすることです。私たちはそのための準備を進めており、もちろん、新しいアイデアを探求したい人なら誰とでもこの経験を共有したいと考えています。」

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