パーツ毎ではなく全体でデザインする設計アルゴリズム「DFM」とは－Nature Architects株式会社

去る2020年1月末に開催された、国内最大級の3DプリンティングとAM（アディティブ・マニュファクチャリング）技術の総合展「TCT Japan 2020」。その一角に出展していた東大発のベンチャー、Nature Architects株式会社は、「Direct Functional Modeling（DFM）」という、ユーザーが求める機能要件をダイレクトに実現する設計技術を開発しており、当日の展示エリアでは、その設計技術が最大限に活用された魅力的な展示品が披露されていた。

そんな展示品に惹かれたShareLab編集部は、当社の取締役の大嶋氏に、展示内容をご紹介いただいた。

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3Dプリンターも用いる設計アルゴリズム「DFM」

「わたしたちNature Architectsは、3Dプリンターを用いて、さまざまな機能を発現する構造を設計するアルゴリズム、DFMを持っています。DFMは、ひとつのプロダクトの設計の際に、そのパーツ毎に求められる機能要件を、個別に実現するのではなく、一体でデザインし出力する技術です。そうした設計技術を、いろいろな業界のクライアントの方と一緒に相談しながら、最終的な製品に埋め込んでいます。（大嶋氏）」

「今までの設計だと、たくさんの部品が必要だったものを、われわれのDFM技術を使って、一体で組み立て無しで設計することで、部品点数や組立作業を削減できるだけでなく、プロダクトの可動が精密になったり、耐久性が増したりと、さまざまな価値を付加できます。 （大嶋氏）」

さまざまユーザーニーズに応える機能を実現する設計

「例えばこの白い腕の模型は、実際の製品ではなく、あくまでPR用に作ったんですが、人間の骨の軽くて固い構造や、表皮の柔らかさ、関節の可動部など、そういった機能が実現されており、これはDFMを用いたからこそ、容易に実現できたことです。（大嶋氏）」

「ただ単に3Dプリンターを使う予算がある、もしくは、3Dプリンターを使って製品を作る企業ばかりではないので、実際は2次元の加工で、さまざまな人の形にフィットするように平面から変形する構造を設計したり、ある狙った振動や変形しかしないような構造を設計します。このように、振動の制御をして騒音や共振を防ぐといった、かなり高度な設計をクライアント様と一緒に行い、製品を作っています。 （大嶋氏）」

精密機械などへの組み込みもあり

―― 最後に見せてもらったものは金属で出来ているんですか？

「これはチタンでできていて、実際に組み立てなくても、ある方向にだけ柔軟で、他の方向には変形しない、という特殊な機能を持つ構造になっています。すごく柔軟なんですが、普通のバネと違って、ねじれたり、よれたり、伸びたり、縮んだりは全くせず、ある特定の動きだけに柔らかいバネのようなものです。このような機能を持つパーツを、精密機器に組み込んだり製品に組み込むことによって、さまざまな問題・課題を解決出来るのです。（大嶋氏）」

特殊な構造で材料特性にない新しい特性を付与するメタマテリアルに注目

ネイチャーアーキテクツが取り組むDFMは、材料が持つ特性ではない新しい機能を、構造で実現するという意味で、近年注目を集めるメタマテリアルの流れをくむ取り組みだ。こうした取り組みに注目が集まりネイチャーアーキテクツは三菱マテリアル株式会社やダイキン工業などの運営するファンドからの出資もうけている。今後も活動の幅の広がりに期待が高まるところだ。

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