研究キーワード：#デジタルファブリケーション #HCI #4Dプリント 1. 研究の概要 本研究では、風船素材・折紙・メタマテリアルなどの変形可能な素材・構造を駆使することにより、形状の変化するインタフェースを社会に実装することを目指しました。例えば、1枚のシートを温めるだけで帽子やウサギなど理論上任意の形状を折ることのできる技術を開発しました。 2. 取り組んだ問題 3Dプリントなどのデジタルファブリケーション技術が普及しつつありますが、大きな構造を印刷しようとすると印刷時間・廃材・収納スペースが増大する問題があります。本研究では、まず2Dのシートを作製し、それを必要なときにだけ立体に変形することでこれらの問題を解決しました。 3. 研究のモチベーションと背景 2017年には、一枚の紙を折るだけでどんな多面体でも折ることができるということが数理的に証明されました。しかしそのような折紙を実際に折るのには数時間から数十時間の手作業が必要でした。我々はそのような折りの作業を、自動的に数秒で実現しました。 4. 得られた結果 既存技術の1200倍以上となる、8万本以上の折り目があるような複雑な折紙を加熱だけで自動的に折れることを実証しました。また、ファッションブランドのISSEY MIYAKEと協働し、平面形状から自動変形するバングルを作製し、パリで展示しました。 5. 価値交換(分析/生成)との関わりと、研究が社会に与えうるインパクト 3Dプリントは、フィジカルな物体をデジタルなデータのように交換できるようにしましたが、印刷に必要なエネルギーや廃材は大きいです。この研究は、同じ形をより少ないエネルギー・時間・空間で拾店できる革新的な技術です。ファッションブランドとの協働をはじめとして、社会実装が徐々に進みつつあります。
Research Key word: #fabrication #HCI #4Dprint 1. Overview of the Research This research aimed to implement shape-changing interfaces with deformable materials and structures (e.g., balloon, origami, and metamaterials) and deploy them to society. For example, we developed a technology that allows a single sheet to be folded into any shape, like a hat or a rabbit, simply by heating it. 2. The Problem Addressed in This Research Digital fabrication technologies like 3D printing are becoming more widespread. However, printing large structures poses challenges, including increased printing time, material waste, and storage space requirements. Our research addresses these issues by first creating a 2D sheet and then transforming it into a 3D shape only when needed. 3. Research Motivation and Background In 2017, it was mathematically proven that any polyhedron can be folded from a single sheet of paper. However, folding such origami required several hours to tens of hours of manual work. We aimed to automate this folding process, achieving it in just a few seconds. 4. Result We demonstrated the ability to automatically fold complex origami with over 80,000 creases, over 1,200 times more than existing technologies, by simply applying heat. Additionally, in collaboration with the fashion brand ISSEY MIYAKE, we created a bangle that automatically transforms from a flat shape, which was showcased in Paris. 5. The Relationship with Value Exchange (Analysis/Creation) and the Potential Impact of That Research on Society While 3D printing allows physical objects to be exchanged like digital data, it requires significant energy and produces substantial waste. This research presents an innovative technology that can reproduce the same shapes with less energy, time, and space. Social implementation is gradually progressing, starting with collaborations with fashion brands. (Reference Link) https://wired.jp/article/inkjet-4d-print/
PUBLICATIONS
- Koya Narumi*, Kazuki Koyama*, Kai Suto, Yuta Noma, Hiroki Sato, Tomohiro Tachi, Masaaki Sugimoto, Takeo Igarashi, and Yoshihiro Kawahara (* Joint first authors), Inkjet 4D Print: Self-folding Tessellated Origami Objects by Inkjet UV Printing, Transaction on Graphics, Vol. 42, Issue 4, Article 117, Los Angels, US, 2023/08
- Shuyue Feng, Tung D. Ta, Shichao Huang, Xiaolong Li, Kazuki Koyama, Guanyun Wang, Cheng Yao, Yoshihiro Kawahara, and Koya Narumi, Rapid Fabrication of Haptic and Electric Input Interfaces using 4D Printed Origami, Extended Abstracts of the CHI Conference on Human Factors in Computing Systems (CHI EA '24), Article 277, pp. 1–7, Hawaii, USA, 2024/05