The Journal of 4D and Functional Fabrication
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ExpandFab―熱膨張素材による造形後にサイズ・形状可変なファブリケーション―    PDFをダウンロード (3,375KB)
開元 宏樹,山岡 潤一,中丸 啓,川原 圭博,筧 康明
キーワード:4D printing,熱膨張性素材,デジタルファブリケーション,プロトタイピング,設計ソフトウェア
The Journal of 4D and Functional Fabrication, No.1 pp. 9-17 (2020) 
発行日 2020年9月14日
公開日 2020年9月14日
受理日 2020年2月29日

本論文では,熱膨張素材を利用してサイズと形を変更可能な造形物のファブリケーション手法ExpandFabを提案する.造形物の体積を造形後に変更することで,造形時間の短縮や輸送コストを軽減できる.実現のために,熱膨張性マイクロカプセルと弾性粘着剤を配合して,膨張率を制御する基本原理を調査した.さらにファブリケーション手法を開発し,局所的に膨張率を設計できるデザインソフトウェアおよび,熱膨張のシミュレーション機能を開発した.ユーザは設計したデータを元に,熱膨張素材と3D プリンタを用いて造形物を造形し,最終的に,造形物を加熱することで最大約2.7 倍に膨張できる.
本手法により,一つの形状から様々な形状へと変化する造形物や電子部品を内包したデバイスなどが試作可能である.本稿では,ExpandFab を用いた造形の流れ,実装,応用例,議論と制約,今後の展望について述べる.
ExpandFab is a fabrication method for creating expanding objects using foam materials. The printed objects change their shape and volume, which is advantageous for reducing the printing time and transportation costs. We investigated a basic principle of the expansion rate and developed materials by mixing a foam powder and elastic adhesive. Furthermore, we developed a fabrication method using the foam materials. A user can design expanded objects using our design software and sets the expansion areas on the surface. The 3D printer prints the expandable object by curing with ultraviolet light. Finally, the user heats the printed objects, and the objects expand to maximum approximately 2.7 times.
ExpandFab allows users to prototype products such as objects changing from one shape to various shapes, and functional prototype with electronic components. In this paper, we describe the basic principle, implementation, applications, limitations and discussions, and future works.

The Journal of 4D and Functional Fabrication 
発行日  2020年9月14日 
発行人  田中 浩也 
発行所 〒164-8678 東京都中野区本町2-9-8-5 東京工芸大学内
一般社団法人日本画像学会 4DFF研究会
Special Interest Group of 4DFF in Imaging Society of Japan

編集・発行:一般社団法人 日本画像学会