The Journal of 4D and Functional Fabrication

論文

Hydro-Triggered Moto Printing：立体形状と超撥水加工を用いた水環境での動きの設計手法 　　 (8,640KB)
安村 俊介，橋田 朋子

キーワード：超撥水，3D プリンティング，立体形状，水環境，動きの設計

The Journal of 4D and Functional Fabrication, No.4 pp. 12-20 (2025)
発行日	2025年8月1日
公開日	2025年8月1日
受理日	2025年2月28日
DOI	https://doi.org/10.34498/4dff.4.12

要約

近年の4D-Printing やHCI では，物性を利用して電気的な制御なしに，時間軸を持った自律的なモノの移動や集合を行える可能性が示されつつある．これらの手法には実現したい構造のためにモノの動き方が暗に含まれているが，動き方は単一のものであって，動き自体の設計は必ずしも考慮されていない．本研究では，水環境で意図的な「動き」を発生させること自体を目的とし，立体構造設計と超撥水加工によって，水に浮かぶ立体に水の受け入れと排水を起こし，それを動力として狙った動きを自律的にする設計手法を提案する．本手法では，まず水の受け入れと排水による推進力を利用した動きの発生原理を構築した．次に，その原理に基づき，直進，回転，動きの打消しといった基本的な動作を定義した．さらに，排水のタイミングを制御することで，動きのパターンの時間変化を設計し，時間を空けてからの直進や回転，蛇行のような複雑な動きを可能にした．加えて，形状設計や水入力の自由度を高める展開を示し，動きの設計手法の更なる可能性を探った．

Abstract

Recent advances in 4D printing and HCI suggest the potential for autonomous movement and self-assembly over time using material properties, without electrical control. While these methods implicitly embed movement patterns for specific structures, they assume a single motion type and do not necessarily consider the explicit design of movement itself. This study focuses on generating intentional motion on the water surface. We propose a design method that induces targeted motion in floating 3D structures by leveraging inflow and outflow as a driving force, using structural design and superhydrophobic coatings. First, we establish the propulsion principle based on inflow and outflow. Then, we define fundamental motions such as linear movement, rotation, and cancellation. By controlling outflow timing, we design motion transitions, enabling delayed linear motion, delayed rotation, and meandering. Finally, we explore greater design flexibility by expanding shape configurations and inflow control.

@日本画像学会
The Journal of 4D and Functional Fabrication
発行日	2025年8月1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 Email:infosig4dff.org Special Interest Group of 4DFF in Imaging Society of Japan 電話03(3373)9576 https://sig4dff.org/
著作物の複製・転載・翻訳などの許諾は本学会4DFF研究会までご連絡ください

編集・発行：一般社団法人 日本画像学会