公立はこだて未来大学 塚田研究室
本研究では，熱溶解積層方式 3D プリンタを G-code で直接制御することで，封蝋表現を実現する手法を提案する．具体的には，ノズルの温度をフィラメントの適正温度よりも高温に設定し，一箇所に多量のフィラメントを押し出す．次に，手動または自動で型をフィラメントへ押し込むことで，樹脂を封蝋のように固定する．
近年，IoTが一般化している中で，ArduinoやRaspberry PiなどのIoTデバイスの動作や仕組みを他者と共有する場面が増えてきている．この際，ソースコードやテキストのみではデバイスの振る舞いを伝えることは困難であるため，オンラインでのチュートリアル動画が広く利用されている．また，IoTプログラミング学習では，動画の内容やソースコード，ユーザの手元にあるデバイスや回路と言った複数の要素を意識して学習していく必要がある．そのため，初学者は複数の要素のどれを意識すればいいのか・どこから見ればいいのか，分からずに困ってしまうということがある．また，チュートリアル動画は，従来のテキスト形式と比較すると，ソースコードとのリンクが弱く，動画上のデバイスの挙動の詳細理解が難しいという問題がある．
そこで本研究では，IoTデバイスのチュートリアル動画にスクリプト言語を埋め込むことで，実世界のIoTデバイスとWeb上でのソースコード提示を制御し，動画視聴者の学習を支援するシステムを提案・開発する．本システムでは，動画上のデバイスの動きに対応して，実世界のデバイス操作とソースコードの提示を行うことができる．たとえば，動画でデバイスのLEDが光ると，ユーザの手元のデバイスのLEDも光り，システム画面でLED点灯のソースコードが表示される．システムを用いることで，動画視聴者のデバイスに関する理解度の上昇やモチベーションの向上といった効果が期待できる．
低価格帯3Dプリンタの普及により，個人レベルでも様々な機構部品を設計／出力することが可能になった．しかし，一般に部品設計には専門的なアプリケーションを使いこなす必要があり，習得には多大な時間と労力が掛かる．本研究では，先行研究として提案した「可変抵抗に操作感を付与する外骨格機構」に焦点を当てた，インタラクティブな機構モデリング支援ツールを作成する．
3Dプリンターの普及によって，個人でも利用可能なモデリングツールが多数登場しつつある．例えば，2Dスケッチやプリミティブな3Dモデルを組み合わせてモデルを生成できるツール（例：Autodesk社 Fusion 360）や，独自のプログラミング言語によってコードを記述してモデルを生成できるツール（例：OpenSCAD）等がある．こうしたツールに習熟することで，単純なケース等はもちろん，歯車やスライドといった機構部品を設計し，3Dプリンターで出力することができる．しかし，こうしたツールの習熟には時間と労力が必要である．特に，複数の機構部品を組み合わせて実用的な機構設計を行うことは，部品の噛み合わせや組み立てを考慮する必要があり，一層困難であった．
そこで本研究では，こうした機構の例としてギアボックスに着目し，ユーザーにとって分かりやすいパラメータ（例：ギア比，外径サイズ，固定方法等）を入力として，カスタマイズしたギアボックスを手軽に設計し，3Dプリンターで一体造形可能な支援システムを提案する．今回は，遊星ギアを対象とした3Dモデル作成システムをOpenJSCADをベースで作成し，出力・組立ができることを確認した．
3D プリンターを活用したモノづくりの中で，複数の部品が組み合わさって動く立体物を一回でプリントする「一体造形手法」が用いられることがある．これは，組立作業が不要なため，「時間／手間のコストを抑えながら試作検証ができる」，「入れ子構造のような複雑な形状を制作できる」等のメリットがある．しかし，造形を成功させるためには，部品間の隙間を適切に設けたり，サポート材を除去しやすい形状や出力設定を模索したりと，設計／出力時に配慮すべき点が多い．この試行錯誤には手間と時間を要するため，初心者には難しい手法であった．そこで本研究では，3D プリンターを用いた一体造形に適する機構設計を試みる．
