3Dプリント技術に着目した幾何学モジュールに基づく建築設計システムの構築

本年度において、正多角錐枠体に基づく幾何学システムを用いた研究を行い、以下の内容を実施した。【フレーム設計支援ツールの開発】正多角錐枠体を基にした幾何学システムのフレーム設計を支援するためのツールを作成した。このツールでは、フレームを構成するユニットの変形を、辺を軸とした角度変数で定義することが可能である。さらに、座標変換行列を用いてユニットの組み合わせから形状を表現するアルゴリズムを開発し、それを3D CAD上で動作するプログラムとして実装した。【物理演算による検証】上記の手法は、大規模なフレーム構築やフレームの連結が環状となる場合に、計算量が過大になるという問題を抱えていた。それを解決するために、物理演算を用いたフレーム形状の決定アルゴリズムを実装した。これにより、より多数のフレームの組み合わせ計算が可能となり、施工時の変形挙動を事前にシミュレートし、施工の可行性を評価することができるようになった。さらに、フレームに荷重をかけるスクリプトを追加することで、幾何学的な安定性を評価し、フレームが軸力方向のみに抵抗する構造形式の計画が可能となった。【オフセットのパターン化】スペースフレームからオフセットして設置される外装材はフレームと異なるジオメトリを形成するため、外装材の標準化を確保することが課題となっていた。それを解決するために、外装材が取り付けられる部材のオフセット幅を施工上の問題が生じない範囲でパターン化し、部材の標準性を向上させる最適化プログラムを開発した。【実寸大プロトタイプの測定】既存のプロトタイプに対して、加速度センサを用いての構造測定を実施した。今後の計画として、この測定結果の解析を行い、フレームモデルの構造シミュレーション結果と比較する。そして、結果を計画へフィードバックすることで、設計の改善と精度向上を図る予定である。

本年度において、正多角錐枠体に基づく幾何学システムを用いた研究を行い、以下の内容を実施した。【フレーム設計支援ツールの開発】正多角錐枠体を基にした幾何学システムのフレーム設計を支援するためのツールを作成した。このツールでは、フレームを構成するユニットの変形を、辺を軸とした角度変数で定義することが可能である。さらに、座標変換行列を用いてユニットの組み合わせから形状を表現するアルゴリズムを開発し、それを3D CAD上で動作するプログラムとして実装した。【物理演算による検証】上記の手法は、大規模なフレーム構築やフレームの連結が環状となる場合に、計算量が過大になるという問題を抱えていた。それを解決するために、物理演算を用いたフレーム形状の決定アルゴリズムを実装した。これにより、より多数のフレームの組み合わせ計算が可能となり、施工時の変形挙動を事前にシミュレートし、施工の可行性を評価することができるようになった。さらに、フレームに荷重をかけるスクリプトを追加することで、幾何学的な安定性を評価し、フレームが軸力方向のみに抵抗する構造形式の計画が可能となった。【オフセットのパターン化】スペースフレームからオフセットして設置される外装材はフレームと異なるジオメトリを形成するため、外装材の標準化を確保することが課題となっていた。それを解決するために、外装材が取り付けられる部材のオフセット幅を施工上の問題が生じない範囲でパターン化し、部材の標準性を向上させる最適化プログラムを開発した。【実寸大プロトタイプの測定】既存のプロトタイプに対して、加速度センサを用いての構造測定を実施した。今後の計画として、この測定結果の解析を行い、フレームモデルの構造シミュレーション結果と比較する。そして、結果を計画へフィードバックすることで、設計の改善と精度向上を図る予定である。