license.Summary2019年春学期デジタルファブリケーションの課題をまとめる場所。(0)MaterialsToolsBlueprintsMakingFusion360で自分の靴をモデリングする0まず自分の靴の寸法を測ります。今回はこの靴にします。Order靴の寸法を測る0なるべく実寸サイズの靴をモデリングするため、靴をアウトソール(ソール底面)、ミッドソール(ソール側面)、アッパー(革の部分)にわけてそれぞれ詳細な長さを入れながらスケッチを書きます。Orderアウトソールの寸法を測る0アウトソールの寸法を測ります。ここの情報はミッドソールの寸法にそのまま使えるので今回ミッドソールの寸法は大まか全体のスケッチに書きました。1・20アッパー部分は今回の靴は1、2、3、4の4つのパーツからできていると見えたので、それぞれごとにさらに細かくスケッチをします。3・40同様に3、4の部分のスケッチを書きます。OrderFusionでアウトソールをモデリングする0Fusion360を起動し、スケッチに基づいてモデリングをしていきます。アウトソールを作ります。アウトソールは、今回はネットからアウトソールのサンプル画像を取ってきて、それを自分の書いたスケッチに合うようにサイズ調整をFusionのスケッチ機能で実装します。OrderFusionでミッドソールをモデリングする0続いてミッドソールです。ミッドソールはアウトソールを作った時の輪郭線をそのまま上に数mm〜十数mmほど持ち上げ「作成」から「パイプ」を選んで四角のパイプを中を詰めた状態で作ります。その後上下に押し出して高さを調整したのち、「修正」から「フィレット」で角に丸みを帯びさせます。Orderアッパー3をモデリングする0続いてアッパー部分です。4つに分けたので1から行きたいところですが、より簡単で端の方からモデリングしたいので3からモデリングします、3の部分はまず中が詰まった状態のを作ります。アウトソールの一部を面としてコピーし、それを上方向に押し出した後、側面(YZ平面)からいらない部分と取り除くための面をスケッチして押し出して「修正」から「結合」を選んで切り取ります。その後尺度をXZ方向に0.85倍したものコピーとして作成し、元のものからまた「結合」で切り取ります。Orderアッパー2をモデリングする0続いてアッパー2です。アッパー2は個人的には今回一番難しかったです。大まかな曲面を抑えるべくロフト機能を用いて概形を作った後いらない部分を取り除いていく方針でやっていきます。足を入れる部分の穴の部分のXZ方向の面とアウトソールの一部を「作成」から「ロフト」します。今回特にレールはしきませんでした。その後、スケッチを参照しながらYZ平面からみて左下、右上、右下の部分をすでに作ったボディを活用しながら削っていきます。その後、尺度をXZ方向に縮めたコピーを作成して切り取りした後、残ったカスをまた削りますComments紐を通す穴、裂け目について0穴は円柱を8つ作って切り取り、裂け目は「スケッチ」から「フィット点スプライン」を使って上から見た穴の面を作り、押し出して削りました。Orderアッパー1をモデリングする0続いてアッパー1をモデリングします。アッパー1はアウトソールの先端1部の面をコピーし、XY平面から見た面をフィット点スプラインで作成して2つの面からロフトし、XY方向に縮尺を縮めたコピーを作成して切り取って作ります。YZ平面の曲線は、YZ平面から見た面を押し出して元のボディから切り取って作りました。Comments外観について0外観は、「修正」から「外観」を選んで適当なマテリアルを貼り付けています。Orderお菓子の袋になる靴にする0作ったFusionデータをお菓子の袋になるようアレンジし、3Dプリンターでだしやすくなるように修正します。サイズが大きすぎるため、足を入れる穴の部分に一口ゼリーが入るくらいの大きさに修正します。修正の仕方は、「修正」から「縮尺」を選んで均一に縮めます。Orderパーツにわけて出力準備をする0今回は、大きくソールとアッパーの部分とストッパー(画像参照)の3つの部分にわけて3Dプリンターで出力します。そのために作ったFusionデータをパーツに分けてstlデータに書き出します。Order3Dプリンターで出力する0それぞれのデータを3Dプリンターで出力します。最初はソール部分はうまく行ったものの、アッパー部分はサイズ調整がズレたり、さらに分割して出力した方が楽かなとか調整したら逆にうまくいかず失敗しました。Order3Dプリンターで出力する20ソール部分は出力がうまくいったので(フィラメントはPLA)ラフトを外そうとしたところ、なぜかとても固く貼っついており取れなかったので一部(ソール部分からはみ出ている部分)のみ取り除き、残りは靴底の模様としてそのまま活用しました。端が少し鋭利だったためヤスリを軽くかけました。Order3Dプリンターで出力する30ソール部分は再度サイズ調整をし、さらにパーツを再分割するのをやめて一括で出すようにし、プリンターを変えてABSで出力しました。使ったプリンターが優秀だったのかとても綺麗にでた。Comments出力時の詳細0出力した時のスライサーの設定は出力時間をなるだけ短時間に抑えるためにインフィル率を10パーセントにし、出力パフォーマンスをNormalにしました。それ以外のところは特にいじらなかったです。Orderパーツを組み立てる0前のステップの画像でもうすでに組み立ててましたが出力したソール部分とアッパー部分とストッパー部分を瞬間接着剤を用いてくっつけました。お菓子の袋として、一口ゼリーがスポッとハマり水を入れると冷やせるようにしたかったので水が入っても漏れないように細部の穴も接着材を利用して埋めました。接着剤は本来こういったケースにはふさわしくなく、フィラメントが白く発色してしまいました...。Order実寸インソールを作成する0今度は実寸インソールを作るという課題だったのでまずインソールのstlデータの作成をします。下準備としてFusionで使うための自分のインソールの画像を上と下から撮影しました。OrderFusionでインソールのstlデータを作る0先ほどの画像を下絵としてFusionに取り込み、実寸サイズになるようにサイズ調整を縮尺機能で行ったあと、輪郭をフィット点スプラインを用いてなぞります。できた2つの面を撮影したインソールの高さ分離して「作成」から「ロフト」してインソールのstlデータを作成しました。Order3Dプリンターで出力する0作成したインソールのstlデータを3Dプリンターにかけ出力します。環境が乏しく柔らかフィラメントでは出力できなかったためとりあえずPLAで出力しました。Order出力してみて...0PLAで出力してみたもののやはりとても固く靴の中に入れても固すぎて入らないなどとても実用的とは言えないレベルでした。出力時に一緒についてきたラフトがサイズこそ違うものの薄くて振ってみるとビロビロなるくらいには曲がる柔軟さがあったので意外と使えるかもと思ったり。Order今度こそ柔らかフィラメントでだす!0今度はTPUという柔らかフィラメントで出すぞと思い、makerbotというプリンターで出してみようとしてみたところ、機械の調整が上手くいかなかったのか失敗してしまった...。Comments考察0出力時エクストルーダーの温度を230度にして出力したが出力中ちょくちょくダマみたいなものができていたのでもっと温度をあげて出してたら上手くいってたのかなと思った。素材の推奨温度のMAXは235度だったのでそこまであげてみたい。Patternやってみる0色々調べてたらレーザーカッターの代表的な加工方法にリビングヒンジというものがあり、それを使うとどうやら色々な素材がグネグネ曲がったりねじれたりするっぽい。靴のどこかに想定することを想定するとU字までいかないけどノの字くらいまでは曲がって、ねじれは大してなくてもいいけどねじれないは避けられて、かつ何回も曲げても耐える強度があると理想的だなぁと思いました。Commentsとりあえずデータ作ってみる0ひとまず木で曲げてみようと思い、曲げる用のデータを作ってみる。画像は薄いけどひし形に楕円を2個繋げた感じのを同じ縦間隔、横間隔で配置して、1列ごとに0.5個分ズレたようなのを繰り返す模様。最初横の幅が小さすぎてレーザーカッターでカットしてる時に幅ごとカットされてしまったのでちょっと横幅を広げてこんな感じに。微調整がひたすら大変だった。Commentsベニヤ板でレーザーカッターで出力してみる0出力してみた。Comments曲げてみる0曲げてみた。横幅が少し広すぎたのかもしれない。画像以上に曲げようとすると木がミシッというので怖くて曲げれない...。ここまでの曲げ範囲だったら耐久性はあまり問題なさそうだけど曲げすぎると恐らくすぐパキッといってしまう。Commentsねじってみる0ねじってもみた。なんで?と最初は思ったがよくよく考えたら今回の模様は斜め方向には穴が開くようなデータになってなかったため、斜めの力に対してはあまり柔軟性がないのではないかと推測。靴に使うならあまり問題ないかもしれない。Comments同じ模様をアクリル板でもやってみる0同じ模様をアクリル板でも出力してみた、が、アクリル板は折れやすい素材らしくすぐ折れてしまった...。Comments曲げてみる0木の時と同じように曲げてみるも木の時より曲がらず...。Commentsねじってみる0木の時と同じようにねじってみた...がやはり木よりも少しねじれない程度。Orderミウラ折りをやってみる0今週の授業の課題は折り紙構造の有名どころを自分でもやってみようということだったのでとりあえずとっつきやすそうなミウラ折りをやってみることにしてみたCommentsミウラ折りをしてみた(1回目)0http://hirotahiroshi.cocolog-nifty.com/blog/2010/01/post-d6c1.htmlここを参考にしてやってみた。(折り図は画像参照)書かれている通りにやってみるも、最初は指示を読み間違えて折り目を普通に格子状につけてしまった...。ミウラ折りの特徴はこのジグザグなラインにあるのねと学習した。Commentsミウラ折りをしてみた(2回目)0今度はジグザグな折り目がつくように少しずつ角度をつけながら折ってみたものの、角度のつけ方が適当すぎたのがスムーズに開いてもスムーズに閉じず...。画像の右側の方が斜めに折り目つきすぎたみたい。角度のつけ方もきちんと整理した方が良さそう。Commentsミウラ折りをしてみた(3回目)0今度は定規で全ての間隔、斜め線の角度がきちんと揃うようにした。Order最終課題のテーマを考える0いよいよ最終課題になったので、何を作るかを考える。お題としてはFAB技術を用いて新しい靴を作ることであるが、デザイン性と機能性を兼ね備えているようなものを目指すという感じだった。Commentsひとまずコアコンセプトを考える0ではどういったものを作ろうかと考えたが、僕の場合他の制作物との兼ね合いで時間的制約がかなり強くあったので、まず考えたのが、トライアンドエラーの過程も含めてなるべく速い制作プロセスのサイクルで作ろうと思った。そこで、あえて3Dプリンターよりも、レーザーカッターをメインツールとした靴を作ろうと思った。レーザーカッターなら、出力が早く、よほどのミスをしない限りは正確に素材を加工できるので。Commentsレーザーカッターを使うなら...0レーザーカッターを使うなら、色々な使い方ができそうだが、一番最初に思い浮かんだ使い方がいわゆるリビングヒンジという、木材に切れ込みを入れることでグニャグニャ曲げられるようになる技術だった。あれを靴の複雑な曲面を作るのに使ったり、通気性の確保に使ったり、足を支えるのに必要な柔軟性を生み出すのに使えるのでは?と思った。Commentsコアコンセプトは「曲がる下駄」0そこで、どうせ曲げるなら、従来ならあまり曲がらないような靴を曲げられるようにすることで新しい機能や価値を生み出せないかと思った。して曲げてみようと思ったのが「下駄」。見た目は下駄だが機能的にはサンダル的な要素もあるようなものができそうと思った。Commentsとりあえずテストカットデータを作ってみる0曲がる下駄を作るということで、やはりレーザーカッターで木材を切った時にどれだけ曲がるかが重要だと思ったので、まず曲がる部分だけをレーザーで出力して曲がり具合をテストしてみた。模様は画像のような感じで、長方形の穴を規則的にひたすら並べたような感じ。Comments実際に出力して曲がり具合を見てみた0出力してみた。素材はベニヤ(の合板)。これ以上やったら折れるなと思うところまで曲げてみたところ2枚目くらいのところまで曲がった。曲がり方が硬いが、自分が履いていた靴のかかと部分をあげながら、これぐらいの曲げ具合で十分かどうかをみて、ここまで曲がれば十分かなと思ったのでこの模様で作っていくことにした。mmのベニヤ板を買った(合板)。前回テストカットした時の木材とほぼ同じような素材。300mmのサイズに合わせて、実際の靴に使う木材カットデータを作ってみる。靴の形は、従来の下駄のように長方形にするのではなく、足にフィットするような見た目にするためにどちらかというとサンダルのような、足の形そのままのような見た目でカットすることにした。モデルはその時僕が履いていた靴の裏(アウトソール)にすることにして、その輪郭をなぞって外形を作成していった。Comments実際の靴に使う木材カットデータを作ってみる20そうしてできたデータがこんな感じ。曲がる部分は、実際自分が履いている靴の前から何センチ、後ろから何センチの部分が曲がるのかを測って配置した。足の動きに合わせて下駄が曲がるためには足を前と後ろの部分で固定する必要があるため、サンダルのように前と後ろの部分に足を覆うカバーをつけるために、前と後ろの部分にいくつかの直径1mmの穴を開けて、そこに糸を通して木と布を縫うことでカバーを作ろうと思った。下駄といえばいい音がなる要素が必須なのでヒールのように突起部分を前と後ろ部分につけられるように作った。複数枚書いているのは板が4mmなので厚さがいるので重ねて厚さを出そうと思った。Comments出力した、とりあえず重ねてみた0レーザーカッターで出力してみた。どんな見た目になるのかが見たかったので、接着剤とかマスキングテープとか一切使わずひとまず想定してる通りに重ねてみたのが画像の様子。木のレイヤーでいうと上3枚がソール部分で真ん中だけ曲がる部分の機構を入れないことで柔軟性を保てるようにした。(真ん中あると厚みありすぎてますます曲がらなくなる)それ以外の下5枚は下駄の突起部分。イメージ通りに出力できた。Comments各パーツごとに接着していく10次に前の突起部分、後ろの突起部分、ソール部分のパーツをくっつけていく。接着素材に使ったのは、木と木の接着なので乾くと透明になるタイプのボンドを使用した。画像は前と後ろの突起部分をくっつけた様子。Comments各パーツごとに接着していく20次にくっつけるのはソール部分。ソール部分は他のパーツよりもくっつける際に正確にズレなくくっつける必要があった。いうのも、前と後ろの部分に直径1mmの穴があるので糸を通した時にしっかり貫通するようにくっつける必要があった。画像はまち針が手持ちに3本しかなかったので代わりに身近にあったLEDをさして固定している様子(ボンドで貼り付けた後に穴にLEDやまち針をさしている)。これで穴の貫通性をキープしながら固定できる。Commentsかかと部分を支えるカバーを作る0次にサンダルの後ろ部分のような、かかと(足首)を包んで足を固定するカバーを作る。実際は厚手の布で作るのだが、いきなり布を切るのは怖いので紙で下地を作ることにした。イメージは2枚目のサンダルの後ろ部分のような感じ。肌色をしている部分のようなのを作りたかった。Comments一回きってみたが失敗0どうやったら曲げた時にああいう曲面を出せるのか考えながらとりあえず切ってみた。足に巻きつけてみたところちょうど真ん中あたりの部分が地面に対して垂直にならず内側を向いてしまったので失敗。Commentsもう一度切ってみた0そもそも足の部分(画像でいうと右上と左上の横線部分)が斜めになってるから曲げた時に内側を向くんじゃないかと思い、完全に横にすればいいということに気づき、もう一回切ってみた。ちなみに全体のサイズは自分の足にメジャーを巻きつけながら測った。Comments足に合わせてみる0切ったものを自分の足に合わせてみた。理想通りに曲面ができた!が、ちょっと後ろが木の最後尾よりも後ろに出ていてこれでは足を固定するのには固定力が弱くなってしまうのでもう一度作り直しになった。型の横の長さを短くすればいいだけだったので外側18cm(足首側)、内側12cm(かかと側)ほどに最終的には調整した。Comments次は布で作ってみる0紙の型ができたので、それを元に布を切って縫った。使用した布は厚手で硬めの紺の布。同じ形のものを型よりもひとまわり大きめのサイズで2枚切り抜き、端を内側にアイロンを使って織り込んでまつり縫いをすることで画像のような紙の型の時とほぼ同じ大きさのカバーを作った。その上で、ソール部分にあらかじめつけた穴に糸を通し、なみ縫いを二重にするようにして縫い付けた。二重なので固定力も十分確保できた。Comments完全にソールにつけてみた0左右両方とも固定してみた感じが画像の様子。実際に足を入れてみるとしっかりフィットするしいい感じ!Comments同様にして足首を巻く部分と前のカバーを作る0こんな感じの要領で足首を前から巻きつける部分と指の部分を覆うことで足を固定するカバーを作る。足首を前から巻きつける部分は、シンプルに長方形に布を切り出し、まつり縫いをして片方は先ほど作ったカバーにまつり縫いで固定をして、片方はマジックテープをつけることで足をある程度長さ調整をしながら固定できるようにした。前のカバー部分はまず紙で両端が弧を描いたような長方形をした型を作った後、先ほどと同じ要領で布を2枚切り抜き、まつり縫いをして木になみ縫いを二重にするようにして作り、そのカバーを覆うようにさらに長方形の1枚布を巻きつけ、前部分をソールの穴を使って固定した。Commentsできた!と思いきや耐久性が皆無だった0糸のほつれなどを切って調整して完成!と思ったのだが靴を思いっきり振ってみたらいともたやすく折れてしまった...。改善せざるを得ない状況に追い込まれてしまった...。曲がり具合が硬かったのを放置してはいけなかったっぽいようで、繊維方向のある木を用いた場合はその方向にしたがって曲がるようにすると簡単に折れてしまう、ベニヤはそもそも脆い、カット模様は穴がありすぎて曲げにくい...。よくない点があったことがわかったので、この点を改善することに。加えて歩いた時の音もイマイチだったのでそこも課題点になった。Commentsもう一度カットデータを見直す0全ての原因はカットデータと木材にあったのでそこを見直すことに。木材は繊維方向があると曲がりやすさと耐久性のトレードオフの問題が避けられなくなってしまうので繊維方向のないMDFを使用することにした。時間的制約で3日ほどで作り直す必要があったので一回のカットで複数のカット模様のソールを出力するようにした。カット模様は前回穴があると曲がりにくくなることがわかったので穴がないレーザーの切り幅だけで曲がるような模様を3種類用意し、そのうち2種類は線の密度のバリエーションをもう1種類(密度高め)用意して計5種のカットデータを1枚で出せるようにした。Comments前と後ろの突起部分も修正した0音がイマイチだった問題も改善するため、その部分も素材とカットデータを見直した。素材は最初はソール部分と同じMDFを使おうかと思ったが、音の鳴り具合を見てみたところ驚くほどチープな軽い音が鳴ったのでやめて、繊維方向がある(この部分は曲げないので繊維方向があってもいい)が、地面に叩きつけた時に安っぽくなく、桶を地面に置いた時のような響きと音色(音程とか)のする木材を選んだ。その上でより響きを持ってなるように突起部分の内側に空間を作るようにした。木材を地面に叩きつけてみてわかったのは、接地部分が細く鳴っている方がいい音がなることに気づいたのでそうなるように空間部分は広めにした。Comments出力した0これらのカットデータを使って木をレーザーカッターで切った。以前よりもさらに時間的制約が厳しくなって5種類あったソールのカットデータはそのうち2種類しか出力できないことがわかったので、一番よく曲がってくれそうなものを2種類ピックアップした(前のデータの左から1番目と2番目)。曲がり具合をみたところ、左から2番目の奴が驚くほどしなやかに曲がったのでそれを使うことに。突起部分は実際足を入れて歩いてみないといい音がなるかどうかはわからないのだが、とりあえず机にペチペチしてみたところやはり空洞がある方がいい音がなったのでそれを使うことにした。Comments後は前回と全く同じ手順で制作して完成0上のカバーの部分は特に修正点がなかったのでそのまま同じようにもう一度作成し、木材部分は前回と同様にボンドで接着して靴が完成した。1つ変更した点は、前回はソール部分が3層構造になっていたが、やはり曲がりにくくなるため1層にした。実際に履いて歩いてみたところ、ちゃんとスムーズに曲がるしいい感じの音もなる!完成!耐久性も問題なさそうだが、どうやらMDFでも使いまくってるといつかは割れてしまうそう。それはあらかじめどれぐらいの使用期間を想定しているか設定すれば問題ないそう。Clog"Comments曲がる様子はこんな感じ0まずは手で靴を曲げてみた。しなやかにU字に曲がる。https://www.youtube.com/watch?v=oStgdKhVlXEComments歩く様子はこんな感じ0今度は実際に履いて歩いてみた。