[3Dプリンタ:Dimension 3D Printer] 3次元モデルから建築模型を自動的に作成（丸紅ソリューション）-PR-

2007/04/12

3次元CADのデータから、立体的な建築模型を出力する「3Dプリンタ」が、建設業界でも注目され始めた。

そこで、建築設計に3次元CADを導入している大手ゼネコンの鹿島に、丸紅ソリューションの3Dプリンタ「Dimension BST768」を持ち込み、プロの建築設計者にモニター試用をお願いした。果たして、3Dプリンタは建築分野でどのような活用が可能なのだろうか。

今回のモニター評価には、鹿島技術部情報管理グループの玉井洋さん（右）と、建築設計本部品質技術統括グループの村上隆三さん（左）にご協力いただいた。後ろの機械が3Dプリンタ「Dimension BST768」

曲面の多い3次元CADのモデルデータもそのまま模型化
データをセットすれば、機械が作ってくれるのを待つだけ

3Dプリンタの中でも丸紅ソリューションの「Dimension BST768」は、低価格で使いやすいいため、機械や家電メーカーなどで、よく使われている機種だ。3次元モデルのデータに従って、ノズルから溶けたABS樹脂を薄く、少しずつ積み重ねていくことで、最終的に立体の模型を自動的に作ることができる。

そのため、複雑な曲面で構成された建築物でも、3次元CADのデータさえあれば、そのまま模型として「出力」することができる。模型の作成は自動的に行われるので、模型作りのための特殊な技術は必要ない。データをセットすれば、機械が模型を作ってくれるのを待っているだけでよいのだ。

「円筒形やかまぼこ型のように、曲面が一つの形状ならば、発泡ポリスチレン材に型板を当てて加工することもできるが、二つの曲面が組み合わさった球のような形状は加工が難しい」と鹿島技術部情報管理グループの玉井洋氏は語る。

今回、試作した建築模型は、複雑な曲面で構成された美術館。これを100分の1のスケールで作ってみた。

題材に選んだ美術館の3次元モデルデータ。複雑な曲面が多用されたデザインになっている

プラモデルのように複数のパーツに分割
2回に分けて出力

機械や家電製品と、建築模型が大きく異なるのは、内部空間や開口部が多いことだ。「建築模型の特徴は、窓が開いていたり、内部に大きな空間があること。それを効果的に表現するため、いくつかのパーツに分けて作ることにした」と玉井さんは言う。

そこで、建築模型を10個程度のパーツに分けて製作することにした。「3次元CAD上で部材を分けた。このとき、後で組み立てる際に糊代となる部分も考慮して分割した」と、村上さんは3Dプリンタを建築模型作りに使うための工夫を説明する。

組み立てを考慮して、建築物をいくつかのパーツに分割した。右はその一つ

この3Dプリンタの加工範囲は、縦横203mm、高さ305mmの大きさだ。この空間内に収まれば、複数のパーツをまとめて一度に作成することができる。パーツをまとめて出力することにより、加工時間もぐっと短縮できるのだ。

作成中は、パーツが安定するように、中空部分には「サポート材」が自動的に挿入される。サポート材は3Dプリンタから取り出した後、手で砕いて撤去することができるように、本体用の材料に比べてもろい材質でできている。

しかし、複雑な模型の場合、サポート材の撤去が困難な場合もある。そのような模型を主に作成する場合には、サポート材をアルカリ溶液で溶かして撤去することができる姉妹機種の「Dimension SST 786」も用意されている。

3Dプリンタで“出力中”の各パーツ。プリンタヘッドから溶けたプラスチックが少しずつ積み重ねられ、パーツが立ち上がってくる。	出力が完了したパーツ。W203mm×D203mm×H305mmの範囲まで出力可能なので、複数のパーツをうまく組み合わせることによって出力時間を短縮できる
3Dプリンタから取り出した建築模型の各パーツ
各パーツを拡大したところ。グレーの部分は中空部分に自動的に挿入された「サポート材」。後で砕いて撤去する

サポート材を撤去し、組み立てると完成
「CGにはない迫力が模型にはある」

パーツができあがったら、後はサポート材を砕いて撤去し、組み立てると模型が完成する。「最近の建築物は、3次元曲面を多用したものが多い。建築模型は、たいていのプロジェクトで作るが、複雑な曲面の建築物の模型は作るのに手間がかかることもある」と玉井さんは語る。

「今回はモニター評価のため、建物を構成するパーツをすべて3Dプリンタで作成してみた。しかし、平面や直線部分は従来のアクリル板や棒材を使用し、曲面部分は3Dプリンタで作るというような適材適所の使い分けを行えば、模型の作成もさらに効率化が図れるだろう」（同）という。

「建物から突き出した4本の柱は別に作り、本体に3Dプリンタで明けておいた穴に差し込んで接着剤で取り付けたが、角度もピッタリだった」と村上さんは加工の正確さを語る。

各パーツを組み立て、完成した建築模型

建築分野でも3次元CADの導入が進み、建築物の外観や内部をCGで見せることも簡単にできる時代になってきた。しかし、模型には模型ならではの魅力や迫力がある。「触ってみられる」、「質感がある」といった利点は、リアルな模型ならではの効果だからだ。

そのため、施主へのプレゼンには、大型の模型が効果的なことも多い。3次元CADの活用で、複雑な曲面の多い建築物が多く設計される時代にこそ、模型づくりにも3Dプリンタが不可欠なツールになってきたと言えるだろう。

●製品についての問い合わせ先● 　　丸紅ソリューション株式会社 　　デジタルエンジニアリング事業部　モデリングソリューション部 　　〒150-0002　東京都渋谷区渋谷3丁目12番18号 渋谷南東急ビル　 　　東京　　　 TEL：03-5778-8069/FAX：03-5778-8909 　　大阪　 　　TEL：06-6395-5525/FAX：06-6395-5549 　　名古屋 　 TEL：052-238-3475/FAX：052-238-3469 　　URL http://www.msol.co.jp/mda/dimension/top.html 　　問い合わせ https://www.msol.co.jp/mda/dimension/qa_basedata3/index.html

家入 龍太