pdweb.jp プロダクトデザインの総合Webマガジン

●3Dプリンタのすべて
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●新世代デザイナーのグランドデザイン
　第2回：中川政七商店
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　第1回：TENT
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●素材とデザイン
　第8回：AZiS
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　第7回：益基樹脂／mass item
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　第6回：吉田カバン
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　第5回：能作
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　第4回：山田平安堂
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　第3回：FACTRON
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　第2回：Hacoa
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　第1回：かみの工作所／TERADA MOKEI
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●女性デザイナーによる最新プロダクト大集合！ [インテリア／テーブルウェア編]
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●最新デザインツールのすべて[2013 Spring]
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●Special Talk in Summer
　小牟田啓博、デザインプロデューサーの仕事を語る
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　暑い夏に熱く語る！　真夏の夜の男子会
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●pdweb座談会モデル造形の可能性を考える
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●3Dプリンタ特選ガイド
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●特選デジタルツール2011「我が社の一押し最新デザインツール」
Zコーポレーション／スリーディー・システムズ・ジャパン／アプリクラフト／スペースクレイム／豊通マシナリー

●プロダクトデザイナーのためのCAE活用術
part1　デザイナーのためのCAE概論
part2　最新製品ガイド

●特選デジタルツール2010「我が社の一押し最新デザインツール」
part1　概論：より効果的なプレゼンを行うための最新ツール使いこなし
part2　最新製品ガイド

●新世代デザイナーたちのモノ作り
　第6回：シラスノリユキ／color
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　第5回：福間祥乃／PRIMITIVE MODERN
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　第4回：参
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　第3回：MicroWorks／海山俊亮
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　第2回：NOSIGNER
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　第1回：田川欣哉／takram
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●新春スペシャル対談「デザインディケイド2010」
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●特選デジタルツール2010「我が社の一押し最新デザインツール」
part1　スリー・ディー・エス／サイバネットシステム／ボーンデジタル／アプリクラフト／グラフィックプロダクツ／マクソンコンピュータ
part2　オートデスク／ソリッドワークス・ジャパン

●これが人気プロダクトの生産現場だ！
Part5
陶磁器に新しい命を吹き込むモノ作りの妙「セラミック・ジャパン」
（愛知県瀬戸市）
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Part4
プライウッドによる自在なデザインが魅力のインテリア「天童木工」
（山形県天童市）
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Part3
高岡銅器の伝統が生きるフラワーベース「ASIWAI」
（富山県高岡市美幸町）
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Part2
古くて新しい、ガラス製品の加工現場に迫る
菅原工芸硝子(千葉県山武郡九十九里町)
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Part1
秋田道夫デザインの文具Primarioシリーズを作る
「takeda design project」（新潟県燕三条）
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●次世代デザイナーズFILE
| 1980年生以降まれのデザイナー｜
| 1975～1979年生まれのデザイナー｜
| 1970～1974年生まれのデザイナーその2 ｜
| 1970～1974年生まれのデザイナーその1 ｜

●新春スペシャル対談：今、デザインを取り巻く環境
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●デジタルデザイン最新ツールガイド
・Part7　Peripherals
・Part6　WS（ワークステーション）
・Part5　RP／3Dプリンタ
・Part4　CAE/CAM
・Part3　2D CG/2D CAD
・Part2　3D CAD/3D CG（レンダリング系）
・Part1　3D CAD/3D CG（モデリング系）

●デザイン家電の匠たち
・Part5　深澤直人氏デザインの「±0」シリーズ
・Part4　柴田文江デザインの「象印ZUTTOシリーズ」
| Chapter01　堀本光則氏｜ Chapter02　柴田文江氏｜
・Part3　鄭秀和
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・Part2　村田智明
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・Part1　秋田道夫
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●デザイナーのためのモデル制作の最先端
・Part 5 さまざまなモデル出力機の特徴を知る
・Part 4 モデル制作関連のサービスビューロー一覧
・Part 3 モデル出力機、その仕組みと種類
・Part 2 モデルの入力と編集のためのシステム
・Part 1 はじめに

●理想のモデリングツールを考える
・Part 3 デジタルデザインの課題
・Part 2 カタチ作りとインターフェイス
・Part 1 デザイナーとCAD、バトルの歴史

ローランドディー.ジー.の3Dレーザースキャナ、PICZAシリーズ（写真は「LPX-1200」2,200,000円。スキャンサイズは直径130×高さ203.2ミリ。エントリー機種のLPX-60は898,000円）
http://www.rolanddg.co.jp/

コニカミノルタの非接触3次元デジタイザ「VIVID9i」。5,229,000円（税込）
http://konicaminolta.jp/

カナダCreaform社のハンドヘルドタイプのレーザースキャナー「EXAscan」。2007年9月26日に発表になった新モデル
http://www.handyscan3d.com/ja/index.php

丸紅情報システムが扱う「ATOS」
http://www.marubeni-sys.com/de/gom/atos.html

「リバースエンジニアリング」という言葉がある。モノ作りの世界では、元となるモノの形状を立体スキャンしてコンピュータ上に取り込み、それに修正、デザインを施す作業を指す。例えば金型が存在しない古い製品を新規に製造する場合などに、リバースエンジニアリングによって実際のモノから改めて金型を作ることができるので、有効な手法とされている。

今回の特集「デザイナーのためのモデル制作の最先端」は、このシステムを新規にデザインを起こす際にも活用しようという提案だ。

リバースエンジニアリングによるモデル制作の流れは以下の通り。スケッチから手作り模型を作るまでは一般的なデザイン作業だが、（3）の3Dスキャンから工程が変わってくる。

（1）スケッチ
（2）手作りモデル
（3）3Dスキャン
（4）データのサーフェス化
（5）CADやFreeFormなどで形状編集
（6）3Dプリンタなどでモデル出力
（7）評価
（8）必要に応じて（3）からの作業を繰り返す

さて、スケッチから粘土で手作りモデルを作ったとしよう。それをまず3Dスキャナに取り込む（1）、（2）。
（3）の3Dスキャナで取り込んだデータは点群データ、あるいはポリゴンデータで出力されるので、そのままではCADに取り込んで形状の編集ができない。前工程として形状のサーフェス化とデータコンバートが必要だ（4）。そのための点群処理ツール（サーフェーサー）にはRapidForm、GioMagic、PolyWorksなどがある。これらはスキャンデータを読み込むだけではなく、NURBSサーフェスへの変換やミラーリング（左右・上下の反転）、カーブ生成などの機能を持ち、IGES、DXF、STLなどのフォーマットで出力する。

これでCAD上にスキャンデータを読み込める（5）。ここから先は通常のモデリング作業と同じだ。ただゼロからコンピュータ上でモデリングした形状と違い、手作りモデルを取り込んだものなので、デザイン作業もディテールの詰めなど具体的に行えるだろう。

この際、内部機構を持つモノは、基盤などが外装に影響を及ぼさないか、この段階でのチェックが必要だ。またカラー3Dプリンタでモデルを出力する場合は、表面にカラーリングしておく必要がある。

形状の編集後は、3DプリンタやNCなどで出力して確認する（6）、（7）。あとはその作業を必要に応じて繰り返せばよい（8）。

さて、形状の編集工程（5）でCADが出てきては、CADが使えないデザイナーには手も足の出ないことに変わりがない。そこでFreeFormの登場となるのだが、これが本当にデザイナーを救うツールになるのかは、ユーザー1人ひとりに答えを託すしかない。ただ、他に直観的なインターフェイスを持つデザインツールの選択肢がないのも現状ではある。
記者はFreeFormをデモで少し触ったが、なるほど反力を感じるのは面白い。カーソルが画面上の物体にぶつかると、その感触がフィードバックされてくる。この感覚はコンピュータ操作で初めての経験だ。記者は体験できなかったが、硬いものは硬い感触で、柔らかいものは柔らかな感触が伝わってくるという。

余談になるが、本来、コンピュータ上で立体物を作る上で、マウスやトラックボール、あるいはキーボードを用いるのは無理があるのかもしれない。これらは数値やテキスト、あるいは2Dグラフィックの処理には適したインターフェイスだが、立体を扱うには、目的と道具の関係に不自然さは残る。

モデル制作の要となるのが、実際の物体をデジタルデータに変換する装置、「3Dスキャナ」だ。一般的なスキャナが写真などをデジタルデータ化するように、3Dスキャナは立体物をデータ化する。

3Dスキャナには接触式と非接触式（光学式）があるが、現在は読み取り速度の速い光学式が主流だ。ちなみに接触式は装置の中の空間に対象物を入れ、センサーがモノに実際に触れながらその座標を取っていくため、精度は高いが、読み込みピッチを細かく設定するほど時間がかかる。また、測定物のサイズにも物理的な制限がある。

光学式は読み込みピッチこそ接触式に若干譲るが、写真を撮影する感覚で対象物をスキャンできるので、さまざまな対象物のデータを取ることができる。

光学式の3Dスキャナには、ローランドディー.ジー.のボックスタイプのPICZAシリーズ（LPX-60、LPX-600、LPX-1200）、カメラタイプのコニカミノルタ「VIVID9i」やドイツのATOS（丸紅情報システム）、また手持ちタイプではカナダCreaform社開発のハンディ3Dスキャナなどがある。これら3DスキャナはToo（http://www.too.com/）やDICO（http://www.di-co.jp/）で取り扱っている。

ここで述べておきたいのは、3Dスキャンの工程は、写真のスキャン、あるいはデジタルカメラで写真を撮るようなわけにはいかない面があることだ。

光学式は三角測量の原理に基づいてスキャンを行っていく。このため1つの対象物の取り込みには、さまざまな角度から10回以上撮影することになり、それらの情報を1つの立体物のデジタルデータにまとめるには対象物の数ヵ所にマーカーを付けておく必要がある。3Dスキャンはそれなりのノウハウと時間が必要になるため、これがデザインワークかと言えば、また別のスキルと言えるだろう。したがって、デザイナー自身がオペレーションを行うのはデザイン作業全体の効率が下がる可能性があり、導入費などを含めて考えれば、3Dスキャン作業はサービスビューローなどに発注する方が合理的と言える。

FreeFormを一言で言えば、画面上で粘土細工が行えるモデリングツールだ。

FreeFormによるデザイン作業は、マサチューセッツ工科大学（MIT）のロボット研究所で開発された「PHANToM」と呼ばれるペン型のインターフェイスを用いて画面上のオブジェクトを細工していく。PHANToMは反力（フォースフィードバック）デバイスであり、画面上の物体の硬さなど手応えを感じることができる。

FreeFormはカーネルにボクセル（Voxcel：オブジェクトを小さな立方体の集まりで表現する技術。2Dにおけるビットマップ的な表現）とParasolidエンジンを搭載。そのため、形状の編集は直感的ながら、数値的な管理も可能となっている。
またFreeFormでは、3Dスキャンデータやボクセルでモデリングしたデータからサーフェスの生成が可能なので、CAD/CAMとの連携もスムーズに行える。FreeFormの使い方によっては、モデル制作のみならず、試作、量産金型まで一気通貫型のデジタルワークフローまで可能にする。

FreeFormのプラットフォームはWindowsベースであり、実作業上の必要スペックとしてはPentium 1.7GHz以上のデュアルCPU、2GB以上のメモリ、グラフィックスカードの搭載が必要だ。

※FreeFormの詳細に関しては後半のケイズデザインラボ原氏のインタビューをお読みいただきたい。

Part 3ではモデル出力システムを解説する。
またPart 4では全体的な製品ガイドとサービスビューロー一覧の掲載を予定している。

※取材協力：ケイズデザインラボ

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原雄司
ケイズデザインラボ代表取締役
http://www.ksdl.co.jp/

FreeFormのオペレーション。右手でPHANToMを操作し、左手でキーボードを使う。FreeFormはTooなどで取り扱っている

FreeFormのPHANToMデバイス

FreeFormのエントリー的位置づけとなる「ClayTools」。Too、ボーンデジタル（http://www.borndigital.co.jp/）などで取り扱っている

ClayToolsによる編集画面。プロダクトはもとよりこのようなクリーチャーのデザインなどにも適している

「FreeFormは、手作りモックを作ることが好きな人や得意な人なら
すぐに使いこなせるようになると思います」

ケイズデザインラボの原氏に聞くデジタルワークフローの現状・・・Part 2

インタビューの後半では、ケイズデザインラボが勧めるFreeFormを中核としたワークフローの可能性について語っていただいた。

－－3Dスキャン、FreeForm、出力プリンタ。このシステムは実際に普及は進んでいるのでしょうか。

実物をスキャンしてできるだけ正確にCADデータ化する（リバースエンジニアリング）場合には、すでにリバースエンジニアリング専用のソフトウェアが普及していますが、スキャンしたデータをもとにリモデリング（弊社ではリデザインと呼んでいる）するためのシステムとしては、この一連のシステムの普及はまだ進んでいるとは言えないと思いますし、使えるシステムであるという認識も薄いのではないかと感じています。特にFreeFormは国内でもまだ数百システム程度と聞いています。

しかし、高精度なスキャナやハイエンドCADをでリバースエンジニアリングを行っている現場の方に、このシステムを利用したプロセスを説明すると、非常に効果的だと評価いただけることが多いです。

高精度なスキャナを使って取ったデータをもとにリモデリングする場合、そのまま自動サーフェス作成機能などを使ってサーフェス作成したものが、そのままCADで使えるかというとそうではありません。結局、自動サーフェス作成をした後に、使い慣れているCADなどにそのデータをインポートして、格子状に全断面を取ってカーブを作り、その交点をつなぎながらまたカーブを描いてみたり、結局、そこでまたサーフェスモデリングをすることもあり、手間がかかってしまうことも多いと聞きます。

多くの場合、本当にサーフェスやソリッドなどのCADデータにしなければならないのか？　という理由は考えずに、何が何でもスキャンしたデータをCADデータ化することを前提にしてしまうからではないかと思います。
CADデータ化する理由は、設計がソリッドCADを使っているからということですが、とりあえずRP造型機で出力してデザインレビューするという目的だけならばCADデータ化する必要もないのですが、慣例的にCADデータ化する作業を行なっている現状があるようです。

つまり無駄な作業を行っているケースが多いのではないかと感じています。

弊社では、CADデータ化が必要かどうかを検討しつつ、必要なければFreeFormで「ギリギリまでスキャンデータ（実際にはボクセルデータ）を直接いじってリモデリングをする」ようにしています。そのままFreeFormから出力したポリゴンデータで金型まで作る場合もありますし、必要に応じてFreeFormでCADデータ化し、他のCADデータに渡して設計することもあります。

あるいはFreeFormのデータとCADデータを混在状態で設計から出力まで全部完了させてしまうこともあります。ケースバイケースで一番省力化できるやり方で、かつ一番それぞれの形状特徴が出るようなシステムを使うというやり方をしてます。

－－FreeFormには点群データを入れるのですか。

最近の3Dスキャナは、数ショットで分けて撮った点群を位置合わせをした後に、点群の密度を間引きして三角形のきれいなポリゴンまでにしてくれます。STLなどのポリゴンデータの出力は、最近のスキャナであれば、添付ソフトでできるようになっていますので、そこからスタートですね。昔の測定器と呼ばれているものはポリゴンデータを出力できないものが多かったようですが、今はポリゴンの出力が一般的です。

－－FreeFormはボクセルですよね。モデル出力のデータ形式はどうするのですか。

RP造形に関してはFreeFormからSTLファイルとして直接出力することが多いです。Zプリンタに出力するのであればZプリンタのネイティブフォーマットで出力ができます。もちろん、FreeFormでモデルデータに着色しておけばカラー3D出力も可能です。

また、FreeFormの中で金型用のモデリング（PL生成、抜き勾配処理、型割り）までしてしまうときもあります。その場合はサーフェスとSTLが混在のデータ、または、サーフェス、ソリッド化して出力してCAMソフトにそのデータを渡します。出力の用途や金型メーカーさんが持っているCAD/CAMに合わせてデータを作成をしますが、ほとんどの場合FreeFormとRapidFormを使っています。

FreeFormはParasolidのエンジンを採用していますので、FreeFormで作成したサーフェスはParasolidカーネルを使って計算しています。したがって、きちんと閉じたソリッドを作成すれば、Parasolid系のCADにはX_Tファイルを出力することでスムーズにデータ交換ができます。

－－FreeFormで設計までは無理ですよね。

内部の機構に関しては当然ソリッドCADのほうが向いています。ただ、デザイナーさんと設計者は並行して作業をするほうが効率が良いので、意匠面はFreeFormで作り、内部の機構・構造部分（リブやボスなど）を並行して走らせるというプロセスは、慣れてくれば十分にできると思います。

－－内部の機構・構造をCADで設計しつつ、FreeFormで意匠面を作り、それをCADデータで統合するということですか。

最終的に金型や試作をするためのデータをCAD側で統合する場合と、FreeForm側でソリッドデータを読み込んで統合する場合などケースバイケースです。最近では、そのままFreeFormで金型モデリングやRP出力するために、シェル化（薄肉化）することが多いので、FreeForm側でCADデータと統合することも多いですね。

－－FreeFormの可能性は大きいですね。

すべてのワークフローに合致するとは思っていません。しかし、こういった作り方をメーカーさんや加工屋さんが実践されたら、もっといろいろなアイデアも出てくるだろうと思います。

また、CADの”お作法”に縛られてしまっているデザイナーさんにとっては、3D発想ツールとしてもっと広がってくる可能性がありますし、設計者もデザイナーさんが出してくる無理な形状データを早い段階から確認しながらコミュニケーションができるので、双方にとって幸せな結果が得られるんじゃないかなと思っています（笑）。

－－FreeFormは基本的にはデザイナー、エンジニアどちらのツールですか。

基本的には両方ありだと思います。FreeFormはいろいろな使い方が可能なので、逆に何に使えるツールなのかということが分かりにくくなっているのかもしれません。弊社では実際に業務として3DデータサービスをFreeFormで行っていますが、金型モデリングなどのエンジニアリングツールとしての使い方もすごく重視しています。

また、最近では、品質検査のための構造解析や強度解析のためのモデラーとして利用も期待できると実感してます。成型した製品に問題がないかという検査にCTスキャンが使われるケースが増えてきているようですが、CTスキャンのデータは表面だけでなく中身の詰まったデータになりますから、それを編集するツールとして、FreeFormのボクセルモデリングは非常に有効だと思います。

例えば自動車のエンジン部品などは鋳物で作られる製品で、よく問題になるのは”巣”と呼ばれる小さな空洞があるかどうかです。このデータと設計時のCADデータから、FreeFormでボクセル化して引き算をすると”巣”が簡単に見つけられます。これはFreeFormがボクセルモデラーであるからこその機能といえます。すでに、医療用途でFreeFormが活用されているそうですが、今後は工業用途のCTスキャンデータの検査やデータ修正などに使えるんじゃないでしょうか。

－－FreeFormで作ることのできるモデルのサイズはどれくらいまででしょうか。

金型まで作るデータとして、自動車のフルスケールの大きさとなると難しいと思います。自動車関係のモデリング実験で弊社で手がけたのは、ダッシュボードぐらいまでです。今のPCのスペックでは1メートルを超えるモノは厳しいというのが正直なところです。精度はボクセルの粒の大きさと関係していますので、粒を小さくして大きいサイズのモデルを表現すると、当然、粒の数が増えますから、今のパソコンのスペックだと非常に重たくなってしまいます。これも、64ビットOSとPCの普及と進化によって解消されると思いますが。

－－逆にFreeFormで基本的なスタイリングをサクッと決めておいて、あとをCADに渡してもいい。それは使い方次第ということですか。

そうですね。ボクセルの大きさを粗めにしてサクサクとすばやくモデリングをして、その後サーフェス化したりカーブを描画して、他のCADに渡して図面化したりとか、スケールモデルの作成に使うとか、いろいろな使い道が考えられます。
FreeFormをどのように使うかはアイデア次第ですので、要はコストダウンという観点だけではなく、プラスアルファとして、今までできなかったことや、やり難かったところでFreeFormを利用されるのが良いと思っています。

携帯電話などの小さいモノでも、ラフなコンセプトモデリング段階ですぐに形状を変更できるので、「こんな感じ？」と言いながら、何人かでディスカッションも可能です。FreeFormを”3次元版のブレーンストーミングツール”という位置づけで活用してみるのも効果的なんじゃないかと思います。

僕はFreeFormをデザイナー自身に使ってもらいたいですね。操作は簡単ですから、CADに挫折した人という人にも使ってもらいたいですね。納得いくまで自分で形状を作り込むというモデリングには最適だと思います。

－－FreeFormで形状を作り込んで出力し、違和感を感じたらまたFreeForm上で修正する。

僕もCADを作っている側にいたので反省すべきなんですけど、今だと曲率連続の曲率連続までみたいな、次数の高い滑らかな面を作ってとか言っていました。でも例えば、すべての家電製品でそこまで必要なのかと？

もっと初期の段階でデザインのコンセプトに沿ったおおよその外形をダイレクトにラフイメージをしながら、もっとすばやく、たくさんのバリエーションを作れる支援ツールが必要なんじゃないかと思います。

それが今は、CADの使い方とか面の作り込みにみんな注目してしまって、全体のバランスやアイデア段階のデザインバリエーションをたくさん作るという大切な部分を、見失いがちになるんじゃないかなと感じています。FreeFormの使い道はそこにあるかなと思います。

－－FreeFormであればデザイナーは本当に使いこなせるのでしょうか？

手作りモックを作ることが好きな人や得意な人なら、すぐに使いこなせるようになると思います。
しかし、すでにCADを使っているデザイナーが、使い慣れたそのCADのモデリング感覚のままでFreeFormを使って1から全部モデリングしようとすると、違和感を感じて使いづらく感じるかもしれません。
弊社では、使い慣れたCADであらかた作ってからそのデータをFreeFormにインポートして形状を作り込むというオペレーションをするスタッフがいます。逆にFreeFormでボリューム感やざっくりとした形状確認用のラフモデリングをしたら、CADデータ化して、設計用のソリッドCADに持っていったりしているスタッフもいます。
いろいろなやり方をそれぞれの会社や人に合わせてマッチングさせれば、ものすごい強力なツールになると思います。

－－デザインのワークフローの中で、FreeFormの存在価値はやはり感覚的なモデリングにあるわけですよね。

結論から言うと「手作り感覚重視のデザイン」。それをするのであれば、FreeFormはアナログとデジタルのブリッジとして非常に可能性があると感じています。やはり「画面の3次元モデルに触わりながらモデリングできる」というFreeFormならではのメリットは計り知れません。

また、できるだけ早い段階でアイデアを実体化するという「プロトタイプ思考」のデジタルモデリングツールとして、FreeFormはもっとも使いやすいツールではないかと思っています。

今、FreeFormのパワーユーザーの多くは「デジタル原型師」と呼ばれる玩具やフィギュアの原型を作っている人たちです。FreeFormを活用したプロダクトデザインの用途はこれからでしょうし、そもそもFreeFormを使いこなせる人もまだまだ少ないというのも現状です。

現在弊社では、FreeFormを提案する側として、戦略的にCADで設計モデリングできるスタッフとアート系のスタッフがそれぞれ情報共有して、FreeFormの活用方法の研究をしています。その成果はFreeFormスペシャルサイト(http://www.ffms.jp）を弊社で立ち上げましたので、そちらに随時公開していこうと思っています。

また、今後は、エンジニアリングとアート、デジタルとアナログ、それぞれのバランス感覚を持ったハイブリットな人材を育てる仕組みを作っていく必要があると思っています。そのための活動も行っていきたいと思っています。

－－ありがとうございました。

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