科学するTAMAGAWA 「これまで」と「これから」を融合し、新たなトビラを開く エンジニアリングデザイン学科の3領域

2014.05.23

2015年4月に開設される玉川大学工学部エンジニアリングデザイン学科※1は、
先進的な「モノづくり」に貢献できる人材の育成を目指し、
「ファブラボ」「商品開発・デザイン」「バイオミメティクス・メカロボット」
の3領域を置き、新しいモノを創造するために科学的かつ工学的な視点を
取り入れた科目を設置しています。
ここでは、それぞれの領域について解説していきます。

  • 12015年4月設置届出中

新しい時代のものづくり工房「ファブラボ」

1つめの領域は「ファブラボ」です。ファブリケーションラボラトリー(Fabrication Laboratory=ものづくり工房)を略してこう呼んでいます。3Dプリンターやカッティングマシンなど多様な工作機械を備えただれにでも開放されたスペースや、実験的な市民工房のネットワークを指す言葉です。このファブラボを解説するのは、機械工学分野である力学、材料加工などの研究に従事している春日幸生(かすがゆきお)教授です。

「工業製品や商品はすべてモノであり、それには必ず作るための材料があります。どんな素材を使うとどういった特徴をもったモノができるのかはいつの時代も重要なことです。さらに、設計図面を作成し、試作・加工を経て、テストを行うといったプロセスも不可欠なことです。こと試作において、ごく少量の試作品を作るためにこれまでは木枠や金型を作る工程が必要で、コストも日数も要してしまいました。それが、3Dプリンターの登場でデジタルデータ化された設計図面からダイレクトに試作品を作ることができるようになったのです。玉川大学にある3Dプリンターはプラスチック樹脂を薄い皮膜にして塗り重ねるものです。図面に基いて樹脂を流し、そこに紫外線を当てて硬化させ、さらに樹脂を塗り重ねていく、という作業を繰り返し行うことで、設計図通りの立体物を作り上げる仕組みです。また、3Dスキャナーや3Dプロッター、シールカッターなども“デジタルファブ工房”に用意されています。これらの機械を使って、設計・生産の基本を理解し、機能材料の設計・開発から効率的な製造法を学ぶのがこの領域です。私が専門とする材料力学や材料加工の分野では、複数の金属粉末を混ぜて固め、高温で焼いて製品とする“粉末冶金(ふんまつやきん)”や、摩擦で発生する熱により素材を軟化させて、溶接とは違い金属を溶かさずに接合する “摩擦攪拌溶接(まさつかくはんようせつ)”なども学ぶことができます。新たな素材・材料、新しい技術が次々と生み出される分野ですが、先端部分だけを追いかけていればいいというものではなく、従来からある基本技術も必要とされます」。

究極のユニバーサルデザインの可能性を秘める「商品開発・デザイン」

領域の2つめは「商品開発・デザイン」です。この領域で軸となるのが、人間工学や工業デザイン、ユニバーサルデザインといった分野。安全で使い勝手がよく、環境面にも優れた商品企画やデザインを含む商品づくりから販売にいたるまでの専門家の養成を目指す領域です。この領域について説明するのは、人間工学やユニバーサルデザインを専門に研究している阿久津正大(あくつまさひろ)教授です。

「“ユニバーサルデザイン”という言葉を聞いたことがあると思います。これはデザインのあり方や理念を表すもので、だれもが利用できるデザインという意味です。とはいっても、身長も体重も人それぞれで、ユーザの多様性を1つのモノに落とし込むのは容易なことではありません。そこで用いられるのが人間工学の考え方です。人の動きやサイズ、感性などを計測しデータ化してデザインに活かしていくのです。例えば、みなさんが毎日触れるようなドアノブも人間工学に基づいて設計されています。床面からの高さは身長170cmの成人男性をモデルに前腕と上腕を90度に曲げたときに操作しやすい位置になっています。ノブの大きさや形状、回す方向や力などすべてに意味があるのです。
ユニバーサルデザインの実現のため、これまでは大量生産される商品に調節機構を盛り込んで適応幅をもたせる対応などが行われてきました。それが、3Dプリンターなどの機器が登場し、様相が変わる可能性が出てきました。小ロットの製品生産や個別対応が可能となると、従来の『大多数の人が使える1アイテムや1システム』というユニバーサルデザインから、『個に対応する多品種』という究極のユニバーサルデザインになっていくかもしれません。ただ、3Dプリンターをはじめとしたデジタルファブリケーションと人間工学に基づくユニバーサルデザインはこれまで大きな連携は見られていません。それらの接点となり、両者を連携させて商品開発やデザインの新たな取り組みを学べるのがエンジニアリングデザイン学科の特長です。人の生活をより快適なものにしたいと考えている人に最適なのではないでしょうか。学科の学びの先には、商品開発、デザイン、開発、製造、販売や運用にいたるまでのすべてのプロセスで活躍できるステージがあります」。

生物の機構をロボットに応用する「バイオミメティクス・メカロボット」

3つめの領域は「バイオミメティクス・メカロボット」です。バイオミメティクスとは、生物が有している優れた機能や形状を模倣し、工学や医療などの分野に応用する技術のことです。自然界に存在するものと人工物であるロボットの両分野をまたぐ領域といえるでしょう。歩行ロボットやロボットと生体が融合したサイボーグ技術などの研究を進める福田靖(ふくだやすし)教授がこの領域について説明します。

「生物の模倣は外見上のことだけではありません。複雑な形状をした骨や筋肉などの構造を身体内部のスキャニングを行い立体データを作成して造形物として再現することもできるのです。骨格や関節の動きなどはロボットへの技術応用につながっていますし、臓器の模型などは術前のトレーニングなど医療分野への応用がなされています。2つの分野が1つの領域にある意義はそうしたところにあり、3Dスキャナーや3Dプリンターなどの機器類の発展により、設計の自由度が増し、新たな発想を具現化する可能性とスピードをアップしてくれています。身近なところでいえば、イヌやネコなど私たちに近い環境で暮らす動物たちを見てみると、自らが移動したい速度によって歩き方や足を置く場所を変えています。じつは視覚情報から無意識に行っているものなのですが、そこには何かしらの判断基準があり自ら決定しているのです。明文化されていないルールともいえる行動のウラには、①経験により学習したこと、②種として遺伝的に備わっていること、③それらの融合の結果であるかもしれません。明文化されていないルールの解明が進めば、ロボットの制御技術に応用できます。このように工学のヒントは動物の中にあることも多いのです。さらに、生物が絶滅せずに生き長らえていることにも理由があります。それは今暮らしている環境に適応するための機能や性能をもっているからこそであり、その機能や性能を工学に活かすことができるのです。こうした知識とともに重要となるのが“自分たちで考えて実際にモノをつくる技術”です。ファブラボはそのためのツールとなります。そのツールを活用するには、これまでの機構学や機械要素設計、材料力学などの従来の機械工学が培ってきた学問についても理解が必要ですし、実際に手を動かしモノをつくりあげる技術の理解も必要です。この領域ではそれらを同時に学んでいけるカリキュラムを用意しています。さらに、ものづくりの実際を見るインターンシップやグローバルな視点と海外での活躍の基盤をつくるための英語教育などにも力を入れています。これは、ELF(English as a Lingua Franca=国際共通語としての英語)プログラムを実践する玉川大学のスケールメリットを活かした教育ともいえるでしょう。社会のさまざまな分野で活躍できる技術者を目指すのはもちろん、自らが企画・設計し新たなモノを世に生み出すベンチャー精神にあふれた起業家をめざすこともできます」。

工学部 エンジニアリングデザイン学科