FoldTronics: Creating 3D Objects with Integrated Electronics Using Foldable Honeycomb StructuresFoldTronics is a 2D-cutting based fabrication technique to integrate electronics into 3D folded objects. The key idea is to cut and perforate a 2D sheet to make it foldable into a honeycomb structure using a cutting plotter; before folding the sheet into a 3D structure, users place the electronic components and circuitry onto the sheet.The fabrication process only takes a few minutes enabling users to rapidly prototype functional interactive devices. The resulting objects are lightweight and rigid, thus allowing for weight-sensitive and force-sensitive applications. Finally, due to the nature of the honeycomb structure, the objects can be folded flat along one axis and thus can be efficiently transported in this compact form factor.We describe the structure of the foldable sheet, and present a design tool that enables users to quickly prototype the desired objects. We showcase a range of examples made with our design tool, including objects with integrated sensors and display elements. FoldTronics: Creating 3D Objects with Integrated Electronics Using Foldable Honeycomb Structures. In Proceedings of CHI 2019.Junichi Yamaoka, MIT CSAIL & The University of TokyoMustafa Doga Dogan, MIT CSAILKatarina Bulovic, MIT CSAILKazuya Saito, The University of TokyoYoshihiro Kawahara, The University of TokyoYasuaki Kakehi, The University of TokyoStefanie Mueller, MIT CSAILhttps://hcie.csail.mit.edu/research/foldtronics/foldtronics.html


FAB WALKERは、歩き方について考え学べるロボットキットです。本キットは組み立て後、枝やペン等の身の回りにある素材を脚や装飾にし、歩き方をプログラミングするなど、自分で考える余白がたくさん用意されています。ペンをつけてお絵かきロボットや、ブラシをつけて掃除ロボットにしたり、可能性は無限大です。FAB WALKERはこれまでの学習キットにはない3つの特徴があります。脚の素材や付け方、歩き方のプログラミングなど、内省的に解決策を思考するTinkeringを元にした考え方。電池やモータ以外の外装などはレーザーカッター等を用いて、カスタマイズ可能なデジタルファブリケーション技術による加工。さらにハード/ソフトウェアデータの公開と、多種多様なユーザの改良によるオープンデザイン化。FAB WALKER εは株式会社イーケイジャパン(福岡県太宰府市)により商品化され、数多くのワークショップで利用されています。ファブラボ鎌倉のFAB WALKER μは、3Dプリンタ製の歯車でシンプル/安価な構成を実現しています。FAB WALKER αは、センサ等を取り付けプログラミングが可能で、総務省「若年層に対するプログラミング教育の普及推進」事業として、山口県の小学校で一億年後の生き物を創造するワークショップを展開しました。


Blowfabは、レーザーカッターとブロー成形を組み合わせることで、高速に再利用可能な2.5Dオブジェクトを作成できるプロトタイピング手法である。マスキングテープ、PETからなる多層構造のプラスチック板をレーザー加工することで、粘着箇所と空洞箇所を作成する。その後、2枚を重ね、ヒータを用いて温めることで板が軟化し、粘着箇所が自然に熱融着する。軟化時に空気を注入することで、硬質なプロトタイプを作ることができる。さらにカットパターンを工夫したり、耐熱樹脂を組み合わせることで、任意の角度に曲げたり、耐熱フィルムを用いることで表面に凹凸加工を施すことができる。BlowFab is a prototyping method used to create a 2.5-dimensional prototype in a short time by combining laser cutting and blow molding techniques. The user creates adhesive areas and inflatable areas by engraving and cutting multilayered plastic sheets using a laser cutter. These adhesive areas are fused automatically by overlapping two crafted sheets and softening them with a heater. The user can then create hard prototypes by injecting air into the sheets. Objects can be bent in any direction by cutting incisions or engraving a resistant resin. The user can create uneven textures by engraving a pattern with a heat-resistant film.UIST2017 [honorable mention]Junichi Yamaoka, Ryuma Niiyama, and Yasuaki Kakehi. 2017. BlowFab: Rapid Prototyping for Rigid and Reusable Objects using Inflation of Laser-cut Surfaces. In Proceedings of the 30th Annual ACM Symposium on User Interface Software and Technology (UIST ’17). ACM, New York, NY, USA, 461-469.https://dl.acm.org/citation.cfm?id=3126624


ProtoMold is a novel fabrication machine which uses interactive vacuum forming system for rapid prototyping. ProtoMold combines a dynamical shape-changing surface that consists of 12 × 8 linear actuators and a vacuum forming system. According to the shape of the surface, this system can mold various 2.5 dimensional objects quickly. Another characteristic of this system is that users can reuse molded objects and change their design; by applying tension and heat to a molded object, the object becomes flat and can be molded again. We also designed user several interaction methods for manipulating ProtoMold. In addition to loading predesigned data, the user can control the shape of the pin display directly using gesture input or physical objects.We propose several use scenarios for ProtoMold: changing the design of a plate based on objects placed on it, fabricating a facemask with a printed texture, and fabricating electrical devices with printed electronic circuits. By using this system, we conducted a user test and discuss the known limitations and potential applications of our system.ProtoMoldは、高速かつやり直し可能な2.5Dプリンターです。近年普及している一般的な3Dプリンターなどのデジタルファブリケーションツールは、造形に時間がかかり、材料は使い捨てです。そこで、高速かつやり直し可能な真空成形法(バキュームフォーム)と動的なピンディスプレイを組み合わせたProtoMoldを開発しました。ユーザは、ジェスチャ入力や、3Dスキャナなどを使って、ピンディスプレイを制御し、型を作ります。型の成形後、樹脂の板を熱で柔らかくし、吸引器で吸引することで、一瞬で型に定着させます。完成後、樹脂の板を熱することで平らになり、再び利用することができます。本装置を用いることで、日々の食材の形に応じたトレーを食事ごとに作り直すことができ、輸送や材料のコストを削減できます。またインクジェットプリンターと組み合わせることで、お面や地形のデザインが簡単にできます。さらに導電性インクを用いることで、回路を含めたプロトタイピングが可能です。例えば、LEDを内蔵した光る造形物や、複数のシートを組み合わせることでヘッドマウントディスプレイの試作など複雑な形状も試作可能です。さらに形だけではなく、印刷した模様や回路もやり直しができます。dl.acm.org/citation.cfm?id=3025498&CFID=934053129&CFTOKEN=46155125Junichi Yamaoka and Yasuaki Kakehi. 2017. ProtoMold: An Interactive Vacuum Forming System for Rapid Prototyping. In Proceedings of the 2017 CHI Conference on Human Factors in Computing Systems (CHI ’17). ACM, New York, NY, USA, 2106-2115. DOI: doi.org/10.1145/3025453.3025498


The rapid proliferation of digital fabrication machines has resulted in creating an environment that enables more people to make various creations. From a viewpoint of Human Computer Interaction, interfaces bridging between works in the digital environment and the physical environment are necessary to support design for personal fabrication. To fill the gap, we propose a new type of fabrication machine called MiragePrinter that connects the users’ digital works and physical works seamlessly. More concretely, we make three contributions. Firstly, we propose a hardware, which can show floating images on a 3D printer stage. With this machine, users can simultaneously view optical images of their models and their physical manifestations in identical positions. We utilized the mid-air imaging display to superimpose images on physical objects. By using these optics, the system can show floating images without interfering the printing mechanism. Secondly, we have developed software and interfaces, so that users can control the displayed images and the printer actuations simultaneously. The user can design models using CAD software overlapped on the stage in real scale. In addition, users can manipulate models using face movements or a rotating stage. Thirdly, we open up new methods for fixing or customizing existing physical objects. [Editing 3D Objects While Printing] we suppose a scenario that a user makes a smartphone stand. The user can put the smart phone on the printing stage. He can test suitable angle for it physically and design the standby referring it directly. [Quick Scanning of Existing Objects] Users can scan and modify the shape of existing physical objects just by tracing the shape without using a high spec 3D scanner. [Direct Printing onto Existing Objects] This system enables the user to directly add new parts to an existing object (e.g. A new handle for an existing cap).Junichi Yamaoka and Yasuaki Kakehi. 2016. MiragePrinter: interactive fabrication on a 3D printer with a mid-air display. In ACM SIGGRAPH 2016 Studio (SIGGRAPH ’16). ACM, New York, NY, USA, , Article 6 , 2 pages. DOI:http://dl.acm.org/citation.cfm?id=2929489MiragePrinterは、立体映像を組み合わせた新しい3Dプリンターです。3Dプリンタの中に立体映像ディスプレイを配置することで、プリンタの中で設計(モデリング)ができます。完成形をプリンタの中でみることできます。立体映像と造形物は実寸大なので、既製品をプリンタの中に入れて、見比べながら設計したり(本物のペンを置いてペンスタンドを設計)、既成品の上に直接プリントすることができます。またプリント途中に、造形を止めて、設計をし直すことで、途中で形をかえることができます。


2013Hand drawing is an activity not only for recording one’s message, but also for creation and thinking. This paper presents dePENd, a novel interactive system that assists handwriting using regular pens and paper. Our system utilizes the ferromagnetic feature of the metal tip of a regular ballpoint pen. The computer controlling the X and Y positions of the magnet under the surface of the table provides entirely new drawing experiences. For example, users can draw diagrams and pictures consisting of lines and circles, which are difficult to create by free-hand writing, easily using pens. By using digital pens, the system can change actions interactively according to the user’s movement. As for the applications of this system, this enables users to adopt interactive applications such as copying and pasting drafted pictures or scaling the pictures. In addition, we have proposed a communication tool with two dePENd systems. Furthermore we have implemented the system and evaluated the technical features of it. In this paper, we describe the detail of design and implementations of the device along with applications, technical evaluation and future prospects.近年注目されている機械を用いたファブリケーションに対して,dePENdは手作業と機械による作業を組み合わせた描画支援システムである.dePENdは,一般的な紙とペンを組み合わせ,触覚的なガイドを提示することで,日常的な手描きのスケッチを拡張・補助するシステムである.本システムはボールペンのペン先の強磁性に着目し,机内部の磁石の位置をXY ステージとコンピュータで制御することで,筆記時のペンを磁石で引きつけ、その動きを制御する.このシステムを用いることで,予めコンピュータに入力した図形や直線,円などを,ペンの動きに任せて紙に描画したり,その動きにゆるやかな制約を与えて,アレンジを楽しむなどの体験を提供できる.さらに,紙の上での位置を入力できるデジタルペンを用いることで,描画した絵をコンピュータに取り込み,描いた図形の複製や,遠隔地への転送などを行うことができる.身近な道具を介した触覚的なガイドにより,ユーザの描画スキルの向上や新たなコミュニケーションメディアとしての応用が期待される.CollaboratorsYasuaki Kakehi