公益財団法人国際文化フォーラム

学校のソトでうでだめし報告

レポート「3D設計と3Dプリントを覚えて、必要なものを作ろう」− テンダーさんの「その辺のもので生きる」オンライン講座03

環境活動家のテンダーさんは、生態系の再生と人びとの日常の困りごとの解決を同時に可能にする技術や仕組みを研究し、世界の人たちと共有しています。この連続講座ではその一部をおすそ分けしてもらいます。

といっても、ただテンダーさんの手法をなぞるわけではありません。一人ひとりが手を動かし、つぶさに観察し、得た情報と自分の知識を照らし合わせ、思考を働かせ、仮説をたてて実験することをたっぷり体験します。それは、お金や消費社会といった既存のシステムの構造を知っていく道のりでもあり、自分の生きかたをオルタナティブな視点から考える機会にもなるかもしれません。

▶︎ このオンライン講座の趣旨は「テンダーさんのその辺のもので生きるオンライン講座、はじまるよ!」をご覧ください。

3D設計と3Dプリントの技術を身につけると、自分や周りの人が必要なものを自分で設計し、必要な数だけ作ることができるようになります。それは、金型を使って生産される量産品を一方的に消費する側から主体的な作り手の側へと変わっていくことでもあります。また、オープンソースのデータを必要な場所でダウンロードしてプリントすれば、石油を燃料とする輸送も発生しません。3D設計と3Dプリントは、個人が資本主義社会のシステムに組み込まれる存在から脱して、オルタナティブな生き方を選んでいくことを可能にする技術なのです。

第3回の講座には、日本、オーストラリア、スイスから21人の方が参加し、3D設計と3Dプリントを自分の技術にするための基礎を学びました。

目 次
◆ 現代の自給自足に役立つ3D設計と3Dプリント
◆ 3D設計ソフト「Fusion360」を使って自分のコップを設計
◆ オープンソースデータを教材として利用する
◆ 自分や周りの人が困っている問題の解決に3D設計・3Dプリントを使う
◆ 「世界に足りないものは何か?」を問い続ける

現代の自給自足に役立つ3D設計と3Dプリント

なぜ「その辺のもので生きる」講座で、ハイテクな3D設計の技術を扱うのか。そこには「環境活動家としての理由がある」と、テンダーさんは言います。

「地球上の石油の65%は物流と輸送に使われている。人間を運ぶか物を運ぶかに使われてるの。今の資本主義社会を支えている根っこにそういう構造がある」とテンダーさん。

今の資本主義社会を支える物流。 地球上の石油の65%が輸送に使われている。
<イラスト作成:テンダーさん>

その構造を根本から大きく変える可能性を持つのが、3D設計と3Dプリントという技術だとテンダーさんは話します。

「たとえば、俺が3Dで何かを設計して、そのデータをオープンソース*としてインターネット上にアップロードしたとする。で、そのデータを、アフリカのシエラレオネ共和国の人がダウンロードして、3Dプリンタで出力したら、そこに輸送は発生しないの。しかも、3Dプリントに使うPLA**という現在主流の材料は、とうもろこしから作られたプラスティックで、石油由来じゃないんだよ。植物由来で生分解性***があるから、堆肥に入れておくといずれ土に戻る。輸送の必要がなくて、世界中のほとんどの場所で生産できる。それが3D設計と3Dプリント」

物流の構造を大きく変える可能性のある3D設計と3Dプリントの世界。オープンソースとしてインターネット上にアップロードされた3Dデータを、必要な場所でダウンロードしてプリントすれば、石油を燃料とする輸送が発生しない。
<イラスト作成:テンダーさん>

2009年に特許が切れた3Dプリンタは、手のひらサイズの造形を出力するものなら3万円ほどで買えるようになりました(テンダーさんが使っているプリンタのひとつは5万円で、一辺が40cm程の大きさのものも出力できます)。また、プロ向けの3D設計ソフトは100万円もする高価なものでしたが、今は無料〜数万円で利用できるソフトやアプリもあり、3D設計と3Dプリントは限られた人だけが使う特殊な技術ではなくなりました。「それぞれが必要なものを簡単に自由に作れる時代が来ている」とテンダーさんは話しました。

*プログラムの設計図であるソースコードが、オンライン上で無償で公開されているソフトウェアのこと。また、そのソフトウェア開発の手法のこと。商用、非商用に関わらず、無料で利用、修正、頒布することができる。

**「ポリ乳酸」というバイオプラスティック。主にとうもろこし、じゃがいも、タピオカといった天然素材を原料につくられている。

***生分解とは単にプラスティックがバラバラになることではなく、微生物の働きにより、分子レベルまで分解し、最終的には二酸化炭素と水となって自然界へと循環していく性質のこと。PLAが完全に土に戻るには、他にも温度や微生物、環境などの条件が必要。

テンダーさんはペットボトルを浄水器に変える部品を3Dプリンタで自作し、データはオープンソースとして公開、プリント品はダイナミックラボで販売を行なっています。
<画像提供:ダイナミックラボ >

講師注】
もちろんインターネットの維持のためにも膨大な電力が注がれていて(2020年初頭の、世界のデジタルデータの維持のために原発30基分の電力が必要だそうです)、それは看過できるものではありません。
しかし、3Dプリンターは粘土を出力することもでき、家を作ることも可能です。家を輸送するには膨大なエネルギーと費用が必要ですが、小さなメモリーカード一枚に家一軒の印刷データを保存することは簡単なことです。一度そのデータが現地に渡ってしまえば、データはそこから複製して人力で拡散していくこともできます。
要はベクトル(方向性)として、より消費を拡大させるベクトルなのか、よりセーブするベクトルなのか、ということなのです。

3D設計ソフト「Fusion360」を使って自分のコップを設計

講座では、3D設計の基本操作を身につけるため、「Fusion360(フュージョン360)」というソフトの無償体験版を使って身近なアイテムであるコップを設計しました。参加者のみなさんは、テンダーさんの手順を参考にしながら、実際に手を動かしていきます。

3D設計は、最初に平面の設計図を描いて、それを立体化します。

Fusion360では「スケッチを作成」が平面の設計図を描く機能です。
メニューから「スケッチを作成」を選ぶと、画面に面が3つ現れます(左図)。ここで、平面の設計図をどの面に描いていくかを決めます。今回は底の面に描きたいので、底の面をクリックします(右図の灰色の部分)。そうすると選んだ面が平面になって現れます。

次に、選んだ面に、コップのフチになる外側の円を描いていきます。
カーソルを画面の中心の点に合わせて1回だけクリックし(左図)、マウスを動かすと円が現れます(右図)。円は、マウスの動きに合わせて広がったり縮んだりします。

マウスを動かしながら直径を調整することもできますが、数字が表示されるボックスに直径の数字を入力して決定することもできます(左図)。今回は直径80mmのコップを作りたいので、数値ボックスに「80」という数字を入力して「enter」キーを押します。すると、直径80mmの青い円が現れました(右図)。青くなったのは「閉じた」円ができた(円が確定された)ということを意味します。3D設計では閉じた図のみを立体化できます。

これで、平面の設計図の作成が終わりました。次は、いよいよ平面を立体化する作業です。

メニューから「押し出し」を選んでクリックすると、円の真ん中に矢印が表示されます。
その矢印を上に向かってドラッグすると円柱が現れました。

講座では数値ボックスに70mmと入力して高さ70mmの円柱を完成させました。数値ボックスには、上の図のように計算式を入れることもできます(80mm-10mm=70mm)。

自分で設計した立体が画面に現れた時には、参加者のみなさんから「おおー」という声があがっていました。

次は、この円柱をくり抜いてコップにする作業です。
厚さ5mmのコップにするために、直径80mmの円柱の内側に10mm小さい直径70mmの円柱を新たに作成し、その円を底から5mmの高さまで押し出す作業をします。

まず、円柱の天面(左図の上の円)に直径70mmの円を作成します(右図)。

次に、「押し出し」で矢印を下の方に引っ張ります。コップの底の厚さを5mmにしたいので、手動で底が5mm残るところまで押し出しをするか、あるいは、左図のように数値ボックスに「-70+5mm」と計算式を入れます。
すると、円柱が厚さ5mmのコップの形になりました(右図)。

「目的を満たす手段は無限にある」という話から、さらに、別の方法で、取手のあるコップづくりにも挑みました。
まずは、先ほどのコップと同じように平面の設計図を作成します。

「線分」という機能を使い、マウスを使って「L」という形が少し崩れたような図形を描きます(左図)。これがコップの断面図になります。ここでも、先ほど円を描いたときと同じようにすべての線がつながって図が閉じていることが重要です。図が閉じて確定されると、右図のように青くなります。

次に、この図を立体化します。今回は、「押し出し」ではなく、「回転」という機能を使います。

描いた平面を軸(左図の矢印が指しているところ)を中心にぐるっと回転させると、立体が現れ(真ん中)、コップの形ができあがりました(右図)。

参加者のみなさんのなかには、最初の図形を描くのに手間取った方もいたようです。自分が描いた図形から現れた立体を見たみなさんからは、
「おもしろい!」
「コップじゃない……」
「いい『鉢』ができた!」
などのざわめきが起こっていました。

次に、取手をつけていきます。

まず平面に取手の設計図を描きます。今回は練習のため、二通りの方法で取手を描きました。左側の取手は「線分」の機能を使って描いたもの、右側の取手は「スプライン」という曲線を描く機能で描いたものです。

設計図が描けたら、今度は「押し出し」機能を使って立体化します。

これで取手のついたコップの形が出来上がりました。

さらに、「レンダリング」というCGを描く機能を使って、コップの素材や色などを選びます。

選択肢から素材を選びます。たとえば、素材は「ガラス」で、色濃度を「滑らか」な「赤」にすると決めたら、その選択肢をコップの立体図の上にドラッグ&ドロップするだけです。また、コップの背景を何にするかも選ぶことができます。

「広場」の風景を背景に滑らかな赤色をしたガラスのコップが現れると、参加者のみなさんから、「おー!」「めっちゃきれい!」など感嘆の声が上がりました。

最後に、CGの描画を作成しました。「キャンパス内レンダリング」というメニューをクリックしたら、コンピュータが計算を終えるまで一切触らずにひたすら待ちます。コンピュータの処理にかなりの負荷がかかる作業のため、「わー、CPU使用率が100%になってる!」とドキドキしている様子の方もいました。

ほとんどのみなさんが、自分自身で設計した取手付きカップのCGを完成。講座後に設計したカップの画像を講座参加者用コミュニティ(discordを利用)でシェアしてくださった方も何人かいました。

参加者のみなさんの作品

作成した3Dデータをstl*形式で保存して3Dプリンタで出力すれば、実際に使えるカップが出来上がります。今回テンダーさんが設計したカップの出力時間をプリント用のスライスソフトというもので計算したところ、高品質な設定ではプリントが終わるのに2日ちょっとかかるという結果が出ました。時間の長さに驚いている様子の参加者のみなさんに、テンダーさんは説明します。

「今までの流通では、何かを作って売ろうとする場合、まず原型師と呼ばれる人が1〜2週間かけて木で精密な型を作り、次にその木の型を元に金型を作り、できた金型に工場でプラスティックを流し込んで量産してたの。それが、3万円の3Dプリンタがあって2日くらい待てば(コップの場合)、自分の必要なものができる」 

そう考えると、3Dプリントは時間も速いしコストも安いのではないかとテンダーさんは問いかけました。

*3Dデータを保存するファイルフォーマットの一つ

オープンソースデータを教材として利用する

3D設計に慣れていないと、3Dデータを自分でイチから設計するのは大変かもしれません。そういう時には、「無償で公開されているオープンソースのデータを利用する方法もある」と、テンダーさんは「Thingiverse(シンギバース)*」というサイトを紹介しました。シンギバースは、テンダーさんいわく「3Dデータのクックパッドのようなもの」。おもちゃやオブジェから、クランプ(材料を作業台に固定する工具)やエンジンの精密模型などの機械構造をもつものまで、さまざまな3Dデータが公開されていて、誰でもダウンロードして利用することができます。

シンギバースの他にも、さまざまな3D設計のデータがインターネット上で公開されています。たとえば、スマホのスタンドを作りたいなら「〈スマホの機種名〉holder stl」、機械式時計を作りたいなら「mechanical clock stl」でインターネット検索をすると、さまざまなオープンソースのデータが見つかります。テンダーさんは、そうしたオープンソースのデータは、3D設計を学ぶための教材にもなると考えています。

「オープンソースのデータをダウンロードしてプリントするだけなら、ただ消費するだけのユーザーだけど、たとえば歯車の仕組みを理解するための教材として機械式時計のデータを使うこともできる。そしたら、次は3Dデータを作る側になれるかもしれないよね。設計を学ぶためにオープンソースのデータを使って作ってみる方法もあると思う」と話しました。

自分や周りの人が困っている問題の解決に3D設計・3Dプリントを使う

「ファブラボ*って3Dプリンタなどの道具を利用できる施設なんだけど、日本のファブラボを見ていてちょっと思うことがある」とテンダーさん。ファブラボで3Dプリンタを利用する人の多くが、おもちゃなど実用的でないものを作るのだそうです。遊び心は必要だけどいつまで経っても遊び心しかない。その理由を、テンダーさんは「困っていることを自覚していない」からだろうと言います。

3D設計と3Dプリントは、「自分や周りの人の困りごとを解決するもの」を自らの手で作り出すための技術だとテンダーさんは考えています。そうした自主的な問題解決の一例として、〈FabLab Shinagawa(ファブラボ品川)〉での取り組みを紹介してくれました。

〈ファブラボ品川〉では、3Dプリンタを使って「自助具(生活補助具)」を作っているそうです。自助具とは、病気やけが、加齢などにより低下してしまった身体機能や動作を補うための道具や装置のこと。自助具は、市販のものを使いやすく改良するだけでなく、個人の身体の状況に合わせて細かくカスタマイズする必要があります。

たとえば、物を握りづらい人にとって使いやすいスプーンを作る場合、紙粘土を握ってもらって、その人の握力でつかめるスプーンホルダーを型取りします。その型を「Qlone(クローン)」という無料のスマホアプリでスキャンしてデータ化し、3D設計ソフトで調整を加えてプリントすると、その人の手の形と握力にぴったり合った世界に一つだけのスプーンホルダーが出来上がります。

私たちを取り巻く資本主義社会は、金型を元に同じものを大量生産し、大量消費することが主流です。しかし、3D設計と3Dプリントがあれば、自分や周りの人の問題解決に必要な世界に一つだけのものを、自分たちの手で生産することが可能になります。そして、そこには物流も発生しません。3D設計と3Dプリントは、資本主義社会のシステムから外れてオルタナティブに生きていくことを可能にし、また、自分にとって身近な問題から今の資本主義社会の仕組みを変えていくことができる技術にもなり得るのです。

*ファブラボ(FabLab)は市民に開かれた工房で、木材などを加工するアナログの工作機械から3Dプリンタやレーザーカッターなどのデジタル機器まで、多様なツールを備えている。日本国内に120カ所以上世界120カ国に2000カ所以上存在する。

「世界に足りないものは何か?」を問い続ける

最後に、テンダーさんが3Dで設計・プリントしたコンポストトイレ「コヤッシー」を紹介しました。

コヤッシーは、便と尿を別々の場所にためる構造になっています。分離された便に灰をかけ、コヤッシーについているハンドルを回して便と灰を混ぜることで大腸菌のほとんどを死滅させることができます。便にかけるための木の灰は世界中で手に入れられます。また、尿は十倍の水で薄めれば、そのまま液体肥料として使えます。

<画像右:ダイナミックラボ 提供>

なぜ、コヤッシーを作ったのか。その理由をテンダーさんが説明しました。

「下水が、世界中の河川や海の汚染の問題を作っている。公共下水、そして合併浄化槽、単独浄化槽などの浄化設備は、窒素やリンっていう海に流れると赤潮を起こす原因になる物質をすべて浄化することはできないんです。浄化できなかった窒素やリンは川へ海へと流されていく」

そういう現状にあって、家庭から下水を出す水洗トイレの代わりにコヤッシーを使う人が増えれば、水質汚染の原因となる下水の問題解決につながるのではないかとテンダーさんは考えています。現在、世界中の人が手に入れやすくなるよう、製作費を50ドル以下にしようと取り組んでいるそうです。

「たとえば、SDGsに“安全な水とトイレを世界中に”という目標があるけれど、コヤッシーはそういうことも実現できるツール。専門家じゃなくても、個人で問題解決のための道具を作れるのが3D設計と3Dプリントの技術」とテンダーさん。

そして3D設計と3Dプリントの技術を使って何かを作ろうとするときに、「自分がすでに知っているものを作ろうとするとしょうもないものになりがち」だとテンダーさんは言います。「だけど、今ないものを作ろうとすれば大体おもしろい方向にいくと思っている。『ない』って言っても、『売られていないもの』じゃなくてね。『世界に足りていないもの』は何か。そこを問う感覚を持ち続ける必要があると思っています」

講座終了後、参加者のみなさんから「必要なものを自分で作る可能性がさらに広がった」「苦手意識のあったデジタルの世界に一歩踏み出せた」「なぜテンダーさんが3D設計と3Dプリントに着目されているのか、また3Dプリントによって解決できる社会的課題を知ることができて非常によかった」などの感想をいただきました。


「テンダーさんのその辺のもので生きる」オンライン講座では、希望する参加者は講座終了後もオンラインコミュニティ「Discord」で、復習の成果を共有したり、わからないところを質問し合うことができます。講座を体験した人たちが知恵を交換する自主的なコミュニティが形成されていくことを目指しています。

このオンライン講座は、2023年3月まで続きます。
▶︎ 全講座のスケジュール

▶︎ これまで実施した講座のレポート
第1回「アルミ缶を使い倒そう」
第2回「棒と板だけで火を起こそう」
第4回「雨水タンクを作って、水を自給自足しよう」(準備中)
前編】 第5回「システム思考を身につけて『しょうがない』を乗り越えろ!」テンダーさん執筆)
【後編】 第5回「システム思考を身につけて『しょうがない』を乗り越えろ!」テンダーさん執筆)
第6回「その辺の草からロープを作ろう。ロープができれば暮らしが始まる」(準備中)


[取材・執筆 薮下 佳代]
[事業担当・記事構成: 室中 直美]

事業データ

「3D設計と3Dプリントを覚えて、必要なものを作ろう」(テンダーさんの「その辺のもので生きる」オンライン講座第3回)

期日

2021年4月4日(日)

実施方法

オンライン

主催

TJF

講師・企画協力

テンダーさん(環境活動家、生態系の再生と廃材利用のための市民工房「ダイナミックラボ」運営)
https://sonohen.life/

参加者

中高校生〜大人 21名(日本、オーストラリア、スイスから参加)

サポーター

井上美優さん、木村真理子さん、堀江真梨香さん、森下詩子さん