未来のデザインを変える優雅な数学(Elegant Mathematics Bending the Future of Design)

2025-08-14 スイス連邦工科大学ローザンヌ校 (EPFL)

スイス連邦工科大学ローザンヌ校(EPFL)の研究チームは、平面材料から複雑な3次元曲面構造を作る新手法「C-Tubes」を開発した。帯状の展開可能(developable)パーツを切り出し、曲げて接続することで、曲がり・ねじれ・ループを含む閉管構造を構築。剛性が高く軽量で、家具や建築など幅広い応用が可能。設計はアルゴリズムが理想形状を物理的に実現可能な構造へ変換し、幾何解析と数値最適化により組立性と精度を保証する。従来の試作回数を減らし、廃材削減や材料効率化による持続可能性も向上。すでに椅子や照明の試作品が制作され、将来的には建築ドームや車両、船体などへの応用が期待される。本成果はACM SIGGRAPH 2025で発表され、優秀論文賞を受賞した。

未来のデザインを変える優雅な数学(Elegant Mathematics Bending the Future of Design)C-Tube mold casting. 2025 EPFL – CC-BY-SA 4.0

<関連情報>

C-チューブ:展開可能なストリップから構成される管状構造物の設計と最適化 C-Tubes: Design and Optimization of Tubular Structures Composed of Developable Strips

Michele Vidulis, Klara Mundilova, Quentin Becker, Florin Isvoranu, Mark Pauly
ACM Transactions on Graphics (TOG)  Published: 27 July 2025
DOI:https://doi.org/10.1145/3730933

Abstract

We introduce C-tubes, 3D tubular structures composed of developable surface strips. C-tubes can be understood as a generalization of Monge surfaces—a special class of sweep surfaces—towards the recently introduced conenets. This observation allows formulating a constructive algorithm to create tubular structures that ensures developability of the constituent surfaces, while significantly broadening the design space. Our novel form-finding tool enables design exploration by solving for the input variables of the constructive algorithm so that the C-tube best conforms to user-specified objectives. We discuss several case studies that illustrate the versatility of our approach for the design and fabrication of complex structures, with applications in architecture, furniture, and lighting design.

0101機械設計
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