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モノの機能を自在に設計可能な社会を実現する

WHAT WE DO
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モノの機能を自在に設計可能な社会を実現する
Lead A World That Directly Designs Product Properties

Nature Architects™はメタマテリアル*を活用することで従来の製品設計を革新する設計アルゴリズム「DFM」を開発する東京大学発ベンチャーです。

DFM(Direct Functional Modeling™)とはメタマテリアルを用いて製品に必要となる部材ごとの機能をを自在に設計し図面を生成する設計アルゴリズムです。例えばDFMによって固さ(柔らかさ)を高いレベルで制御することにより、固い部材に振動吸収機能を埋め込むなど、これまでに実現できなかった新しい機能をパーツに付与することができます。さらに、フレームや稼働部などの部材ごとに必要な様々な機能を分けることなく一体で設計・製造することが可能になります。

DFMの適用範囲は、ロボティクス、自動車、航空宇宙など動きを明示的に扱う最終製品はもとより、レバー、スイッチ、ファン、バネなどの部材も対象となります。Nature Architectsは、新しい設計・製造・加工方法を志向する企業と共同で製品開発を行うことで、DFMを活用した高付加価値なプロダクトを世に生み出すことを目指します。

* メタマテリアル:ハニカム構造など、人工的な構造によって素材を超える特性(弾力、変形など)を付与されたもののこと。可動部などの機構的な動きを弾性変形によって生み出す構造(コンプライアントメカニズム)なども含む

Nature Architects™ is a company that develops “DFM”, a design algorithm that revolutionizes conventional product design with metamaterials*.

DFM (Direct Functional Modeling™) is a design algorithm that uses metamaterials to freely design the properties of each product component and to generate drawings. DFM is able to add new properties to product parts that have not been possible before. By using DFM to control rigidity (softness) at a high level, for example, it is possible to embed a vibration-absorbing function in a hard material. Furthermore, the various properties required for each component, such as frame and operating parts, can be designed and manufactured as a single unit without having to separate them.

The application of DFM is not only for end products that explicitly deal with motion, such as robotics, automotive, and aerospace, but also for components such as levers, switches, fans, springs, etc. Nature Architects is working with companies that are interested in new design, manufacturing, and processing methods to develop products.

* [Metamaterials]: Artificial structures, such as honeycomb structures, that have properties (elasticity, deformation, etc.) that exceed those of the material. It also includes structures that use elastic deformation to generate mechanical movement in moving parts (compliant mechanisms).

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PROJECTS & RESEARCH
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DFMを活用した製品開発
Product Development Using DFM

車、飛行機、建築物、家具やロボティクスなど、現在のモノづくりでは様々な部材を個別に選定・加工し、それらを最終製品として組み立てることで製品設計がなされています。その理由は、最終製品はパーツごとに機能要件が異なり、同一の機能要件を持つパーツを「部材」として切り出し、それぞれの部材で適切な加工が必要になるからです。例えば、ロボットアームを製造する場合では、アームフレーム部に軽量かつ高剛性な機能を可動部には特定の方向にのみ動作する機能など、部材を個別に選定・加工した上で最終製品の組み立てを行う必要があります。

一方、メタマテリアルを活用することで「材料が持つ固有の機能を横断する新たな機能」を生み出すことができます。これにより複数の材料を組み合わせて製品を設計するのではなく、一つの材料に複数の機能を埋め込み、大幅に組立工程を削減した製品を設計することができます。また、近年欧米を中心としてイノベーションが加速している3Dプリンタ(Additive Manufacturing)を生産工程に導入することで、メタマテリアルの持つ価値を最大限活用することができるようになります。

Nature Architectsでは様々なクライアントと密に連隊し製品開発を行うことで、DFMを活用した高い付加価値のプロダクトを世に生み出していくことを目指します。

In today's manufacturing process, such as cars, airplanes, buildings, furniture, and robotics, products are designed by selecting and processing various components individually and assembling them into a final product. The reason for this is that each part of the final product has different functional requirements, and parts with the same functional requirements need to be cut out as "components" and processed appropriately for each component. For example, in the case of manufacturing a robot arm, it is necessary to select and process each component individually before assembling the final product, to provide a lightweight and highly rigid function for the arm frame and a function to move only in a specific direction for the moving parts.

Metamaterials, on the other hand, can be used to create new properties that expand the inherent properties of materials. This makes it possible to design products with multiple properties embedded in a single material and significantly reduce the assembly process, instead of designing products by combining multiple materials. In addition, by introducing 3D printers (additive manufacturing facilities), which has been accelerating innovation in recent years especially in Europe and the United States, into the production process, it will be possible to take full advantage of the value of metamaterials.

By working closely with various clients to develop products, Nature Architects aims to create high value-added products that utilize DFM.

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ABOUT COMPANY
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