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ABOUT “DFM”
ABOUT “DFM”

DFM(Direct Functional Modeling™)とは何か?
Direct Functional Modeling™

DFM(Direct Functional Modeling™)とは、「ユーザーが求める機能から逆算してプロダクトの形状を決定する」ための設計アルゴリズム群を総称したものになります。DFMでは1)メタマテリアル単位構造の自動生成アルゴリズム、および2)抽出されたメタマテリアル単位構造を外形形状への割当てアルゴリズムの2つを活用することで、通常のプロダクト開発では困難な、「機能から形状を逆算する」というプロセスを実現します。

DFM (Direct Functional Modeling™) is a generic term for a group of design algorithms that determine the shape of a product by calculating backwards from the properties required by the user. DFM has two strands of algorithms: 1) an algorithm for automatically generating metamaterial unit structures, and 2) an algorithm for assigning the extracted metamaterial unit structures to external shapes, in order to achieve the process of calculating shapes backward from functions, which is difficult in ordinary product development.

DFMの流れ
Process of DFM

構造の自動生成
Automatically Generate Unit Structures

ラティスやコンプライアント・メカニズムと呼ばれるメタマテリアル単位構造は、その単位構造として、剛性などの物性を持ちます。DFMではあらかじめ数多くのメタマテリアル単位構造を生成しておき、その構造が持つ機能を解析します。

Metamaterial unit structures, called lattices or compliant mechanisms, have physical properties such as rigidity as the unit structure. the DFM generates a large number of metamaterial unit structures in advance and analyzes their functions.

構造の割当て
Assign Selected Structure to External Shape

ユーザーがマクロ形状において求める機能を実現するように各セルにおいて適切なメタマテリアル単位構造を自動で割り当てることができます。

Users can automatically assign the appropriate metamaterial unit structure in each cell to achieve the properties that users want in the macro shape.

DFM's Value Proposition
DFM's Value Proposition

DFMにより実現できる新しいプロダクト価値
Values That DFM Brings

DFMを活用することで、従来のものづくりでは実現することが困難であった様々な機能を追加することができます。従来は単純な剛体として考えていた部材に対して振動や騒音を吸収する機能を付与したり、従来では部品間のあそびが出てしまう可動部位に対して一体で精密な挙動を実現することができます。

DFM can be used to add a variety of properties that are difficult to achieve in conventional manufacturing. For example, DFM is able to add some properties to absorb vibration/noise to components that were conventionally thought of as simple rigid bodies, and to realize integrated and precise behavior for moving parts that would otherwise be out of alignment.

プロダクト価値の例
Examples of DFM’s Value

振動制御
Vibration Control

DFMによって特定の周波数帯の振動を抑制または増幅する構造を生み出すことができます。こうした構造を活用することで防振や振動による騒音の静音化、ハプティックデバイスの共振防止・振動の先鋭化などを達成することができます。こうした振動制御技術は従来製品の課題を解決するだけでなく、振動を取り入れた新たな製品開発をサポートします。

By DFM, we can create some structures that suppress or amplify vibrations in a specific frequency range. These structures can be used for vibration isolation, quieting noise caused by vibration, and preventing resonance and sharpening vibration in haptic devices. These vibration control technologies not only solve the problems of conventional products, but also support the development of new products that incorporate vibration.

精密・微細挙動
Precision And Microscopic Behavior

DFMによってヒンジなどの稼働部品を一体構造の弾性を伴う変形で生み出すことができます。こうした組み立て不要の一体構造は部品間の”あそび”がなくヒンジなど従来の稼働部品よりも精密な挙動を達成できます。また、それらはMEMSなど組み立てが困難な極小スケールの精密挙動の制御に応用することができます。

DFM enables the creation of moving parts such as hinges with the elastic deformation of an integral structure. Such a one-piece structure, which does not require assembly, can achieve more precise behavior than conventional moving parts such as hinges, because there is no "gap" between parts. They can also be applied to control the precise behavior of very small scales that are difficult to assemble, such as MEMS.

人体への高い変形追従性
High Deformation-Following Ability to The Human Body

DFMによって既存の材料では達成困難な高い変形の追従性を生み出すことができます。こうした構造を用いることで緩衝材やクッション、グリッパーなどの追従性を向上させ、荷重による人への負荷を効率よく分散させることができます。また、DFMによって特定の狙った形状にのみ変形する構造を用いれば人体にフィットしつつ正しい姿勢制御を促すなど、既存の部材ではそもそも達成できなかった新たな機能を製品に付与することができます。

It is possible that we add a high deformation-following ability that is difficult to achieve with existing materials. This structure can be used to improve the followability of cushioning materials, cushions, grippers, etc., and to efficiently distribute the load on the human body. Also, by using a structure that deforms only to a specific target shape through DFM, it is possible to add new functions to products that could not be achieved with existing materials, such as promoting correct posture control while fitting the human body.

デザイン自由度の拡張
Expansion of Design Freedom

DFMによる統合的な機能設計は部材の加工・組み立てを前提とする従来の設計思想とは根本的に異なります。既存の加工・組み立てから解放されたDFMの設計は新たな機能を製品に埋め込むだけではなく、これまでは製造が困難であった複雑な形状の造形など、意匠設計の自由度を製造性を考慮した上で拡張することができます。

The integrated functional design of DFM is fundamentally different from the conventional design concept that assumes the processing and assembly of components. DFM design, which is free from existing processing and assembly, not only embeds new functions into products, but also expands the degree of freedom in design, such as modeling complex shapes that were previously difficult to manufacture, while taking manufacturability into consideration.