自然に学ぶ研究事例

テンセグリティ構造物

上の写真は、実際に制作した曲面屋根。下の５枚の写真は、ピンク色にぬった部分が圧縮材で、引張材にモーターとコントローラをつけて、変形の様子をビデオ撮影し、切り出したもの。左から右に中央の圧縮材が徐々に浮いていき、再び元に戻る様子が見られる。

テンセグリティは、骨格となる圧縮材（パイプ）を引張材（ワイヤ）でつなげた構造物で、非常に軽量でありながら丈夫だという特徴があります。圧縮材同士が接していないという構造から、近年、動物の骨格と筋肉の関係がテンセグリティであるという研究（バイオテンセグリティ）が発表されて注目されています。たとえば関節は、軟骨を挟んで骨格が接することなくつながっており、そのまわりに筋肉がついているために、自由に曲げ伸ばしができるのです。この生体のメカニズムに着目し、動く建築物をつくろうという研究が行われています。

モニュメントなどの芸術作品に多く用いられてきましたが、部材を極限まで減らして構造を維持するために設計や制作が難しいというのが課題でした。そこで、３本の圧縮材を引張材でつないだ三角形型の小ユニットをつくり、それを面的につなげていくことで、大規模な構造物をつくるという手法が開発されたのです。独自のソフトを利用したコンピュータ・シュミレーションにより、設計から制作までのワークフローを構築し、実際に大規模な曲面屋根をつくる実証実験も行われました。

現在、引張材にモーターとコントローラをつけて長さを変化させることで、生体のように柔軟に構造物を変形させる研究が進められています。独自の解析ツールで形状変化をシミュレーションし、模型を制作。予測通りに、構造物が変形することも実証されました。今後は、さまざまな素材に関する研究や、最適なユニットの設計などを行い、構造強度や物理性質などを評価・検証して行く予定です。

たとえば、膜と組み合わせるなど、デザインの可能性は多様にあります。思いのままに動的に膨らんだり、しぼんだりするようなユニークな建築物を実現しようとしているのです。

平沢岳人 教授 千葉大学 大学院工学研究科 制作が難しいものに挑戦するのが楽しい 私たちの研究室では、もともとロボット加工機の開発をメインに行っています。たとえば、宮大工の技術をロボットに移して、伝統的な建築物である五重の棟をつくらせることに成功しています。構造のすべてをモデリングすることで可能にしたのですが、それはテンセグリティの設計にも共通することです。NASAでは、引張材の長さを変えることで、転がりながら移動する可動テンセグリティの探査ロボットの研究を行っているそうです。 テンセグリティの研究は私にとっては、息抜きでもあり、ライフワークでもあります。構造が完成する一歩手前で壊れてしまうこともよくあり、難しい点が多くありますが、難しいことだからこそやり続ける甲斐があります。それらしい絵はいくらでもかけますが、重要なのは、実際にものをつくって検証することです。いつの日か、柔軟に動く建築物をつくりたいと考えています。