あなたもメーカーになれる理由。大量生産への道。

POSTED BY DANNY CHOO On 月 2013/04/01 21:43 JST in ドール

3Dテクノロジーを用いた末永みらい自作ドールの製作方法について2月頃に触れたと思いますが、これも良い機会だと思い、ビニール製ドールの大量生産ラインの導入し方も勉強しようと思いました。今日はソフビドールの大量生産のノウハウを皆さんと共有したいと思います!
グーグル先生には長い間勉強に付き合って貰い、これがその成果です!

手順としては先ずドールの3Dパーツを再出力し、この3Dパーツからシリコン型を取り、それを元に複製品の蝋型を作ります。次には蝋型に銅電鋳を施し、金型を作ります。僕のみらいドールはこの金型で大量生産されます ^o^
本記事では今回僕が試行錯誤を経て学んだ事をシェアし、皆さんも身近なリソースを使って製品を大量生産出来ればと思っています。

製造プロセスの話に移る前に一旦みらいチャンドールをご紹介。名付けて「ミニ・ミライ」。結構いい感じに仕上がってきました ^o^

僕としてはドールの最重要部分は顔。その次に来るのがちゃんとした可動性を備えたセクシーなボディラインです。

ビキニ姿でも映えるよう、おっぱいは胴体の分割線が隠れるようにデザインしました。またこういった関節は脈動感のあるポーズも取れます。

そして背中は今のところこんな感じ。良いお尻です ^o^

ただ、きちんと座れるように設計したらお尻下部の外観が一部犠牲になりました。

ドールのデザインについて前回のおさらいをしますと、ボディは手作業で造型するとなると開発期間が一年近くは掛かる上、修正の必要が出てくれば悲惨な状況になってたかもしれないので全て3Dでやる事になりました。全体を数%だけ縮小または拡大する修正作業など想像をしただけでゾッとします。

今回体の造型に使用したソフトのZBrushは映画、ゲームやアニメ制作等でも使われています。造型や今回肝となるスタイルが良いドールボディの制作にはうってつけです。

下記動画ではトロンやアバターでどの様に使われていたかが分かります。

その後はデータを3D Maxにインポートして様々な修正を加え、全パーツがちゃんとはまり、動くかどうかを確認。

Netfabbでデータの出力の準備。大きさは出力機の種類によりますが、全てのパーツは一定の範囲内に収まらなくてはいけません。

僕らがパーツの出力に使っているのはEnvisiontec Ultraのラピッドプロトタイピングマシン。技術解説は下記動画にて。

次の動画では実際どのようにパーツが出力されているかが詳しく紹介されています。

次のステップは3Dパーツの複製品の蝋型作成に使うシリコン型を出力した3Dパーツを用いて作ります。3Dパーツは初期プロトタイプで「原型」と呼ばれています。

3Dパーツを出力する際は最終製品より6%大きく出力する必要があります。これは蝋型の複製品と金型の作成を経てサイズが収縮するからです。サイズを調整せずに作ると想定していたサイズより6%小さい製品が出来てしまいます。

この収縮こそ手作業ではなく3Dを用いて原型を作った理由の一つです。この手法ならばパーツを実際のサイズで3D出力して現実世界でどのように見えるか確認でき、型を作る時は数字を入力するだけで全てのパーツを6%大きくて出力できます。これは全てが手作業で行われた場合はできません。
勿論、初期プロトタイプを最初から6%大きく作るという手もありますが、修正作業は難しくお金も掛かります

もう一つの教訓として、今回は最終製品をイメージして3Dモデルを作成しましたが、本来なら金型を作る事も想定してパーツをデザインするべきでした。

ここでは目はワックスで埋めてありますが、これなら3Dデータでも出来た筈です。学習も出来た事なので次回3D出力する際は目も埋めるよう気をつけたいです。

この黒い部分は「湯口」と呼ばれていて型にビニールを流し込む為にあります。湯口は特定の角度で造型して設置しないと型の中で「気泡」が溜まり、型から取り外す際にビニール表面に小さな点々の跡が残ってしまいます。

この湯口も同様に気泡を防ぐ為の角度を把握していれば3D造型段階で追加できたものです。

原型の準備が出来たらシリコン型を作ります。先ずは小さな容器に原型を入れてその中にシリコンを流し込みます。シリコンが硬化したらシリコンを切り開き、原型を取り出します。

そしてこれがおっぱいのシリコン型。

真っ二つにした型を縛ってくっ付けて、その中に溶かした蝋を流し込みます。

蝋は硬化後シリコン型から取り出せます。現時点では蝋の複製品の表面はデコボコしているので滑らかにする必要があります。

シリコン型は一個あたり5回まで蝋の複製を作る事が出来、それ以降は質が徐々に劣化していきます。市場に出回っているレジンドールは全てシリコン型から出来ていて、少量生産には使えますが大量生産には向いていません。

おっぱいは擦って(?!)表面を滑らかにすれば、金型作成で使えるようになります。ここで学んだ事は、湯口の場所を想定しておっぱいのプロトタイプをデザインするべきという事でした。今回の場合はビニール段階の後におっぱいの真下に切り込みを入れる必要があり、凄く時間を要しました。

おっぱいの部分は余分なビニールをより簡単に切除できるようデザインをやり直して再出力します。これらは経験していなければ学ぶ事が出来なかったので、お金は無駄になったとは考えていません。
人生において失敗というものはなく、全ては学びに結び付きます。失敗を恐れるという事は学ぶ事を恐れるという事と同義です。

そしてビニールはこの湯口を通して型に流し込まれます。訳が分からなくなってきた場合はそのまま読み続けて以下の写真を見て、また一度記事を読み返して頂ければスッと理解できると思います。

僕はドールを初めて作り始めた頃は混乱しまくりでしたが、行程を実際経験したおかげで詳しくなれました。この新しい知識はドールのみならず他にも色々と応用できます。

初期プロトタイプの蝋の複製品。もう一つ学んだ事は蝋は収縮して伸びるという事です。例えば長いパーツを作る場合は蝋が縦に少し伸びます。みらいちゃんの顔も少し伸びたかもしれませんが塗装用のマスクが出来るまでは分かりません。マスクについては記事の最後辺りで紹介。

3Dパーツの初期プロトタイプは全て湯口付きで複製完了。次は電鋳という手法で金型を作ります。

電鋳においてこの蝋は「マンドレル」と呼ばれています。各マンドレルには湯口回りの窪みに銅線が巻かれ、導電性を持つように黒鉛の塗布がスプレーされます。パーツが全て乾いたら電解槽に浸け、銅がマンドレルの導電性のある表面に付着し始め、表面が原子レベルで再現されます。

蝋のマンドレルには一切傷が付かないよう注意するのが肝要です。傷ついた場合は型、またはビニールの最終製品にも影響が出てきます。

銅の付着物が望ましい厚さになれば、金型の完成です。中の蝋は溶かされ、流し出されます。この金型には次にフレームが溶接され、大量生産の体制が整います。

金型は一般的に1万回まで劣化せずにビニールを引き剥がす事が可能です。
金型からビニールが剥がされる度に型の原子も一緒に剥がれてしまいます。

電鋳プロセスの写真も皆さんに見せたかったのですが、僕が使っている工場は特許技術を使っていたので撮影許可が降りませんでした ><

これが胴体の金型。

電鋳に関しては本を一冊書けるくらいの情報量がありますが、それよりドール製作に時間を費やしたいのであしからず ^^;

金型の天辺はこんな感じ。ビニールはこの穴から流し込まれ、回りのトレーが余分なビニールを受け止めてくれます。

ヘッドの次にボディで重要な部分 ^^; 見た目はあまり良くないですが、ソフビパーツを作る金型はどれもこのような姿をしています。カルチャージャパン第一期のオビツ工場回を見た方は既にご存知かと思います。

これがヘッドのキャップ。ドールにはヘッド内部のアイが交換できるよう取り外し可能なキャップが必要となります。

一つの金型に複数のドールパーツを付ける事も可能です。パーツの厚さが同じものに限りますが、こちらの方がお金の節約になります。例えばヘッドとおっぱい等の厚さや硬さが違うパーツは別々でやる必要があります。

そしてこれが彼女の可愛い足 ^o^

そしていよいよ心躍るみらいちゃんの誕生です!
パーツを作る以下のプロセスは「スラッシュ成型」と呼ばれています。

先ずは原料を型の中に流し込みます。僕達が使っているビニールは市場で出回っている他のソフビ製ドールのと同じ素材なので健康に害を及ぼしません。

原料を金型に流し込む際には気泡が入り込んでしまうので、一旦遠心分離機で30秒程回して除去する必要があります。

それでもなお気泡が頑固に残る場合もあるので力づくで脱泡器で除去します。原料は金型ごとこの機械に入れて中の酸素を完全に取り除きます。小窓からは中でビニールから泡が浮いてくるのが確認でき、動きが無くなれば酸素が抜けたサインです。

猫や犬が間違って入り込んでしまって、誰かが誤ってボタンを押してしまうという事態だけは避けたいですね ><

型は次に180 - 190度に熱せられた油の中に浸けます。ドールパーツの厚みは型を油の中に浸けた時間で決まります。 熱は型を通し、型の内壁に触れている部分からビニールを熱します。

望ましい厚さ(最初は試行錯誤とタイマーで探ります)に達したら原料は大桶に戻され、他のパーツに使われます。

金型は次に冷水に浸けて冷やされます。

以降のプロセスは胴体を中心に見ていきたいと思います。型は次に「整形」または「引き抜き」の為にこのような装置に取り付けられます。

パーツを引き抜いている方はもう何年もこの作業をしているのでタイミングもバッチリ把握しています。引き抜くタイミングが早過ぎるとパーツが伸びてしまい、逆に遅過ぎると硬くなり、型から取れ出せなくなったり破損する場合もあります。

みらいの誕生です!

型には輪っかが取り付けられていて、微細なアングルの違いで引き抜きの質が変わります。

引き抜き直後のパーツは柔らかくて暖かく、手触りが凄く良いです。いつも顔に当てて匂いを嗅ぎます^o^
僕って変態だな。

そしてこれがハンドパーツのうちの一つ。figmaと同様にうちのみらいにもハンドパーツを幾つか本体にお付けします。

みらいの手には長寿、健康と運が高い手相を作りました ^o^

これらは型から初めて引き抜いたもので、一般的に「テストショット」と呼ばれています。テストショットでは型に異常がないか確認し、同時に型の中の異物を取り除きます。
また、油の中に浸ける時間とパーツの厚さを決めて、型の輪っかの角度も調整しなくてはいけません。

最初に引き抜いたパーツは結構良い出来でしたが、気泡を含んだのが幾つか出て来たので輪っかの調整と脱泡器にかける事で解決しました。

この日を随分長い間待ち侘びました ^o^

MyNaviではスラッシュ成型を請け負っている他の工場が紹介されています。読めばこの分野の知識が広がる事に間違い無しです。

みらいのパーツを幾つか手にしてオフィスに戻って来ましたが、やる事はまだ沢山あります。写真に写っている丸い金属の物体は照明付きの虫眼鏡で、これから表面をチェックしていきます。

ちなみにこのドールのソフビパーツは「外皮」と呼ばれています。

その前にパーツの幾つかをクローズアップ。最初は個人的に一番好きなパーツから ^^;

このパーツはおっぱいの下の関節が隠れるようにデザイン。

胴体も中々いい感じに仕上がりました。

ドールの首が何故長いのか不思議に思う方は少なくありません。これはドールに襟のある衣装を着せた時も首がちゃんとあるように見せる工夫です。

そしてこれがふともも。

みらいの可愛い足。

原型である3Dの初期プロトタイプと比べるとこんな感じです。

各パーツに付いている切除しなくてはいけない不必要な部分は「フラッシュ」と呼ばれています。

ビニール製のドールの仕事をやり始めるとヘアドライヤーは欠かせなくなります。おっぱいにはもっと柔らかいビニール素材を使いましたが、綺麗に切り取るには一旦暖める必要があります。

3Dの初期プロトタイプは型になるようにデザインされていなかった為、フラッシュの切り取りに非常に難儀しました。

こういったパーツでは蝋の複製品に窪みを作ったのでフラッシュを切り取るのは簡単でした。

他のドールブランドの一部では湯口は前腕の表に付いていて、フラッシュが切り取られると切断面がドールを見ている人に向くようになり、目立ち易くなっていました。
僕の場合はこの湯口を腕の裏側に付けて切断面が肘関節の裏に隠れるようにしました。

フラッシュを全て除去してみらいちゃんの組立完了!ソフビ状態の彼女をよく見たのは今回が初めてです。ちなみにソフビはドルフィードリーム、オビツ、アゾンややまとVMFシリーズでも使われている素材です。

先程も触れましたが、胴体下部のデザインは犠牲にして座り姿でも映えるようにしました。

左側のIplehouseと右側のDollfie Dreamとの比較。僕のみらいちゃんは他の二人より少し背が高めです。

SQ Labsのドールとの比較。

小さい胸も将来的には出そうと思っています ^^;
皆さんはドールにどのバストサイズを付けたいですか?

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バストは左右に傾ける事ができ、ダイナミックなポーズを可能にします。

開発期間はたったの5ヶ月間というのもあって、彼女の出来映えにはかなり満足しています ><
でもなぜかこんなに焦っているのか分かりますよね?僕はもうこの世にいる時間がそんなに残っていないのです。

改善の余地はまだたくさんあります。消費者にはあまり関係の無い改善点もありますが、効率を上げる為に製造工程の改善は重要です。

おっぱいは柔らかく、胴体はやや硬めです。胴体とふとももをおっぱいと同じ柔らかさで作ろうと思いましたが、体全体が不安定になったので断念。

本来人間の顔は左右非対称なので自分の顔写真を撮り、写真の片面を鏡のように反対側に映し出すと全くの別人に見えてきます。もしくは火星人に見える!これはドールにも同じ事が言えて、コンピューターで生成されたドールの多くに違和感を感じるのはこのせいです。3Dでヘッドを造型する場合、殆どのケースでは片面だけ作り、それを反対側に反転するという手法が使われています。

みらいのおっぱいも左右非対称です ^^;

みらいちゃんはこのように綺麗に座れます。

そして衣装を着せたボディはこんな感じ。おっぱいはDDdy程ではありませんが結構大きいのできつめのDD衣装は少し厳しいかもしれません。

僕らがデザインしたおっぱいのいいところは少しきつめの衣装さえあれば簡単に谷間が出来るという点です ^^;

Valkyrie Gateから買ったこのドレスに関してはおっぱい回りが少しきつめのようですね ><

そして中身が気になるという方もいると思うので公開しちゃいます ^o^

ドールは大好きですが、実際に彼女等とやりとりが出来たらもっと素晴らしくなるのではという考えがありました。スマートフォンとやりとりをしている人達からヒントを得て、アンドロイドベースのOuyaというゲーム機器にも最近触発されました。

アンドロイドは素晴らしいオープンソースのプラットフォームで(僕がAndroidを使い続ける理由はこちらの記事で紹介)、このプラットフォームでゲーム機器を作れる人がいるのなら僕も応用してインタラクティブなドールを作れるのではないかと考えました。

このような経緯を経てSmart Doll Operating System Skeleton V1.0 (SDOSS)が生まれました。

僕のプロフィールレジュメにも書いてありますが、僕は以前ネイチャーという科学雑誌で務めていました。ネイチャー勤務時代にはカーネギーメロン大学ロボティクス研究所で彼らのロボット義肢研究を取材した事があり、そこでは様々な研究者と出会う機会がありました。

ここ5ヶ月間は彼らと一緒にSDOSSを開発していて、漸く試作機一号が完成しました!この機械の利点はパーツが全て秋葉原で揃うという点です。

当然と言えば当然ですが、SDOSSは機械のように動き、人間らしく無いという問題点を抱えていました。みらいちゃんが動く動画は一応録画してありますが、動きはロボット過ぎ、製品に変な印象を与えたくなかったので今回の記事にはアップしませんでした。現在はサーボモータに異なった電圧を流し込み、歯車を幾つか追加するなどしてより自然な動きを目指しています。

ロボティクス研究所には7月にアメリカに訪れる際に訪問する予定で、その頃にはこの問題が解決できればなと思っています。

SDOSSのパーツの殆どは市場を探せば直ぐに見つかるもので、OEMメーカーからバルク品を買う事もできました。市場で既に出回っているパーツを使えば自社でパーツを開発する費用を節約する事ができます。

パーツとそれぞれの機能にクローズアップします。ユニットは幾つものサーボモータとプッシュロッドで構成されていて、サーボコントローラーとアンドロイドボックスで制御されています。
本機には1.5 GHz Quad-Coreプロセッサが搭載されていて、また、現在収録しているUTACOの膨大な量の音声パターンを主に記録する内部メモリも16GB積んでいます。

SDOSSの構造はSolidWorksというCADソフトを使ってデザインしました。SolidWorksはこのような複雑な構造のデザインに必要な衝突検知、クリアランス、干渉認識といった機能を備えています。

また、SolidWorksにはCircuitWorksも付いており、アンドロイドボックスの中身もこれで設計しました。CircuitWorksの紹介は下記ビデオにて。

SolidWorksの全ての検知機能を使い、パーツの動作を確認していきます。

後は3D Maxにインポートしてドールパーツに収まるか確認します。ただ、内部構造と外皮の開発が同時進行していたので、肩の機構を想定より大きく作ってしまう等のミスが発生。一応パーツはドールの中に収まりますが、全てを収める為には肩関節に穴を開ける必要がありました ><

今のロボットのような動きを早いところ修正して、皆さんに動くみらいを是非見て欲しいです!

これが以前皆さんに紹介した3D出力して、紙ヤスリをかけた塗装済みのみらいちゃんです。ヘッドは大量生産用に塗装マスクを作らなければいけなかったので今は手元にありません。塗装マスクは3週間後に出来上がる予定。
塗装マスクは言わばステンシルのようなもので、ドールの顔の上に被せて塗料をスプレーして使われます。顔に6工程の塗料がある場合は6枚のマスクが必要となります。

みらいちゃんのデフォルト衣装となる夏制服はタイ、ウィッグは韓国、そしてドール本体は国内で生産されます。

これは今迄触れて来ませんでしたが、僕のドールは高齢者のドールセラピーという療法にも役立てて欲しいと思っています。予定としてはドールセラピーが行われている高齢者介護施設に幾つか寄付します。

「ミニ・ミライ」外箱の前面には唯々月たすく先生に描いて頂いたみらいのイラストを使用。

100年前の男性とドールのツーショットは以前にもスライドでお見せしましたが、ドールは実際それよりもっと昔の有史以前から人間に親しまれて来ました。バビロニア時代の遺跡からは四肢が可動するドールの破片が見つかったという報告もあります。

紀元前2000年の頃のエジプトの墓場からは陶器人形も発見されています。発掘された最古のドールには粘土、木、布、骨や中には象牙や蝋等の特徴的な材質で作られているものもあります。

紀元前600年からは四肢が可動したり、衣服が着せられているドール等が発見されています。ドール製作が栄え始めたのは16-17世紀頃のヨーロッパで、1800年代に初めてドールの大量生産が行われました。ドールパーツの材料にはパルプ材や紙等が使われていました。

1850年からは蝋人形が人気を集め始め、1900年代からは磁器人形の生産が活発になりました。第二次世界大戦が終わるとドールメーカーはプラスチックを使った人形製作に着手するようになりました。

ドールはずっと昔から存在していましたが、僕が興味を持ち始めたのはドルフィードリームに出会い、セイバードルフィーをお迎えした2008年頃でした。ボークス社のおかげで僕は全く新しい世界を発見する事が出来、世界中の人達と繋がるチャンスを得ました。

ドールは特にボークス、オビツ、アゾン等の企業が作る日本ブランドの50-60cm級ドールが素晴らしいと思っています。日本ブランドのドールがバービーやブライスのように何時しか世界的な人気を博すようになるよう、これからも世界に発信していきたいと思っています。

ただ、残念ながら悪い知らせがあります。資本が底を付いてしまったのでミニ・ミライの大量生産は一旦ここら辺でストップさせます。とは言え、これまで出来た成形3セットは完成させる予定です。

この写真はアマゾンでウェブサイトマネージャーを務めていた頃のオフィスです。僕はアマゾンの初期メンバーだった為、様々なストックオプションを貰う事が出来、それを元に会社を経営してきましたが、今では殆ど残っていません。投資はどの団体からも受け取らず、もえかなとテレビ番組カルチャージャパンから出た利益で経営してきました。
投資家になりえる人達と何人かは話しましたが、彼らは口を揃えて僕が現実的な出口戦略を持っていないと指摘します。投資家は投資を検討する際に、何時投資額が戻って来て、どのくらいの利益が生まれるかを知りたがるのです。

でも彼らの意見は否定はしません。僕はこの会社を将来的に売却して儲ける為に経営しているのではなく、純粋に日本が好きで生涯ずっと日本文化を世界中に発信し続けたくて経営しているので、出口戦略は本当に持っていません。

何故両親から資金援助を請わないのか、という質問を受ける事も多々ありますが、こういう人達には僕は「貴方が両親にお金を要求しているからって皆がそうしている訳じゃない」とよく答えています。

険しい道程を選択してこそ人生です。穏やかな海と荒れた海の2つのルートの選択に迫られたとしたら、正しい答えは明らかに「荒れた海」です。険しいルートを選べば未知なるチャレンジに遭遇し、簡単なルートでは得られない経験をする事ができます。
簡単な道を選んでも学ぶ事など何一つありません。
人生では最も予期していない時にチャレンジが訪れ、厄介事に直面した際に知識と経験が備わっていないとより困難な状況に陥ります。

この写真は僕がイギリスに住んでいた頃に撮ったものです。楽なルートを選択して両親の元で甘える事も出来ましたが、僕は敢えて様々な人生経験ができるルートを選び、やがて日本に移住して大好きな分野で働けるようになりました。
貯金を溜めながら日本料理店でウェイターを長年務めた事もあるので、僅かなお金でも稼ぐ事がいかに大変か身に染みる思いもしました。これを通して学べた事や経験できた事はプライスレスです。

唯々月たすく先生のイラストを元に作られた僕のミニ・ミライ。

さっきも触れましたが、製作途中の成形は完成させて塗装マスクも完成させますが、一稼ぎするまでは僕の夢であるミニ・ミライの大量生産はお預けです。
こんな肝心な時にお金が無くなってしまうのは本当に残念ですが、こういった物事は必ず理由があって起こるものだと人生を通して理解できるようになりました。今すぐ分からなくても必ず後から見えてくる、そういうものです。

更新じゃ!エイプリルフールではないかと思ったユーザーは多かったみたいですね。計画通りや!とほほ。
本当のことはこの記事で明らかにしています ^o^