東京スカイツリータウンで2021年7月15日から行われていた科学博。様々なステージに別れていて、宇宙関係や深海関係そしてSociety5.0のブースがありました。宇宙の広さ、深海の奥深さを思い知らされました。近未来の展示では、様々なロボットが出迎えてくれました。そして空飛ぶ車、最新機能の靴、臭覚を感じられる災害用ドローン、水を繰り返し使えたりスマホの除菌をしてくれる「WOTA」などがありました。最後には次世代の水素エネルギーの紹介もありました。新しい視点の発見や未来への期待、自分なりに考えたこれからの問題点などの様々なインプットがあり、とても良い刺激を受けました。

持ち運び用の扇風機を参考にしながら設計を始めました。ドーム状の枠の中にダイナモ発電機を入れてその外に風力や水力で回るプロペラを設置して発電できるようにしようと考えました。取手の部分も作ろうと考えて、取手には循環型社会に貢献できる木を採用しました。そのためコーナンに行って必要なものを買い出しに行きました。材木やノギスやネジなどを買いました。

ドーム型の外枠はダイナモ発電機の円形の直径をノギスで測りモデリングしました。初めは真ん中に開ける穴が小さく、上手くダイナモ発電機の回る部分がはまらなかったため、穴を大きくしてもう一度モデリングをやり直しました。その結果上手くはめることができました。

ドーム型の外枠が完成しダイナモ発電機もうまくはまったので良かったと思っていました。しかしそもそもの設計が間違っていたことに気がつきました。私が回そうと考えていたところは電気回路に接続する部分も回してしまう設計だったのです。これでは電気回路との接続ができないと分かり、新しい設計が必要になりました。

第一形態の失敗を参考にして第二形態を設計しました。

私は設計に歯車を使うことにしました。歯車の原理を使えば小さな力を大きくすることが出来るからです。大きい歯車をダイナモ発電機の外枠につけ、風力や水力で回す方に小さな歯車をつけるように設計しました。そうすることでダイナモ発電の回転数は少なくなってしまいますが、小さな力でもダイナモ発電を回すことが可能です。

歯車の設計は非常に困難を極めました。歯と歯の間は歯の長さよりも長めに設計しなければなりません。また歯を一定間隔に配置していかなければならないため少しの誤差も出せないのです。私は円の直径から円周を求めて歯車を設計しようとしましたがどうしても誤差が出てしまいます。そこで長さではなく角度に注目して設計したところ誤差なく設計することができました。一度縮小バージョンでプリントし、とてもうまくはまりました。また第一形態で使ったダイナモ発電の円の大きさをそのまま活用して、外枠の歯車が完成しました。また小さな歯車も歯の角度に注目し、その角度を大きくすることでうまく設計し、歯が噛み合う大小の歯車が完成しました。

ここでも難しい課題が出ました。水力や風力で回転させ、それを小さい歯車へと回転を伝える棒のスタンドです。スタンドも一緒に回ってしまってはスタンドの意味がありません。そこで私はハンドスピナーという遊び道具を思い出しました。あの中に入っているベアリングを活用すればスタンドは回転せずにうまく力が歯車へと伝わります。そこでベアリングが入る穴を開けて設計をしました。

水力発電の設計は昔からある水車を参考に設計しました。水の力を最大限に受け止められるように手裏剣のような形の水車を設計しました。水道の蛇口で実験したところとてもよく回転しました。

風力発電の設計も同様に現在使われている風力発電を参考に設計しました。しかし大きな風力発電のモデルは規模が大きいのでもっと小さいもので現在使われているものがないか、探しました。街中などで回っている、風を利用した風力発電があり、規模も似ているので、その形状を参考に設計することにしました。

まず始めにダイナモ発電機のスタンドからプリントを始めました。初めは順調なように見えたのですが時間が経つに連れてどんどん反ってしまいました。スティックのりを塗ってみたり、温度をあげてみましたが少し長く持つだけで反りは解決できませんでした。

反りを解決するために設計を少し変更しました。ステージ面に接している面積を大きくしたのです。そうすることによって反りが本体までいかないと考えました。それでも本体が反ってしまいました。そこで、プリントしている間に本体に追加した補助部分をセロハンテープで止めてしまうことにしたのです。本体以外の補助部分は１ミリの高さとし、とても低く設計しました。補助部分のプリントが終わったらすぐにセロハンで止めて反りを最大限抑えこみました。すると試作と同じような状態で作ることが可能になりました。

今回の反りの問題ですが、たくさんの失敗があったからこそ最終的にうまくいったと言えると思いました。反ってはプリントを止めて改善策を投じ、また反っては止めて改善策を投じ、そして徐々に理想の形に進化していきました。その過程を経るからこそ、結果的にいいものが生まれるのだと感じました。