京都工芸繊維大学KYOTO Design Labでは、KYOTO Design Lab10周年を記念し、5つの連続シンポジウムを開催しています。「Designing Possible Futures」をスローガンに、次世代の都市・デザイン・建築の学問的拠点として、そのありうべき未来について議論を深めていきます。
2024年3月8日に開催された第4回目となるシンポジウムのテーマは、「アダプティブデザイン」。当日おこなわれた7名による講演とディスカッションについて、そのエッセンスをお届けします。
オルタナティブな未来へ:木質材料の新しいデザイン・加工・組立システム
未曾有の社会及び気候変動に直面し、近代主義的な価値観は今まさに転換を迫られている。同じ品質のものを素早く大量に供給することから、カスタマイズされた製品をその都度適切な量だけ流通させることへと、社会の関心は移行しつつある。このような関心に対応するため、近年のデジタル技術を活用したオルタナティブな木質材料のデザイン・加工・組立システムについて、幅広い視点・立場から議論がおこなわれた。
〚 講演 〛
「Adaptive Design and Assembly System utilizing Reclaimed Timbers」
木内俊克(京都工芸繊維大学 特任准教授)
木内氏は、解体木材をはじめ、販売経路にのらない間伐材などウッドチップや燃料にしかならなかったものに建材用途を与え再生した非規格材の総称としての「Reclaimed Timbers(再生木材)」の活用についてのプロジェクト「アダプティブデザイン&アセンブリシステム」について発表。3Dスキャニングによる一本一本異なる形状をもつ再生木材の計測や、それら複雑な形状をもつ木材を構造物のグリッドに配置するコンピュテ―ショナルな手法の提案と検証、接合部の構造性能の特定など、再生木材を活用するにあたって重要となるデザインシステムを実例に沿って紹介した。また、再生木材の収集と供給の面では、解体、回収、洗浄、乾燥、保管、流通といった物理的な側面のみならず、データ管理が課題になるという指摘や、それぞれ異なる特性を持つ再生木材を構造物として活用するためには3Dスキャンで得られる形状データと、構造強度のデータを共にビッグデータとして蓄積し、マシンラーニングによる強度推定を可能にしていくことの必要性などが語られた。
バルナ・ゲルゲイ・ペーター(京都工芸繊維大学 特任研究員)
マス・カスタマイゼーションやインテリジェントなサプライチェーン、IoTなどが重要視されてきた「インダストリー4.0」から、より人を中心に据えた「インダストリー5.0」へと産業界は移行しつつあると指摘したバルナ氏は、伝統的な大工の道具を紹介したうえで、いまあるものを捨てるのではなく、伝統的な手法とプログラミングや3Dスキャニングといったデジタル技術を融合させていくことの必要性について説明した。またこれらのデジタル技術が伝統的な技術と融合していく為には、それが誰にとっても物理的・技術的にアクセスしやすいものであるだけでなく、経済的にもアクセスしやすいものであることが求められることを指摘した。ツールをいかに組み合わせやすいかたちで組織化し、アダプティブに使っていくかが大切だと語った。
戸村 陽(京都工芸繊維大学 特任研究員)
木内氏、バルナ氏とともにプロジェクトに参加する戸村氏からは、プロジェクトチームで教育プログラムとして実施しているスタジオの将来の展望が提示された。そのひとつが、AR技術を用いた人の手とデジタル技術の融合。たとえば3DモデルをARにより直接空間の中で制作可能にすることで、専門スキルがなくても空間を構想できるようになる。また、直感的にツールを操作できることで、手仕事にそなわるクラフツマンシップをデジタル側に取り込むことができるという。さらに今後はアダプティブシステムデザインの構築によって人とマシン、バーチャルスペースとフィジカルスペースのあいだを繋いでいくことを構想。このイノベーションによってクリエイティブデザインがさらに強化されるものになるはずだと締めくくった。
「 Use of “Ancient Trees” as Circular Economy Practice」
山上浩明(株式会社山翠舎 代表取締役社長)
古民家再生、古木の解体/回収/流通から、古木による建築の設計施工にわたるまでの取り組みのリーディングカンパニーとして知られる山翠舎(さんすいしゃ)の山上氏は、山翠舎におけるこれらの取り組みについて「サーキュラーエコノミー」と「アップサイクル」をキーワードにして解説。「古い木を活用していくには人間の手仕事、職人の技が必要不可欠」と述べたうえで、手仕事を核としながらも、積極的にデジタル技術活用を組み合わせたプロダクト製作の事例を紹介した。また、今後は古木の管理や3Dスキャニングの高速化・効率化、将来的にはロボットアームを使った加工の手仕事との融合などを京都工芸繊維大学と共同研究する予定であるとし、歴史と伝統を受け継ぎながら新たな価値を創出していくこと、そして地域に根付いた循環型社会を実践するリーダーとして邁進していきたいと抱負を語った。
「Assembly and Fabrication of Double-Curved Panel Structures
Using Japanese Wood Joints Created with Desktop 3D Printers」
厚見 慶(筑波大学 博士研究員 兼 三菱地所設計)
厚見氏は、3Dプリント技術と伝統的な木工継手仕口の技術を組み合わせて共同設計した「TSUGINOTE TEA HOUSE」について解説をおこなった。「TSUGINOTE TEA HOUSE」で目指したのは、設備投資を要する大規模なプリンターで大きな構造物を出力するという発想ではなく、デスクトップ3Dプリンターで印刷できる小さなモジュールの組合せで大きな構造をいかにつくれるのか、日本の木の指物を曲面パネル構造に応用するとどうなるのか、ということ。最終的には1000個以上のピースをデスクトップ3Dプリンターで製作、継手と仕口を曲面パネル形状に対応した形で適用することで分解・移設を可能とし、木質フィラメントを使用することで環境にも配慮した。今後このシステムを住宅建築にも応用する取り組みが始まっているが、「3Dプリンティングのパネルを持ち運び、好きな場所で組み立てて生活できる」という将来的なビジョンも明かされた。
「 Discrete automation with timber building blocks」
ジル・レツィン
(co-founder and CTO/ChiefArchitect,Automated Architecture ltd.)
床にも壁にも適用できるレゴのような木質ブロックを建設単位とし、そのブロックをロボットにより組み立てるマイクロファクトリーを、小規模だが分散的に配置したネットワークをつくることで、既存の木造建築と比較して圧倒的な建設スピード、コスト削減、持続可能性の実現を提案している「Automated Architecture」(AUAR)。AUARではロボットやロボットセルのためのソフトウェアを既存のビルダーに提供し、技術ライセンス契約によるコラボレーションで事業を展開している。「建築というのは誰にとっても手に届くものでなければならない。すなわち大量につくれる建築物でなければなりません」と話す共同創業者兼CTOのジル氏は、「ロボットやAIを使うことの鍵となるのはデザインから建築まですべてやるということ。私たちの会社名は『Automated Architecture』ですが、これは『Design To Architecture』と言ってもいいかもしれない」とし、今後はロボットセルの活用により、地域の特性に応じた住宅づくりの環境をロボット自身が整備し、さらには都市やコミュニティの自律的な形成につなげていくビジョンを示した。
「Large-scale Timber Construction:
State-of-the-art Digital Design and Digital Fabrication」
呉 明珊(京都工芸繊維大学 特任准教授)
建物環境における複雑なシステムをいかに解決するのか、人を中心に据えた社会をどのようにつくっていくのかについて研究を進める呉氏。産業界のデジタル化の遅れ、生産性の低さの理由について呉氏は「細分化」を原因に挙げ、「どのようにマテリアルを動かしプロジェクトを進行するかということだけではなく、他の分野といかに統合・融合していくのかが重要」と指摘。インテグレーテッド・プロジェクト・デリバリーなどのプロジェクトモデルを紹介した。また、デジタル化が遅れる建築業界の大規模なロボティクスの実現のためには自動車業界や製造業界からの学びが必要であることや、リーンシックスシグマの重要性が語られた。
〚 ディスカッション 〛
アダプティブデザイン
7名による講演のあとには、木内氏が進行を務めるかたちで締めくくりのパネルディスカッションを実施。それぞれの登壇者の講演で考えたこと、さらにアダプティブデザインの社会的な実装に向けて必要と考えられる視点が多角的に議論された。そのディスカッションの模様を、編集・抜粋して一部紹介する。
厚見:本日取り上げられたプロジェクトに共通して大事だと感じられたのは、やはりどうビジネスを考えるかということでした。たとえば再生木材は2つとして同じものはなく、その構造や製品の質をコントロールするのが難しい。これを市場にスケールアップしていくときに、どうやって質をコントロールするのか、どう定義するのかが非常に重要になってきます。たとえば、どのように処理をするのか、どのように加工するのか。定義が可能になったとして、では異質なエレメントにおいてそれらをどう制御可能な範囲で担保するのか……といったように、必要なアクションを定めていく必要があります。
山上:ビジネスが大切だというお話は、そのとおりですね。今日、私が伝えたかったことも、どうやって価値をつくり出すか、ということです。コストダウン以上に、どれだけビジネスの対象となる古民家や古材の単価を押し上げる価値をつくることができるのか。みなさんのお話を伺って、今後業界全体がどういうところに向かっていくのか、いろいろな考え方を得ることができ、とても勉強になりました。
戸村:建築家として興味深かったのは、インダストリー5.0、それからカスタマイゼーションやフレキシビリティの話です。たとえば山上さんのケースでは、設計が素材そのものを起点に考えられている。ジルさんのケースはユニットデザインを採用し、それを地元の産業基盤に埋め込んでいくかたちで構成されている。少し時代をさかのぼれば、設計も大工さんなどつくる人たちが直接的に担っていたわけで、そうした状況にいま戻りつつあるのかなと感じました。将来どうなっていくのかも興味があるところです。
バルナ:たんに自動化やデジタルツールを使うということだけではなく、新しい質を生み出していくということが重要だと感じました。自動化やデジタルツールを用いることで、設計やつくり手といった枠を越えたそれぞれの役割を果たす人々が、より大きな自由度を手に入れることができると思います。建築だけではなくどの分野でも言えることだと思います。山上さんもおっしゃったように、社会のなかで新たな枠組みをつくっていくことができればと思いました。
呉:コストが高すぎてうまくいかないことがあるように、ビジネスが成り立つかどうかは非常に重要なことだと思います。たとえば、すべてのコストに関わるサプライチェーンがどうなっているのか考えることも重要ですし、どのようにさまざまなステークホルダーと協働して実現に動くかということも重要です。今日のシンポジウムでは、多様な分野の人が集まり、建築業界の将来について話し合うことができたことが良かったです。
ジル:産業界を考えるうえで大切なことは、イノベーターと技術のスタートアップがつねに協力することです。協力することで技術による力を与えることができるからです。たとえば、ごく初期の段階でテックインダストリーからフィードバックを得ながらプロジェクトを進めていく。コントラクターやエンジニア、建築家、皆が一緒になって進めていくことが大切だと考えます。
私の最終目標は、革新的な製造プロセスをつくることにあります。同時に、既存のものもすべて活用したい。システムというのは、拡張しようと思うのであればオープンであることと、コンパティビリティの両方が必要になります。そしてすでにマーケットに存在する既存のものに適用できるものでなければならないと思います。
木内:デザインするシステムがオープンであること、また既存の別のシステムに対しても接続性があることは、そのままアダブティブ=適合的であることの定義に重なってきますね。本日はありがとうございました。
サムネイル画像:「Adaptive Design and Assembly System Utilizing Reclaimed Timbers (木内俊克、Gergely Peter Barna、岩見遙果、戸村陽、近藤誠之介、西村穏、2024)(c) Yosuke Ohtake」
At Kyoto Institute of Technology’s KYOTO Design Lab, we are hosting a series of five consecutive symposiums to commemorate the 10th anniversary of KYOTO Design Lab. Guided by the slogan “Designing Possible Futures,” we delve into discussions about our potential future as an academic hub for the next generation in the fields of urban planning, design, and architecture.
In March 8th, 2024, we celebrated the inauguration of this series with the Fourth symposium, titled “Adaptive Design” held . We are now delighted to share the crux of these discussions.
Toward an Alternative Future: New Systems for the Design, Processing, and Assembly of Wood Materials
In the face of unprecedented social and climate change, the values of modernism are now being called into question. Society’s focus is shifting—from the rapid, mass production of identical goods to the timely distribution of customized products in appropriate quantities. In response to this shift, this symposium explored alternative systems for the design, processing, and assembly of wood materials, leveraging recent advances in digital technologies. Discussions were held from a wide range of perspectives and professional backgrounds.
Lecture
Adaptive Design and Assembly System Utilizing Reclaimed Timbers
Toshikatsu Kiuchi (Associate Professor, Kyoto Institute of Technology)
Prof. Kiuchi presented his project, “Adaptive Design & Assembly System,” which explores the architectural potential of reclaimed timbers—a term he uses to describe non-standard wood materials repurposed from sources such as dismantled structures and thinned wood. These materials are typically excluded from commercial distribution and often reduced to wood chips or fuel.
He introduced a comprehensive design system for utilizing these irregular materials, illustrated through practical case studies. This included the use of 3D scanning to capture the unique form of each timber, computational techniques for integrating irregular elements into architectural grids, and structural analysis of joinery systems. Together, these approaches suggest new possibilities for incorporating non-standard wood into contemporary construction.
Prof. Kiuchi also addressed the challenges involved in sourcing and distributing reclaimed timbers. Beyond the physical processes—dismantling, collection, cleaning, drying, storage, and transport—he emphasized the importance of data management. To fully harness the diverse characteristics of reclaimed wood, it is essential to compile both shape data from 3D scans and structural strength data into a unified dataset. He pointed to the potential of machine learning to estimate material strength, paving the way for a more reliable and efficient application of reclaimed timbers in architectural practice.
Gergely Péter Barna (Project Researcher, Kyoto Institute of Technology)
Dr. Gergely Péter Barna noted that the industrial world is gradually shifting from “Industry 4.0”—which emphasized mass customization, intelligent supply chains, and the Internet of Things—toward “Industry 5.0,” a model that places greater emphasis on human-centered approaches.
Introducing traditional carpentry tools, he emphasized the importance of not discarding existing methods, but rather integrating time-honored craftsmanship with digital technologies such as programming and 3D scanning. For this integration to succeed, Barna stressed that such tools must be not only physically and technically accessible to all, but also economically viable.
He concluded by underscoring the importance of organizing tools in ways that allow for flexible combinations, enabling their adaptive use across both traditional and modern practices.
Yo Tomura (Visiting Researcher, Kyoto Institute of Technology)
Alongside Kiuchi and Barna, Tomura shared the future vision of the studio as part of the project team’s educational program. One key innovation he highlighted was the fusion of human hands and digital technology through AR. By enabling the creation of 3D models directly in space via AR, individuals without specialized skills could still conceptualize spatial designs. Additionally, the intuitive manipulation of tools would allow the craftsmanship inherent in manual work to be seamlessly integrated into the digital realm. Looking to the future, Tomura envisioned the development of adaptive system designs that would connect humans with machines, as well as virtual and physical spaces. He concluded by emphasizing that this innovation would greatly enhance and empower creative design.
Use of “Ancient Trees” as Circular Economy Practice
Hiroaki Yamagami (President & CEO, Sansuisha)
Hiroaki Yamagami, president of Sansuisha—a leading company in the restoration of traditional Japanese houses and in the dismantling, collection, distribution, and architectural use of reclaimed timber—explained the company’s initiatives using the key concepts of “circular economy” and “upcycling.” He stated that “human handiwork and the skills of craftsmen are essential for utilizing old wood,” and introduced examples of product development that, while centered on handcraft, actively incorporate digital technologies.
He also noted plans for future collaborative research with Kyoto Institute of Technology, aiming to improve the management of reclaimed wood and enhance the speed and efficiency of 3D scanning, as well as to explore the potential integration of robotic arms with handcrafted processes. He expressed his aspiration to create new value while inheriting history and tradition, and to continue advancing as a leader in realizing a regionally rooted circular society.
Assembly and Fabrication of Double-Curved Panel Structures Using Japanese Wood Joints Created with Desktop 3D Printers
Kei Atsumi (Postdoctoral Researcher, University of Tsukuba / Mitsubishi Jisho Design)
Dr. Kei Atsumi presented the TSUGINOTE TEA HOUSE, a project co-designed by combining 3D printing technology with traditional Japanese woodworking joints. Rather than relying on large-scale printers that require significant capital investment, the project explored how a large structure could be assembled from small modules produced with desktop 3D printers. It also examined how Japanese joinery techniques could be applied to double-curved panel structures.
In total, over 1,000 individual pieces were fabricated using desktop 3D printers. By adapting traditional joinery to accommodate curved panel geometries, the structure was designed to be disassembled and relocated. The use of wood-based filament further emphasized the project’s environmental consideration.
Dr. Atsumi noted that efforts are already underway to apply this system to residential construction. He also shared a long-term vision in which people might transport 3D-printed panels and assemble them anywhere.
Discrete Automation with Timber Building Blocks
Gilles Retsin (Co-founder and CTO / Chief Architect, Automated Architecture Ltd.)
Automated Architecture (AUAR) proposes a construction system using LEGO-like timber building blocks that can be applied to both floors and walls. These blocks are assembled by robots in small-scale, distributed micro-factories. By building a network of such decentralized facilities, AUAR aims to achieve significantly faster construction, lower costs, and greater sustainability compared to conventional timber construction methods.
AUAR provides software for robots and robotic cells to existing builders and expands its business through collaborative technology licensing agreements. Co-founder and CTO Gilles Retsin stated, “Architecture must be something that is accessible to everyone—in other words, it must be something that can be produced in large quantities.” He went on to say, “The key to using robotics and AI is to manage everything from design to construction. While our company is called Automated Architecture, it might as well be called Design to Architecture.”
Looking ahead, he outlined a vision in which robotic cells create housing environments adapted to the characteristics of each region, ultimately contributing to the autonomous formation of cities and communities.
Large-scale Timber Construction: State-of-the-art Digital Design and Digital Fabrication
Ming-Shan Ng (Specially Appointed Associate Professor, Kyoto Institute of Technology)
Prof. Ming-Shan Ng, whose research focuses on solving complex systems within the built environment and creating human-centered societies, addressed the slow pace of digitalization and low productivity in the architecture industry. She identified fragmentation as a fundamental cause, stressing that the key issue is not just how materials are managed or projects are executed, but how to foster integration and collaboration across different disciplines. As part of this, she introduced project models such as Integrated Project Delivery (IPD). She introduced project delivery models such as Integrated Project Delivery (IPD), and emphasized that realizing large-scale robotics in the construction industry—where digital transformation continues to lag—requires learning from the automotive and manufacturing sectors. She also highlighted the importance of Lean Six Sigma in driving efficiency and innovation.
Discussion
Adaptive Design
Following the seven presentations, a concluding panel discussion was held, moderated by Prof. Kiuchi. The session offered a multifaceted exchange of ideas, as the speakers reflected on the themes raised in each talk and explored key perspectives necessary for the social implementation of adaptive design. Below is an edited and excerpted selection from the discussion.
Atsumi:
What stood out to me across all the projects presented today was the importance of considering how these ideas translate into business. For instance, when working with reclaimed timber, no two pieces are alike, which makes it extremely difficult to control structural performance or product quality. As we think about scaling this to the market, it becomes crucial to define and manage that quality—how the materials are processed, how they are fabricated. Even if it becomes possible to establish definitions, the question then becomes how to ensure those standards can be maintained within a controllable range when dealing with heterogeneous elements. In that sense, it’s essential to determine the specific actions required to achieve that.
Yamagami:
Yes, I completely agree with the point about the importance of business. What I really wanted to convey today was the question of how we create value. More than just cutting costs, the key is how much value we can generate to raise the unit price of the traditional houses and reclaimed timber we work with as business assets. Listening to everyone’s talks today gave me a range of perspectives on where the industry as a whole might be heading. It was truly enlightening.
Tomura:
What I found particularly interesting as an architect was the discussion around Industry 5.0, as well as customization and flexibility. For example, in Mr. Yamagami’s case, the design process starts from the material itself. In Jill’s case, unit-based design is used and integrated into the local industrial infrastructure. If we look back a bit in time, design used to be handled directly by the builders themselves, like carpenters—and it feels like we may be returning to that kind of situation. I’m also very curious to see how things will evolve in the future.
Barna:
What struck me as important was not simply the use of automation or digital tools, but the creation of new kinds of quality. I believe that by using automation and digital technologies, individuals involved in different roles—whether in design or making—can gain greater freedom beyond conventional boundaries. This isn’t something limited to architecture; it applies to many fields. As Mr. Yamagami also mentioned, I hope we can build new frameworks within society through these approaches.
Ng:
As we’ve seen with projects that fail due to high costs, I believe the viability of a business is absolutely critical. For example, it’s important to consider how the entire supply chain contributes to overall cost, as well as how we collaborate with various stakeholders to bring ideas to life. What I found valuable about today’s symposium was that it brought together people from diverse fields to discuss the future of the architecture industry.
Gilles:
What’s essential when thinking about the industry is that innovators and tech startups must always collaborate. It’s through collaboration that we can truly empower technology. For example, progressing a project from a very early stage while receiving feedback from the tech industry can be highly effective. I believe it’s crucial for contractors, engineers, and architects to move forward together as one team.
My ultimate goal is to create an innovative manufacturing process. At the same time, I want to make full use of what already exists. For a system to scale, it must be both open and compatible. It also needs to be applicable to existing elements already present in the market.
Kiuchi:
The idea that the design system should be open and interoperable with existing systems directly aligns with the very definition of being adaptive. Thank you all for a stimulating discussion today.
Thumbnail image:「Adaptive Design and Assembly System Utilizing Reclaimed Timbers (Toshikatsu Kiuchi、Gergely Peter Barna、Haruka Iwami、Yo Tomura、Seinosuke Kondo、Yasuki Nishimura、2024)(c) Yosuke Ohtake」