We propose RelieFab, a rapid prototyping method that produces 2.5D textured surfaces with gradual depth transitions. Conventional rapid prototyping methods using a laser cutter can quickly cut out parts for 3D prototypes, but their surfaces can only be flat and smooth. 3D printing offers detailed textures but is time-consuming. Our method enables the rapid creation of objects with finely detailed gradual-depth 2.5D textured surfaces, distinguishing it from conventional binary engraving using a laser cutter. By applying localized high-density energy from a laser cutter to low thermal conductivity polystyrene foam, the laser cutter can selectively remove only the specifically targeted parts of the surface of the polystyrene foam. We have built a computational model and conducted experiments to determine the appropriate laser parameters to accurately and stably remove the polystyrene foam. By utilizing the appropriate laser parameters derived from this process, we can demonstrate applications, including haptic textures and visual translucency. 

本研究では、深さの変化を伴う2.5Dテクスチャを作成可能なラピッドプロトタイピング手法RelieFabを提案する。従来のレーザーカッターを用いたラピッドプロトタイピング手法では、3Dプロトタイプのための部品を迅速に切り出すことが可能であるが、表面は平坦かつ滑らかなものに限定される。一方、3Dプリンティングでは精緻なテクスチャ表現が可能であるが、時間を要する。提案手法は、従来のレーザーカッターによる二値的な彫刻とは異なり、細かな深さのグラデーションを持つ2.5Dテクスチャ表面を迅速に作成できる。熱伝導率の低い発泡ポリスチレンに対してレーザーカッターから高密度のエネルギーを局所的に照射することで、狙った部分のみを選択的に除去することが可能である。本研究では、発泡ポリスチレンを正確かつ安定に除去するための適切なレーザーパラメータを導出するために、計算モデルを構築し、実験を行った。この過程で得られたパラメータを用いることで、触覚的なテクスチャや視覚的な透過性を利用した応用を実現する。

Publication  

Ayaka Ishii and Kentaro Yasu. 2025. RelieFab: Gradual-Depth 2.5D Texture Prototyping using a Laser Cutter. In Proceedings of the 2025 Conference on Creativity and Cognition (C&C '25). ACM, New York, NY, USA, pp 320–329 [doi] 

Ayaka Ishii and Kentaro Yasu. 2024. RelieFoam: Rapid Prototyping of 2.5D Texture using Laser Cutter. In Adjunct Proceedings of the 37th Annual ACM Symposium on User Interface Software and Technology (UIST Adjunct '24). ACM, New York, NY, USA, Article 37, pp 1–3 [doi]