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 建築分野における3Dプリントの技術開発が進んでいる。大手建設会社からスタートアップまで多くの企業が参入し、しのぎを削っている状況だ。建設業界ではセメント系の建設3Dプリンターを活用した取り組み事例の公表が続いている。

セメント系建設3Dプリンターで建屋の壁面を現場で印刷している様子。専用モルタルを吐出し堆積する(写真:會澤高圧コンクリート)
セメント系建設3Dプリンターで建屋の壁面を現場で印刷している様子。専用モルタルを吐出し堆積する(写真:會澤高圧コンクリート)
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 セメント系の建設3Dプリンターは、一般的なモルタルよりも硬化速度の速い専用の材料をノズルから吐出して積層し、構造物を造形する技術が主流だ。従来の型枠に生コンを打設する工法と比較すると、構造物に曲面や凹凸を表現しやすいことや、機械による施工で工期短縮や省人化に役立つことが特徴だ。

 2022年に公表された取り組みで、筆者が取材した数例を見ながら日本の建設3Dプリント技術の最先端をご紹介したい。

 22年6月、大林組は東京都清瀬市にある同社の技術研究所内で延べ面積27.09m2、最高高さ4.04mの平屋建ての施設の「印刷」に着手したと発表した。10月現在も作業を進めている。工事の手法として、自社製作のロボットアーム型のプリンターを現地に据え付けて、施工済みの基礎の上に壁を造形する「オンサイトプリンティング」を採用した。施設名を「(仮称)3Dプリンター実証棟」と名付け、完成後は耐久性や室内環境の性能を評価する予定だ。

 3次元曲面を多用した壁を、3Dプリンター専用のモルタルで造形する。中空層を設け、同社が開発した超高強度繊維補強コンクリート「スリムクリート」を充填して構造体とする。指定建築材料ではないため、国土交通大臣認定を取得し建築確認に至った。大臣認定を取得して3Dプリンターで建築物を建てる事例としては国内初となる。大林組は、3Dプリンターを用いた建物の印刷によって得られた知見を、建物以外の工事に生かすような、幅広い展開を狙う。

大林組が2022年6月10日に発表した施設の完成イメージ。平屋建てだが、屋上階には2階部の立ち上がり壁を模したパラペットを造形する予定。技術的には複数階の建築が可能であることを示す狙いがある(出所:大林組)
大林組が2022年6月10日に発表した施設の完成イメージ。平屋建てだが、屋上階には2階部の立ち上がり壁を模したパラペットを造形する予定。技術的には複数階の建築が可能であることを示す狙いがある(出所:大林組)
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中空層を複数設けた壁の断面イメージ。室外側から構造体層、断熱層、設備層となる(出所:大林組)
中空層を複数設けた壁の断面イメージ。室外側から構造体層、断熱層、設備層となる(出所:大林組)
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 建物を丸ごと造形する他に、部分利用への取り組みも見られる。カーテンウオール大手の高橋カーテンウォール工業は、ビル外壁に用いるプレキャストコンクリートのカーテンウオールを、型枠を用いずに印刷して、低コスト化やラインアップの拡充などを目指す。セメント系建設3Dプリンターの開発を手掛けるPolyuse(ポリウス、東京・港)との共同研究で、22年3月から造形テストを始めている。

 高橋カーテンウォール工業の広報担当者によれば、多様な模様や形状の部材に対応するため、製造に使用する鋼製型枠の転用が難しく、見積額(材工費)の約5割を型枠費が占めるケースもあるという。型枠を使わず、3Dプリンターで部材をつくりコストダウンや生産の効率化につなげたい考えだ。同社は、生産拠点である自社工場の人手不足の解決策としても、3Dプリンター導入による自動化や省人化に期待を寄せている。とはいえ共同研究は始まったばかり。研究期間は2年だが、延長も視野に入れており、じっくり取り組みたいという。

高橋カーテンウォール工業とポリウスが製作した3Dプリンターによる試作品。写真左がプランターで、右が模様を描いたブロック。2022年3月に共同研究契約を締結し、すぐに造形テストを開始した。10月現在、両社は次のステップに向けて協議中だ(写真:高橋カーテンウォール工業)
高橋カーテンウォール工業とポリウスが製作した3Dプリンターによる試作品。写真左がプランターで、右が模様を描いたブロック。2022年3月に共同研究契約を締結し、すぐに造形テストを開始した。10月現在、両社は次のステップに向けて協議中だ(写真:高橋カーテンウォール工業)
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 建設3Dプリンターで施設を印刷する取り組みと、建材を印刷する共同研究の事例を紹介した。次ページでは、実際に印刷した施設をビジネスに使用している事例を紹介する。