大林組3Dプリント製建屋建設に着手

大林組、国内初の国土交通大臣認定を取得した構造形式を用いた3Dプリンタによる建屋の建設に着手

日本の総合建設会社である大林組は、セメント系材料を用いた3Dプリンターによる建築物として、国内初の建築基準法に基づく国土交通大臣の認定を取得した構造形式を用いた「3Dプリンター実証棟（仮称）」の建設に着手したことを発表した。
プレスリリース

外観完成予想図

3Dプリンターは、建設業において複雑な曲面などデザイン性の高い形状を製造できるだけでなく、材料を現地に運ぶだけで済み、建設時のCO2排出量の削減や、自動化施工による省人化などの効果が期待されるため、構造物の部材や小規模な建築物の製作に利用する事例が増えている。しかし、日本において一定の規模以上の建築物を建設するためには、構造物が建築基準法に適合していることの確認（建築確認）を取得しなければならず、鉄骨や鉄筋、コンクリートなどの指定建築材料を使わない場合は、建築物の安全性を証明するため個別に国土交通大臣の認定が必要となる。
大林組は、鉄筋や鉄骨を使用しない、3Dプリンター用特殊モルタルや、超高強度繊維補強コンクリート「スリムクリート®」による構造形式を開発し、2019年に国内最大規模となるシェル型ベンチを製作するなど、技術開発を進めてきた。そして今般、本構造形式を用いた、地上構造部材を全て3Dプリンターによって製作する構造物として、一般財団法人日本建築センターの性能評価審査を受け、国内で初めて建築基準法に基づく国土交通大臣認定を取得した建築物「3Dプリンター実証棟」の建設に着手した。

内観完成予想図

本施設は、プリント範囲内で最も少ない材料で最大の空間が得られるようにし、壁を複数層としてケーブルや配管ダクトを配置することで、通常の建築物と同様に利用することを想定したデザインとしている。設備図を含めた建築確認や、スリムクリートを材料とする個別評定も取得し、2022年11月の完成を予定。完成後は耐久性、構造および環境性能の評価を行うとともに、3Dプリント技術のPR施設として公開。そして、今回の大臣認定の取得で得たノウハウを活用することで、複数階や面積規模を拡大した構造物の建設につなげるとともに、将来的には3Dプリンターによる宇宙空間での建設など幅広い可能性を追求するとしている。

国内で初めて地上構造部材を全て3Dプリンターにより建設

部材は基礎と屋上階の床版を除いて、外部で製作し組み立てるのではなく、建設地に3Dプリンターを据え付けてプリント。床版もあらかじめプリントしたデッキを架設してから、スリムクリートを充填する構造形式のため、全ての地上構造部材を3Dプリントにて製造した国内初の建築物となる。さらに外部階段を設けるとともに、床版の施工後には、3Dプリンターを屋上階へ据え付けて、2階建てを想定した際の立ち上がり壁を模したパラペットの打込み型枠をプリントするため、技術的には複数階を建築できる。

施工ステップ

3Dプリンターの特長を生かした曲面形状の構造床と複層壁を製作

床版は、複雑な曲面形状の部材を製造できる3Dプリンターの特長を生かし、床版に生じる力が分散するように、力の流れに沿った形状の突起（リブ）で補強。また、空調、洗面、照明などの設備も実装するため、壁は構造体層と断熱層、設備層（ケーブル保護層や空調ダクト層）からなる複層構造としている。3Dプリントによる躯体工事と同時に断熱、設備工事の一部を行うことで工期短縮および省力化を実現。


左）力の流れに沿った形状の突起（リブ）による床版の補強、右）3Dプリンターによる複層壁

3Dプリンターによる施工に合わせた設計フローを整備

今回、建築・構造・設備の各設計と施工を連携するために、3次元で製造したモデルを一貫利用した設計・製作フローを構築するとともに、プリント経路の自動生成や傾斜部の積層性、障害物との干渉状況を確認するソフトウェアを開発。これにより、デザインされた形状に、建築物として必要な情報を付加し製作するまでの時間を短縮することができる。

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