テトラポッド等の構造物へ建設用3Dプリンタを活用

2023-9-28
建設・建築・インテリア, 最新情報
3DPrinter, 3DPrinting, 3Dプリンター, 3Dプリンティング, 3Dモデリング, concrete, FDM, FFF, コンクリート, テクノロジー, 建築, 建築関連

建設用3DプリンタのPolyuseと不動テトラが建設用3Dプリンティング活用の共同研究を開始

国内最多の施工事例をもつ国産建設用3Dプリンタメーカー Polyuse（ポリウス）は、「テトラポッド」に代表される消波根固ブロックを中心に型枠賃貸や環境景観商品を手掛ける不動テトラと共同研究契約を締結したことを発表した。
両社は既に事前検証として、建設用3Dプリンタを活用したテトラポッド0.5t型相当の造形物の作製に成功している。今後、海洋環境における性能評価および環境共生機能効果検証を実施し、施工の省人化に加え、海藻類の着生促進効果によるCO2吸収・固定量増加を図るとしている。

概要と背景

昨今の3Dプリンタ技術の進歩は著しく、多分野でその適用性が模索されている。建設用3Dプリンタの開発は、欧米を中心に海外が先行しているが、日本国内においてもいくつかの企業により建設用3Dプリンタの開発が進んでいる。建設業界では従来から叫ばれている建設業従事者不足、特にコンクリート製品を作製する型枠工不足は深刻であり、2012年時点で45歳以上が6割超を占める環境となっている。加えて、施工現場だけでなく、プレキャスト製品を作製する二次製品メーカーにおいても同様に省人化を求める声が大きくなってきている。2024年4月より建設業に対しても残業時間規制の適用が始まることも踏まえるとより厳しい環境下になり、デジタル施工の必要性が高まるものと認識している。

Polyuseの建設用3Dプリンタ

Polyuseが手掛ける建設用3Dプリンタは国内の建設用3Dプリンタ市場において国内で最も活用され、最多の施工事例を保有しており、全国の施工会社様やプレキャスト二次製品メーカー様と共同で本年度内には国内ほぼ全域での施工を計画している。今後、全国エリアでの建設現場と職人の方々との需給バランスを維持していくためにも建設用3Dプリンタによる施工構造物への適応範囲拡大や印刷された構造物の新たな利用開発を目指すとしている。他方、不動テトラはコンクリートブロックに関する事業において、働き方改革や生産性向上を目的としたDX、ICTを推進しており、また、低炭素材料の利用促進やブルーカーボンとなる海藻類の着生量増大等の環境課題にも取り組んでいる。これらの実現のため、建設用3Dプリンタの持つ可能性について検討している。両者による研究開発を通じて、建設用3Dプリンタによる様々な用途や新たな製品への展開を研究することを狙い、不動テトラと共同研究を開始し、両社の最初の取り組みとして、建設用3Dプリンタによるテトラポッド0.5t型造形物の造形を実施した。

建設用3Dプリンタによるテトラポッド0.5t型造形物の造形成果

今回実施したテトラポッドの造形は従来の型枠を配置し、その上から造形を実施することでテトラポッドの造形を実施。本造形方法により非平滑面に対する造形が可能であること、鋼製型枠を活用した形状生成方法の可能性などに関して並行して実験検証を行った。

消波根固ブロックへの建設用3Dプリンタの利用により期待される成果

3Dプリンタは、型枠を使用せずに複雑な形状を造形することが可能であり、様々な課題がありますがコンクリートブロックに適用出来る可能性は高く、課題を解決し実用化となれば、型枠を用いた現行の作製方法とは異なる利用が想定される。本共同研究では、建設用3Dプリンタを活用した構造物作製により、下記のような効果が期待されている。

ブロックの作製工程から現地への設置後数十年に至るまでの期間を対象としたCO2 排出量の低減、CO2 吸収・固定量の増加を期待。
型枠賃貸事業を展開するコンクリートブロックの作製工程では、作業員の経験や感覚に頼る工程が多く、機械化が容易でない中、ICT 施工の適用による機械化、省人化、高効率化の期待。

今後、共同研究で実施すること

建設用3Dプリンタによるテトラポッド0.5t型造形物の造形に加え、主に以下の2つの事項を予定しています。

建設用3Dプリンタ用モルタルの材料試験
建設用3Dプリンタの造形方法の特徴である積層状に造形された建設用3Dプリンタ用モルタル硬化体について、海洋環境下における長期的な耐久性を確認することを目的として様々な材料試験を計画。
本研究は、国立研究開発法人海上・港湾・航空技術研究所港湾空港技術研究所との共同研究としての取組みとして契約を締結している。
建設用3Dプリンタ用モルタル試験体の環境共生機能効果検証試験
海洋構造物におけるブルーカーボンへの期待が高まっていることから、主に海藻類の着生促進効果の確認を目的として、建設用3Dプリンタで造形したモルタル試験体を使用した実海域における環境共生機能の効果の検証試験を計画。