世界初の現場3Dプリント二層実証ビルが二層プリントを完了

出典：中国経済ネット

はじめに：以前、南極熊は10月22日に中国建設第二工程局華南公司広東建設基地が3Dプリントを開始し、世界最大の現場「輪郭プロセス」3Dプリント2階建てビルの建設を開始したと報じました。建築面積は230平方メートル、総高さは7.2メートル、2階建てのオフィスビルです。このプロジェクトは、中国建設グループテクノロジーセンターと中国建設第二工程局華南公司が主導する共同プロジェクト「建築3Dプリント技術の研究と応用の実証」の実証プロジェクトです。印刷設備は中国建設機械公司が設計・製造しています。印刷に必要な材料、設備、プロセス、制御ソフトウェアはすべて独自に開発され、13件の発明特許が認可されており、中国の技術と中国の製造業の実験的な製品です。

最近、南極熊によると、この2階建てのオフィスビルは中国建設第二工程局の広東建設基地に建設され、2階部分の印刷に成功したという。この「実験場」で生み出された3Dプリント技術の成果は、深セン長鎮公営住宅プロジェクトに活用される予定であり、これは国内の現場3Dプリント技術が初めて実を結ぶことも意味する。

「3Dプリント建築の基本原理は、プリンター本体、ノズル、インク、紙を必要とする通常のプリンターと同じだ」と中国建築技術センター材料工学研究所の副所長、ホウ・リャン氏は語った。建物の周囲に建てられた金属フレームをプリンター本体とみなすと、コンクリートを吹き付けるプリントヘッドは一般的なプリンターのノズルに相当しますが、吹き付ける「インク」は通常のコンクリートではなく、特別に調合する必要があります。

プリンター、プリントヘッド、印刷材料とともに、もちろん「紙」は欠かせません。「建設前に、地中に鋼鉄製の檻をあらかじめ埋めておいた。これは『印刷用紙』に相当する」と中国建設第二工程局広東建設基地有限公司科学技術部の副部長、黄雲氏は言う。「印刷工程では、壁が高くなるにつれ、図面に従って鉄筋を追加する必要がある」

3D プリント技術は、主に住宅建設の主要な建設段階で使用されます。従来のプロセスでは、主要な建設には、型枠、鉄筋、コンクリートの 3 つの側面が含まれます。 3D プリント技術のすべてのプロセスも、この 3 つの側面を中心に展開されます。現在、3D プリントでは鉄筋を印刷することができず、鉄筋の配置は依然として手作業に頼る必要があります。しかし、3Dプリントヘッドから吹き出されるコンクリートは普通のものではないため、3Dプリント建物の建設現場ではコンクリートを流し込むために必要な型枠が入手できない。 3D プリント建物吹付コンクリートは、従来の建設コンクリート注入と同じで、中断することなく一度に完了する必要があります。プリントヘッドは連続的に広範囲に噴射する

厚さ5cmと2.5cmの印刷物を層ごとに積み重ねて壁を構築します。下層のコンクリートモルタルがゆっくりと固まり、十分な硬度が形成されない場合、上層の材料の重量を支えることができず、壁が変形したり、崩壊したりします。また、固まりが速すぎると、上層の材料との接着に問題が生じます。「実験を重ね、一般的なコンクリートモルタルに混和剤を加えました。材料の粘度と硬化時間を調整することで、ついに3Dプリントに必要なコンクリートを開発しました。その強度はC40～C60に達し、建物の強度要件を完全に満たしています」とホウ・リャン氏は語った。

現場3Dプリントが建築推進の基盤を築く<br /> 伝統的な職人技の観点から見ると、曲面デザインの建物の場合、現場で鋳造する場合でも、工場でプレハブ化する場合でも、金型エンジニアリングは非常にコストがかかり、実装が困難です。「建築用3Dプリント技術は、コンピューターのインテリジェント制御に基づく建築プロセスであり、建築部品と型枠のない建設を実現します。曲面建築やドーム型建築の建設に明らかな利点があり、同時に設計者に自由な創造の可能性を提供します」と中国建築技術センター材料研究所の張涛所長は述べた。 3Dプリント技術は間違いなく製造業のデジタル化を推進します。3Dプリントの世界では、建築家、エンジニア、建設労働者がテクノロジーの力を利用して建築と3Dプリントを組み合わせ、既存の建設技術の再構築を完成させます。

3D プリントされた建物は、建築資材を大幅に節約し、建設コストを削減することもできます。建築用 3D プリントは、インテリジェントな印刷制御を最大限に活用して建物を一度に形にすることができ、材料を 60% 節約するとともに、建設プロセス中のプロセス損失とエネルギー消費を削減します。「当プロジェクトの建築面積は約230平方メートルで、2階建てです。印刷する部分は壁と構造柱です。主な印刷部分は3日間しかかかりません。」とホウ・リャン氏は述べ、「住宅の印刷には3D技術が使われているため、すべての機械自動化操作が使用されるため、以前は12人か13人の作業員が必要だったプロジェクトは、問題なく半分の作業員数で運営できます。」と語った。

この2階建ての建物は、工場の鋼鉄鍛造作業場の隣にあり、「世界初の現場3Dプリント2階建てデモビル」であり、完成後はオフィスや展示場として使用される予定です。同社が採用する現場3Dプリント施工技術は、従来の3Dプリント技術に比べて3つの画期的な点がある。第一に現場プリント、つまり本体は現場で直接プリントされ、二次組み立ては不要。第二に輪郭技術の使用、つまりプリントされた壁は中空で、断熱材の充填に便利。第三に、この技術が2階建ての建物に初めて適用され、構造がより困難になっている。 3D プリント技術はまだ建設プロジェクトに本格的に大量に適用されているわけではありませんが、現場 3D プリント技術の適用が成功したことで、建設分野における 3D プリント技術の推進の基盤が築かれたことは間違いありません。既存の建設技術と補完的かつ相互依存関係にあり、この技術の研究、開発、応用は、既存の建設技術に取って代わるものではなく、既存の建設技術の強力な補足として活用することを目的としています。

中国の3Dプリント建築レベルは世界と同レベル この「世界初の現場3Dプリント二層モデル建築」は、中国建設集団技術センターと中国建設第二工程局華南会社が共同で開始した共同プロジェクト「建築3Dプリント技術の研究と応用モデル建築」のモデル建築です。プロジェクトが設立された当初は、建築3Dプリントの研究が始まったばかりで、材料から設備に至るまで、建築3Dプリント用の設備や参考資料の研究開発はほとんど行われていませんでした。また、建築3Dプリント技術は、材料、機械、自動化、マイコン制御などを網羅する多職種・多分野総合技術であり、研究開発担当者には多職種・多分野にわたる知識基盤が求められます。

3年間の技術研究を経て、当社はさまざまな3Dプリント材料システム、フレーム構造、フィードシステム、制御ソフトウェアの開発を完了し、ゼロから小さなものから大きなものまで、画期的な進歩を遂げました。建築用3Dプリント材料と設備の特許を13件、ソフトウェア著作権を4件、専門書籍を1冊、外観特許を1件取得しました。フオ・リャン氏は「現在、建築用3Dプリント技術は国内外で同時に発展しており、中国の建設業界はいくつかの用途において海外の同業他社を上回っている」と述べた。

中国建設は国家政策の指導の下、困難を乗り越え、建築3Dプリント技術を深く探求し、国内の学術分野の研究をリードしてきました。中国建設技術センターが編集した「コンクリート3Dプリント技術規則」は既に草案が完成し、現在は意見募集の段階にあります。同技術センターの3Dプリントに関する研究成果は、第27回オーストラリアコンクリート会議や第69回RILEM技術交流会議で技術交流され、米国で開催された第31回国際固形廃棄物技術管理会議や第15回国際セメント化学会議で基調報告が行われ、海外の専門家の注目と高い評価を集めました。

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