ETHチューリッヒが3Dプリント技術を革新：建築における持続可能な開発を積極的に推進

この投稿は Bingdunxiong によって 2024-11-1 11:34 に最後に編集されました

2024 年 11 月 1 日、Antarctic Bear は、スイス連邦工科大学の研究者が大きな技術的進歩を発表したことを知りました。彼らは、「インパクトプリンティング」と呼ばれる新しい建設ロボット技術を開発しました。砂、シルト、粘土、砂利などの地球上の材料を利用することで、持続可能な建築構造が作られます。この革新的なアプローチは、より費用対効果の高い建築ソリューションを提供しながら、建設業界による環境への影響を軽減することを目的としています。

△ 現場での円形ロボット構築例インパクトプリンティングでは、低コストであるだけでなく入手しやすい地元のリサイクル可能な材料を活用します。 ETH チューリッヒの SNSF ブリッジフェローであるローレンヴァシー氏が率いるチームは、建設現場から掘り出した資材を高品質の建築製品に変換できるロボットツールと方法を開発しました。

「インパクトプリンティング技術は、独自の材料処理方法を通じて、従来の建設廃棄物を有用な建築資材に変えます」とヴァシー氏は説明する。「これにより、建設廃棄物の発生が減るだけでなく、従来の資材への依存も減り、建設プロセス全体の二酸化炭素排出量も減ります。」

△この研究は「円形ロボット構築」というタイトルでSpringer Nature誌に掲載されました（ポータル）
インパクト印刷の仕組み

従来の 3D 印刷とは異なり、インパクト印刷技術では追加の添加剤をほとんど必要としません。この方法は、まず掘削した材料を混合して、細粒と粗粒のバランスの取れた組み合わせを作り、材料が安定して作業しやすいようにします。この混合物では、粘土などの細粒の材料が結合剤として機能し、砂や砂利などの粗粒の材料が構造強度を提供します。混合物はロボットシステムを効率的に通過し、詰まりの問題を回避するように設計されています。

インパクトプリンティングプロセスはデジタル設計図から始まり、そこからロボットツールが構造を構築します。移動プラットフォームに取り付けられたツールは、最大毎秒32フィート（約10メートル）の速度で材料を堆積し、セメントを必要とせずに材料の層を結合します。

△ インパクトプリントは建築物の製造に追加の添加剤を使用しません
Vasey 氏は、この技術によって初期強度が 28 kPa を超える材料が製造され、強度増加の点で大きな利点が得られると指摘しています。現在、チームは追加の化学安定剤を必要とせずに同様の構造物の荷重を支えることができる、高さ6.5フィート（約2メートル）までの壁の建設に成功している。

この材料の圧縮強度は一般的なコンクリートよりも低い約2メガパスカル（MPa）ですが、壁を構築したり、2階建てまでの高さの建物を支えたりするのに十分な強度があります。

△地元産・リサイクル材を使ったロボットによる土木工事
環境と経済への配慮

従来の3Dプリント技術は、人件費の削減や住宅費の低減に大きく貢献していることが注目されています。しかし、このアプローチでは通常、世界の CO2 排出量の約 8% を占めるセメントと、リサイクルできない添加剤に依存しています。

ヴァシー氏は、現在のインパクトプリント技術には少量（1～2％）の鉱物安定剤が使用されているが、チームの目標は将来的にこれらの添加物を完全に排除し、完全に循環型のアプローチを実現することだと指摘する。このアプローチにより、将来の建物で材料を再利用することができ、埋め立て廃棄物の発生を回避できます。

3D プリントは必要な場所に材料を正確に配置できるが、通常は大量のモルタル、添加剤、促進剤の使用が必要になると彼は説明する。これらの成分を組み合わせると、単位体積あたりの CO2 排出量が大幅に増加することがよくあります。

ETH チューリッヒの研究チームは、プレハブ施設での現場建設に必要な部品を生産するインパクトプリンティング技術を市場に投入する取り組みを行っています。研究者らは1年以内にスタートアップ企業を立ち上げ、3年以内に製品を市場に投入する予定だ。インパクトプリンティング技術がうまく導入されれば、環境とコストの両方の懸念に対処しながら、建設分野に持続可能な 3D プリンティングの代替手段を提供できる可能性があります。

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