北京崇建廃土用3Dプリントシステム：壁、ガードレール、セキュリティブース

3D プリント技術を通じて、建設廃棄物を再利用し、環境に優しい建物に変えることができたら、スモッグは大幅に減ると思います。

△建設廃材の堆積
2017年10月13日、南極熊は、中国第22冶金グループ公司の北京崇建公司が独自に開発した中国初の建設廃棄物用多機能3Dプリントシステムが発売されたことを知りました。このシステムは、建設廃棄物3Dプリンター技術を基盤としており、建設現場での建設廃棄物から壁やガードレールなどの仮設設備の印刷に成功した後、さらに最適化され、建設廃棄物の多機能3Dプリントシステムにアップグレードされました。建設現場での仮設設備やプレハブ部品の製造に使用され、建設コストの削減、省エネ、環境保護の目標を達成し、廃棄物を宝物に変えるグリーンでインテリジェントな建物の時代の到来を告げています。

この短いニュースからは、会社が何をしたのかははっきりと分かりません。しかし、南極のクマは、建設廃棄物をうまく再利用できれば、環境の改善に大きな意義があることを知っています。
建設廃棄物の処分は中国の建設会社にとって業界全体の問題です。統計によると、中国では毎年約20億トンの建設廃棄物が発生しており、そのうち約10%が建設廃材です。建設業界で一般的に認められているデータによれば、発生する建設廃棄物 10,000 トンごとに、その保管に少なくとも 1 エーカーの土地が必要になります。この計算に基づくと、中国は毎年2万ムー以上の土地を建設廃棄物の保管用に確保することになる。同時に、屋外に積み上げられた建設廃棄物も安全上の危険をもたらす可能性があります。 2015年12月20日に深センで発生した大規模な土砂崩れ事故では、73人が死亡、4人が行方不明、17人が負傷し、直接的な経済損失は8億8100万元に上った。

△深センで大規模な土砂崩れ事故が発生<br /> 中国ミンメタルズコーポレーション第22冶金建設グループ北京崇建会社の建設廃棄物3Dプリントプロジェクトスタジオでは、廃棄物が魔法のように建設現場の壁、ガードレール、警備ブースなどの仮設建築物に変身しています。これは、同社が独自に開発した国内初の建設廃棄物3Dプリント技術によって実現されており、現在は実用化段階に入っています。

△建設廃棄物の3Dプリント実験初期段階<br /> これまで、南極熊は上海銀創の3Dプリント住宅、北京華上騰達の400平方メートルの3Dプリント別荘など、建築3Dプリント会社が住宅をプリントする事例をいくつか報道してきました。しかし、印刷材料としてはすべて建設用セメントやコンクリートを使用しており、建設廃棄物を原材料として使用している会社はありません。

高強度部品を5分で製造可能

通州市磁曲の移住住宅建設現場には、瓦礫の山の横にプレハブ住宅が建っている。ここは北京崇建社の建設廃棄物3Dプリントプロジェクトのスタジオだ。部屋の中央には大きな 3D プリンターが置かれ、その横には地元の瓦礫が山積みになっていました。ガラスの展示ケースには、さまざまな形に印刷された製品が並んでおり、触ると非常に硬く感じました。

「これらはすべてゴミ捨て場用3Dプリンターで印刷した完成品です。硬い素材で作られており、1平方センチメートルあたり少なくとも200キログラムの圧力に耐えることができます。フェンス、道路標識、彫刻、警備ブースなど、さまざまな製品を作るニーズに完全に応えることができます。」プロジェクトリーダーの王恩鵬氏と他の5人の同僚は、機械のデバッグを行っていました。彼は記者たちにゴミ捨て場用3Dプリンターの全プロセスを実演しました。

混合室にスラグを入れ、特別に開発された「無定形剤」を加え、水を加えると、スラグが混合され始めます。王恩鵬氏は「生地をこねるのと同じように、型なし剤は結合の役割を果たしており、スラグを形作りやすくし、強度を高めます」と語った。混ぜた後、スラグは泥状になり、コンピューター制御のロボットアームのノズルに移され、トラックの正確なブレーキングにより、フレーム状の部品が印刷された。全体のプロセスは約5分かかりました。印刷した製品は30分以上乾燥させてから使用できます。

手作業による建設よりも50倍効率的

「この部品はレンガ30個以上の体積に相当します。スラグの3Dプリントは多くの建築資材を節約できます。」王恩鵬氏は、この部品はビルディングブロックのようなものだと語った。セメントなどの接着剤を使わずに、直接プリントして組み立てることができる。同じ建物を建設する場合、廃土を3Dプリントするとレンガを使用する場合のコストの3分の1になり、従来の手作業による建設方法よりも50倍効率的です。

△建設廃棄物の多機能3Dプリントシステム「彫刻、花壇、岩山、道路のレンガなどはすべて、建設廃棄物の3Dプリントを使用して作成できます。」王恩鵬は、公園に彫刻や岩山が必要な場合、それらを購入するのに多額の費用をかける必要がなくなると考えています。建設廃棄物を完全に利用して完成品をプリントすることができます。一部の破損した公共施設も、いつでもどこでもプリントできます。

現在、新世代の自動化機械の具体的な計画が策定されており、自動装填と水の追加を実現し、スラグに新世代の無型剤を添加して印刷製品の強度をさらに向上させます。この比率はまだ研究開発プロセスにあります。報道によると、北京崇建社の建設廃棄物3Dプリント技術は応用段階に達し、さまざまな完成品をプリントできるようになり、今年6月までに新世代の機械が多くの建設現場に導入される予定だ。

チームは次のステップとして、鉄筋のないコンクリートスラブや建設廃棄物用の3Dプリント技術も開発する予定であることが明らかになった。

完成品は販売して利益を得ることができ、環境にも優しい

プロジェクトチームは昨年6月に結成され、この3Dスラグプリンターを製作するために、チームメンバーは大変な研究開発を重ねてきました。機械を作るには材料が必要ですが、多くの工場や金物店では材料を販売していません。カスタマイズされた機械のトラックから個々のネジまで、チームは基本的にオンラインショッピングに頼っています。何百、何千回もの機械調整と原料配合を経て、ついにスムーズに印刷できるスラグ用3Dプリンターが誕生しました。

「この技術により、お金を使うことがお金を稼ぐことに変わりました。印刷された建設製品は、建設現場で使用できなくても販売できます。」北京崇建公司の趙良総経理は計算をしました。20万平方メートルの住宅ビルを例にとると、地下2階がある場合、廃土の量は約15万立方メートルです。廃土の処理と処分の距離がわずか5キロメートルであっても、北京だけで輸送と処分のコストは750万元に達し、粉塵処理料は100万元になります。 3Dプリント技術の使用により、輸送および処理コストがいくらか節約されるだけでなく、廃棄土壌の輸送や柵や道路資材の返却も削減され、自動車の排気ガス排出量が削減され、都市の煙霧制御にも役立ちます。

建設廃棄物用3Dプリンターの原理

第一世代の建設廃棄物 3D プリンターシステムの原理は次のとおりです。

「建設廃棄物3Dプリント技術」は、自社開発の建設廃棄物用3Dプリンターと添加剤を統合し、建設廃棄物を壁、ガードレール、造園、安全警告標識などの建築製品にプリントし、金型を使用しない製造プロセスを実現します。

第 2 世代の建設廃棄物 3D プリンター:

北京崇建公司の研究開発チームは、第一世代の機械の研究開発成果を基に、建設現場の仮設製品（フェンス、ガードレール）の異なる強度要件と建設廃棄物の特性の違いに対応して、大規模な建設廃棄物3Dプリントプロトタイプの設計、試作、印刷を実施しました。機械のホイールベースの設定と正確な位置決めから各コンポーネントの組み立て実験まで、すべて研究開発チームのメンバーによって何度も議論され、検討され、最終的に建設廃棄物を壁、ガードレール、床などの仮設施設に印刷し、第二世代の「建設廃棄物3Dプリンター」の開発に成功しました。第 2 世代のマシンは、第 1 世代のマシンをベースに、より高品質で技術内容の高い製品を印刷し、建設生産のニーズにさらに適応します。第2世代3Dプリンターで印刷された完成品は、1平方センチメートルあたり200キログラム以上の圧力に耐えることができ、建設現場に山積みになった建設廃材を安全警告標識、彫刻、警備ブースなどの建設製品やさまざまな製品に印刷することができます。

北京崇建公司の研究開発チームは、2016年9月に「大型3DスラグプリンターZ軸成形システム」を中核技術として相次いで国家発明特許を申請した（特許ダウンロードは記事末尾に添付）。研究開発の中核技術である無型剤も積極的に特許保護を求めており、一連の措置を通じて同社のイノベーション作業システムを改善し、技術障壁を形成して会社の無形資産とし、科学技術成果の市場化への架け橋を築いた。

アンタークティックベアによれば、中国は世界最大の規模と最多の建設会社数を誇る国だ。現在、国内の建設現場における仮設設備はすべて手作業で処理されているため、生産効率が低く、人的資源が無駄になり、建設現場に多くのスラグ資源が存在します。北京崇建社の建設廃棄物3Dプリント技術は、現場でスラグや建設廃棄物などの安価なプリント材料をリサイクルし、仮設工事に応用します。会社の生産効率を向上させるだけでなく、人件費を節約し、材料費を削減し、輸送費と工事時間を節約し、建設現場の粉塵を回避し、建物のグリーン建設に向けた最初のグリーンステップを踏み出します。

特許ダウンロード:

出典: オンライン編集者: Antarctic Bear

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