3D プリンティングは、建設業界の社会的、気候的、環境的課題をどのように軽減できるのでしょうか?

はじめに: 建設業界は現在、世界的な住宅不足、熟練労働者の不足、そして2050年までにカーボンニュートラルを達成するという緊急の目標という三刃の剣に直面しています。業界のリーダーは、自らの経験を活かして持続可能なソリューションを提供し、増加する人口のバランスを取るために迅速に行動する必要があります。しかし、完全なチームがなければ、専門知識とスピードを提供することは困難です。都市建築が炭素排出量の多い従来の建設方法に対抗する必要がある時代に、新しい技術がこの状況に対する解決策を提供します。それは、 3Dプリントされた建物です。

2021年の3Dプリンティング市場は138.4億米ドルと評価され、2022年から2030年にかけて20.8%のCAGRで成長すると予想されています。現在、3D プリンティングハードウェアセグメントは市場をリードしており、手頃な価格の住宅、急速な工業化、土木インフラの開発、より安全な都市化、労働コストの最適化のサポートとの互換性により、世界の収益の 60% 以上を占めています。

世界中の建設業界は、3D プリントされた建物から恩恵を受けることができます。たとえば、3D プリントは、労働者の時間と安全を損なうことなく、廃棄物を削減し、温室効果ガスが環境に与える有害な影響を軽減することができます。それでは、Antarctic Bear をフォローして、3D プリントされた建物の実際の応用における利点を確認してください。

廃棄物を減らし、住宅を増やす<br /> インフレや住宅価格の高騰などの要因により、世界中でホームレスの数は増加し続けています。統計によると、コロンビアだけでも、毎日平均500万人近くのホームレスがいます。手頃な価格の恒久的な住宅が十分にないと主張することもできる。

上記の理由により、リソースを浪費することはますます望ましくなくなっています。フライス加工やレーザー切断などの他の減算型製造技術と比較すると、3D プリントでは、設計を現実のものにするために必要な正確な量の材料のみが使用され、3D プリントの加法的な性質により、コンポーネントが層ごとに構築されるため、廃棄物が少なくなります。したがって、3D プリントは廃棄物を減らし、より少ない材料をより多くの人々に提供することで、資源不足の問題を解決することができます。

△Serendix Partners が 24 時間以内に 3D プリントした緊急シェルターの概念図。画像提供：Serendix Partners。

3D プリントの付加製造プロセスは、より複雑な形状を作成し、オブジェクトをより速く構築し、人件費を削減する機能を備えています。アクセスが困難な貧困地域に住宅を建設することも可能で、日本はすでに23時間12分で緊急住宅モデルを建設した。 3D プリントは、従来の技術よりも迅速かつ低コストで戸建て住宅を建設できることが証明されています。米国で住宅を建てる平均費用は約 282,000 ドルですが、3D プリントされたコンクリートを使用して同じ設計を作成すると、コストを 20 ～ 40% 削減できます。

二酸化炭素排出量を削減しましょう<br /> 社会住宅や急速な建設の問題を超えて、建設リーダーは気候への影響も考慮する必要があります。スタンドアロンの 3D プリンティングでは二酸化炭素 (CO2) の排出をなくすことはできませんが、よりスマートな都市計画、代替材料の使用、廃棄物の削減を通じて炭素排出量を削減するこの技術の可能性は非常に大きいです。

△COBOD技術とD.fabコンクリート材料を使用して作られた「世界最大」の3Dプリントコンクリートハウス。画像提供：COBOD。

2021年12月、世界最大の3Dプリントコンクリート建物が建設されましたが、その材料の99.5％以上は地元で調達されました。これにより、CO2排出量が大幅に削減されるだけでなく、コストも節約できます。 190平方メートルの家の壁に3Dプリントされた材料の総コストは1,600ユーロで、従来の材料と方法を使用した場合のコストのわずか8%でした。

これまで、遠隔地での建設には、大量の機械や資源を都市から農村部に輸送する必要があり、建設が始まる前から大量の温室効果ガスが排出されていました。 3D プリントシステムはポータブルで移動可能であるため、このテクノロジーは、頻繁な輸送を必要とせず、オフサイトのプレファブリケーション生産やオンサイトアプリケーションに適しています。

オフサイト 3D プリントは、都市の外で建設する場合に役立ちます。建設チームが移動する必要がある距離を最小限に抑えることで、排出される CO2 の量が削減されます。市の中心部に近い場所に建物を建てることは、将来の居住者にとって通勤時間が短くなり、ガソリン排出量が減ることを意味します。地形が複雑な多くの地域では、より柔軟な 3D 印刷ソリューションのサポートがなければ、これらの場所にアクセスできない可能性があります。

△裏庭の3Dプリントスタジオ。画像提供：Azure Printed Homes。

さらに、廃棄物（プラスチックの再利用など）と 3D プリント材料を組み合わせて循環型経済を促進し、加速させることを目的としたさまざまな研究やプロジェクトが進行中です。スマートな設計と高度な 3D 印刷技術により、困難な地形でも都市を建設できるようになり、同時に二酸化炭素排出量とコストを削減できるため、必要とする人々にとって手頃な価格の住宅の数が増えます。

労働者と環境の保護
2020年、建設業界では10万人あたり約10人の労働災害による死亡事故が発生しました。 3D プリント技術は、気候変動対策を支援する上での無駄を最小限に抑えるだけでなく、労働条件の改善にも役立ちます。印刷システムの機械システムとソフトウェアシステムにより、デザイナーは人間の介入や監督をほとんど必要としない自動化プロセスを通じてデジタルモデルの正確な複製を作成できるため、作業員の負傷や労働コストが削減されます。

△WASPのTECLA 3Dプリントハウス。天然素材から作られています。画像提供：WASP。

最新の印刷技術によって可能になった複雑なデザインは、建築チームが未加工の土の家や竹の複合構造物など、有機的で持続可能かつ再生可能な材料を試すきっかけにもなりました。竹は、一般的に使用される樹木よりも 1 ヘクタールあたり約 35% 多くの CO2 を吸収し、肥料や農薬を必要としない天然の有機製品です。生の粘土はカーボンニュートラルですが、粘土材料の標準的な収量を最大化するにはデジタル製造が必要です。生の土の耐久性は議論の余地がありますが、99% 地元で入手可能な材料を使用して、本物のコンクリートで印刷できるソリューションが市場に登場しています。

3D プリントにより、可能な限り効率的なカスタマイズされたインフラストラクチャを作成できます。構造設計の柔軟性が高まることで、建築家は持続可能な材料をシームレスに組み込み、熱を保持し、エネルギー消費を削減し、障害を持つ人々が快適に暮らせる空間を作り出す巧妙な計画を立てることができます。

3D プリンティングでは、スマートな設計と階層化製造方法を使用して、材料の使用量を削減し、パフォーマンスを犠牲にすることなく、より少ない材料でより多くのものを構築します。従来、都市の狭い空間と複雑な環境により、安全で安定したインフラストラクチャの利用可能性が制限されていましたが、3D プリンティングがその道を先導しています。労働者の安全と現場の環境を損なうことなく、より環境に優しい建物を設計できるよう建設会社をサポートします。一般的に、3D プリントは構造設計の柔軟性と建築材料の拡張性を向上させ、今日の持続可能な建物と従来の建物の間の境界を打ち破ります。

3D プリンティングは、建設業界の社会的、気候的、環境的課題をどのように軽減できるのでしょうか?

オーストラリアのAurora Metal 3D Printingは鉱業における3Dプリントの応用を模索している

中国における3Dプリント脊椎インプラントの研究開発と応用の現状

若者の宇宙への夢の実現をサポートするChuangxiang 3Dプリンターがブラジルで人気です。

武漢理工大学と華中科技大学 | 耐熱アルミニウム合金の積層造形に関する研究の進展

マイルストーン！ NASA、初の3Dプリント製バイメタルロケット部品のテストに成功

金属積層造形プロセスの開発と技術レビュー

南洋理工大学が新しい3Dプリントコンクリート技術を開発：より強く、より耐久性のある

バイオ産業発展のための第13次5カ年計画では、新しいインプラント製品への3Dプリント技術の応用を促進することを提案しています。

LEAP 71とExplorationは、産業用3Dプリントの動力となるアルゴリズムを使用して宇宙エンジンエンジニアリングで協力しています。

3Dプリントと光電アートを組み合わせて、さまざまなカラフルなランプを作成します

推薦する

3DCeram: 3Dプリントの自動化は、テクニカルセラミックスの分野では避けられないトレンドです

研究者らは、構造コンクリートのような性能を持つ3Dバインダージェットジオポリマーを開発

【応用事例】1日で6つのかわいいペットバッジ小道具を3Dプリント、「かわいいペット特殊部隊」は順調に撮影を開始

CSRが3Dプリントを導入、10人の作業が1人で完了可能に

シーメンスと深セン国家ハイテク産業イノベーションセンターが共同で付加製造産業白書を発表

海外メディアが冬季オリンピックのストップモーションアニメを公開、3Dプリンターでストップモーションアニメを制作・撮影

Ultimaker が S3 3D プリンターと S5 PRO バンドルを発売

登録料：9800元、北京大学インテリジェント製造（3Dプリント）上級トレーニングコース第2期

フォーブス：中国はアジアの3Dプリント産業の基盤を築き、世界をリードしている

現地視察：河北省春雷3Dプリント産業パークは10億元を投資し、大手化学会社の戦略的変革を実現

使いやすくて安価！ eSUNがコスト効率の高いePLA-Glossを発売

LuxCreo: 高性能弾性素材EM-13は、卵を4.5メートルの高さから落としても割れない

「1001号製造クラウド」がブラックホースゲームでロードショーチャンピオンを獲得し、その場で100万元の投資を獲得

天津豊鑫科技：冷間焼結技術に基づく3Dプリント人工骨材料

統合とM&Aの成長：3Dプリンティング業界の発展の必然的な傾向