上海建設エンジニアリングは、高さ6メートル、面積52.8平方メートルの居住可能で納品可能な2階建ての建物を現場で3Dプリントしました。

上海建設エンジニアリングは、高さ6メートル、面積52.8平方メートルの居住可能で納品可能な2階建ての建物を現場で3Dプリントしました。
出典:上海建設グループ公式マイクロブログ

2022年8月、南京市六河区霊岩コミュニティ健康サービスセンターでは、建設中の2階建ての建物が「デコレーションケーキのように」積み重なり、形になり始めていた。見た目は普通だが、その裏にはハイテクが詰まっている。

これは、現場で3Dプリントして作られた、高さ6メートル、使用可能面積52.8平方メートルの、実際に居住可能で納品可能な2階建ての建物です。上海建設グループが主導し、完成後は研究所の歴史展示館として使用されます。上海建設グループのチーフエンジニアである陳暁明氏は、「インテリジェント建設の探求において、大規模な3Dプリント建設は上海建設グループにとって優先的な技術方向です」と語った。


△ 2階建てレンダリング
本当に居住可能で実現可能

この3Dプリント建物は、上海建設グループ3Dプリント技術実験建物プロジェクトとしても知られ、上海建設グループが主導する国家重点研究開発プログラムプロジェクトの実証プロジェクトの1つです。上海建設グループ、東南大学、南京嘉義精密機械製造有限公司が共同でプロジェクトチームを結成しました。

現地で印刷されたこの2階建ての建物は、最終的には南京市六河区霊岩コミュニティ健康サービスセンターの歴史展示館として利用される予定です。

△印刷現場 建物全体を印刷するには約50時間かかります。プロジェクトチームが独自に開発・製造した3Dプリント設備、独自に開発した3Dプリントコンクリート材料、そして革新的に設計された建築構造は、いずれも現場でのプリントをスムーズに実施するための重要な基盤を築きました。

現在現場に設置されている設備は、中国初の粗骨材コンクリート材料の圧送を実現できる現場設置型3Dプリンターです。印刷範囲は長さ24メートル、幅8.5メートル、高さ6メートルです。プリントヘッドのノズル径は40mmと50mmで、超大型構造物の現場設置型3Dプリント施工をスマート化できます。

印刷設備が整った今、印刷材料の「効率的な調整」も必要です。プロジェクトチームが開発した3Dプリントコンクリート材料が現場で使用されました。現場での3Dプリントでは、粗骨材を含む3Dプリントコンクリート材料が現地で初めて使用されました。粗骨材を含むプレミックスコンクリートは、ポンプ技術によってプリントチャンバーに輸送され、プリントチャンバーで二次混合された後、プリントヘッドから押し出され、形状に印刷されました。



粗骨材を使用すると、材料コストを削減できるだけでなく、現在の 3D プリントモルタルのひび割れやすいという問題も解決できます。プロジェクトチームはまた、3Dプリントに使用できる固形廃棄物材料も開発しました。これは、固形廃棄物のリサイクル、省エネ、排出削減、環境保護という現在の開発コンセプトと一致しています。

現在、3Dプリント建築物の推進と応用における最大の課題は、対応する完全な標準が不足していることです。このため、プロジェクトチームは、現在の標準を満たす「フレーム+石積み+複合板構造」の3Dプリント建築物の設計を先導しました。自立壁とローカル柱および梁の型枠は、3D プリント技術によって完成しました。フレーム構造は、耐荷重構造として機能します。この 3D プリントされた建物構造の設計が成功したことで、プロジェクトの納品と使用にとって重要な条件が整いました。

△印刷場所
上海建設グループの継続的な探査

インテリジェント建設は、第14次5カ年計画期間中の我が国の建設産業の重要な発展方向の一つです。上海建設グループのチーフエンジニアである陳暁明氏は、「インテリジェント建設の探求において、大規模な3Dプリント建設は上海建設グループにとって優先的な技術方向です」と語った。

上海建設グループは長年にわたり、数々の主要な国家科学研究プロジェクトに依存して、ポリマー材料と高性能コンクリート材料の3Dプリント技術、設備、材料に関する徹底的な研究とエンジニアリングの実践を行ってきました。

「2019年、上海建設初の3Dプリント橋が普陀の桃埔中央緑地に完成しました。これは、3Dプリント技術を使用して一度に形成された中国初のポリマー材料景観橋でもあります」と陳暁明氏は述べた。「同じ年、上海建設は福建省泉州でポリマー材料の3Dプリントセグメント型プレアセンブリ歩行者景観橋を建設しました。橋の長さは17.5メートル、幅は3.2メートル、高さは3.2メートルです。橋の正味重量は12トンです。プリントと完成には5週間かかりました。」

△桃埔中央緑地3Dプリント橋昨年、成都易馬河城市公園の「六雲橋」も上海建設工程によって建設されました。これは3Dプリント技術で完成した最大スパンのポリマー材料景観橋です。本体部分の長さは21.58メートル、幅は8メートル、高さは2.68メートル、重さは12トンです。全体の組み立てが完了すると、アプローチ橋を含めた全長は66.8メートルになります。革新的な「分割印刷とプレハブ組み立て技術」を採用し、長くて長い空間の芸術的構想は人気のチェックインスポットとなっています。

△成都易馬河城公園の3Dプリント橋 上海建設グループは国内の多くの庭園や緑地にも3Dプリント技術を採用し、周囲の環境に溶け込む「景観」建築を作り上げている。

△徐州国際花園博覧会の3Dプリント座席△上海鳳嶺緑地の3Dプリント座席△成都東部新区東線延伸部の3Dプリント座席 南京の2階建てビルの建設中、上海建設が高性能コンクリート3Dプリント技術の使用を試みたのは、建築設計と建設の新しいモデルを継続的に模索していることの重要な現れです。

3D プリントは、複雑で個性的、カスタマイズされた建物や構造物の建設において幅広い用途があり、災害地域の復興、原子力発電所、月面基地などの過酷な建設環境でも幅広い応用が期待されています。この実証プロジェクトは、現代の住宅を建てる新しい方法を模索し、大規模な工業化された建物の生産を実現し、国内の建設業界のスマート建設とリーン建設のレベルを向上させるのに役立ちます。



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