産業廃棄物セメントを3Dプリントして環境に優しい家具にすることで、グリーン都市建築に新たなアイデアが生まれる

この投稿は warrior bear によって 2022-1-28 20:54 に最後に編集されました。

2022年1月28日、アンタークティックベアは、インド工科大学グワハティ校（IITグワハティ）の研究者が、産業廃棄物を3Dプリントして持続可能な大規模構造物を作る新しい方法を考案したことを知りました。
研究チームは、自社開発のコンクリート（地元の廃棄物を結合剤に使用）と Deltasys E-Forming 建築ユニットを使用して、ユニークな「都市家具」を 3D プリントしました。エンジニアによると、このタイプの構造には通常、大量の材料、労力、型枠が必要になりますが、設計の最適化によりコンクリートの消費量を 75% 削減することができました。
△研究者らが3Dプリントした「都市家具」。画像提供：IIT グワハティ。
Deltasys E-Formingテクノロジー
Deltasys E-Forming は、現 CEO 兼 CTO の Virendra Kadam 氏と Murlidhar Sutar 氏によって 2018 年に設立され、インドを拠点とするスタートアップ企業で、大規模な押し出し 3D プリンターの設計と製造を専門としています。同社は創業以来、西マハラシュトラ州と北カルナタカ州の工業地帯に強力な顧客基盤を築き上げ、これまでに自社製の機械を 250 台以上販売してきました。
Deltasys の製品は、DE10X および DE200 3D プリンターを中心に提供されています。 2 台の FFF マシンのうち、前者は精密な大型部品の製造用に設計されており、造形体積は 500 x 500 x 500 mm です。一方、後者ははるかに小型ですが、わずか 90 ミクロンの層解像度で高精度のオブジェクトを製造する能力を保持しています。
Deltasys E-Forming は現在、鉄道、航空宇宙、自動車、海軍、医療の各分野を対象に、システムの販売とオンデマンド部品製造サービスの顧客への提供を行っています。しかし、同社は建物向けの第3のシステムもひそかに開発している。このプリンターは2019年以来秘密に包まれているため、ほとんど知られていないが、容量は最大10立方メートルであると言われている。
△Deltasys E-Formingの現在の3Dプリントラインナップ。 Deltasys E-Forming からの画像。
低炭素建築分野への参入 IITグワハティチームは、住宅、橋梁、その他のインフラ建設における3Dプリント導入の進歩を挙げ、この技術は「建築実務におけるパラダイムシフトを引き起こす」可能性があり、従来の鋳型鋳造工程を回避する方法として特に有望であると述べた。
これらのアイデアをテストするために、研究者らはデルタシスE-Forming社の新しいシステムを導入した。このシステムは、パイロット家具3Dプリントプロジェクトの一環として2021年から共同開発されてきたという。
製造中に構造が崩壊するのを防ぐため、エンジニアは当初、それぞれ SolidWorks と Simplify3D を使用してアーチ型のサポートとして設計しました。チームはまた、このプロジェクトのために特別にセメントミックスも開発した。これは地元の材料を結合剤として使用し、炭素含有量を減らしながら凝集性を高めたという。
研究者たちは家具のデザインをモデル化してスライスした後、80mm/秒の速度と10mmの層の高さで0.4x0.4mの座席構造に3Dプリントしました。製造工程自体は完了するのにたった20分しかかからなかったが、椅子は使用前に硬化させるために印刷後7日間湿った袋で覆う必要があったと伝えられている。
エンジニアらは、この新素材の使用により材料、準備時間、労力の節約が実現したことから、多機能建設用途に世界的な影響を与える可能性もあると述べ、現在、水中3Dプリントの可能性を調査する予定だが、インド工科大学グワハティ校のディレクターであるTGシタラム氏は、最終的な使用の実現可能性についてはより慎重である。
「私たちは研究室規模の3Dプリンターで材料効率の良い構造物を作る方法を実証したが、インドの状況では、環境の持続可能性だけでなく、3Dプリントに関連するコスト、品質、労働、メンテナンスなどの側面も考慮した技術経済分析を行う必要がある」とインド工科大学グワハティ校のディレクター、TGシタラム氏は述べた。
△近年、持続可能な街路家具を構築するために3Dプリント技術を導入することがトレンドになっています。画像はThe New Rawより。
3D プリントによる持続可能な建物<br /> IIT グワハティチームの新しい低炭素材料を使用して家具を作ることは、通常のセメントで作るよりも間違いなく環境に優しいが、このプロジェクトは、建設用の 3D プリントのより持続可能な方法を提案する最初のプロジェクトではない。 3年前、オランダのデザインスタジオ「The New Raw」はギリシャに廃棄物ゼロの研究所を設立し、そこでリサイクルプラスチックから3Dプリントした椅子も製造した。
さらに最近の開発として、ETH チューリッヒのデジタルビルディングテクノロジー部門のチームも新しいフォーム印刷技術を発表しました。リサイクルされた廃棄物から作られたミネラルフォームは、複雑な型枠に堆積することができ、形状が最適化されたスラブの鋳造を可能にし、ユーザーのコンクリート消費量を最大 70 パーセント削減できます。
一方、3Dバイオプリンティングの分野では、MITの科学者らが、木材やセメントを原材料として使用する必要性を完全に排除できる可能性のある3Dプリント家具用素材を開発しました。同研究チームは、植物や肉の組織を培養するのに使用されるものと同様の培養技術を使用して、将来的に持続可能な建物に組み込むことができる木材細胞を人工的に生産することに成功した。

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