ChangeMaker 3D が環境に優しい廃水処理施設の建設に 3D プリント技術を試験導入

はじめに：2021年8月19日、Antarctic Bearは、建築用3Dプリント企業ChangeMaker 3Dが自社の「Printfrastructure」技術を使用して、パイロットレベルの地下下水処理システムの基盤を構築していることを知りました。
ChangeMaker 3Dは、環境に優しいコンクリートを使用して現場で3Dプリントできる廃水分配室を開発するために、英国の水道会社と提携したと報じられている。この建設方法は、時間、コスト、持続可能性の面で利点があり、下水処理業界が2030年の炭素純価値目標に向かって前進するのに役立つ可能性がある。
これに先立ち、ChangeMaker 3Dは英国の高速2号線鉄道網の建設を迅速化するのに役立っており、この技術は2022年にユーストン駅の現地でテストされる予定だと言われている。
チェンジメーカー 3D のディレクター、ナタリー・ワドリー氏は次のように語っています。「チェンジメーカー 3D にとって、新しい市場に参入し、ユナイテッド・ユーティリティーズのような潜在的サプライヤーと協力できることは、非常に喜ばしいことです。ユナイテッド・ユーティリティーズは、英国で初めて『思い切って挑戦する』企業でもあります。もちろん、他の企業もすでに当社の強力な商業戦略を熱望しています。コンクリート 3D プリントは、有益な技術であるだけでなく、建設時の安全性も向上し、時間と費用を節約できます。これは、顧客、水道業界、そして英国の建設業界全体にとって良いことです。」
△ChangeMaker3Dによる排水配管室の3Dモデル。画像はユナイテッド・ユーティリティーズより
環境に優しい建物
2017 年にルーク・ワドリー氏とナタリー・ワドリー氏によって共同設立された ChangeMaker 3D は、ユーザーに価値を提供しながら、より持続可能な建設への新しいアプローチの開発に取り組んでいます。これを実現するために、姉妹チームは「プリントインフラストラクチャー」を考案しました。これは基本的に、ロボットに搭載された 3D プリンターを使用して大規模なコンクリート構造物を作成するというアプローチです。
この技術は内部の格子部品を製造できるため、非常に強度の高い建物ユニットを作成しながら材料の無駄を削減できます。さらに、同社は現在、コンクリートにグラフェンを組み込むために Versarien と提携している。この取り組みが成功すれば、炭素排出量を削減しながら、3Dプリント建築構造の可能性を最大限に引き出すことができるかもしれない。
ChangeMaker 3D のアプローチの可能性を認識した後、Skanska、Costain、STRABAG の合弁会社である SCS JV は、HS2 鉄道の 3D プリント部分に同社の技術を使用することを承認しました。 SCS 合弁会社は、これによりトンネルのコンクリートおよび炭素排出量を 50% 削減できる可能性があると考えており、現場施工構造のため将来的にはさらなる環境的利益も達成できると期待しています。
しかし、ユナイテッドユーティリティーズとの連携に関しては、ChangeMaker 3D の技術は実際には同社のイノベーションラボプログラムの一環として育成されたものであり、最新のプロジェクトでは、両社は Printfrastructure をテストし、最終用途の可能性のある構造的に最適化された下水処理場を作成することを目的として、パートナーシップを効果的に再開しました。
△HS2駅に停車する列車の概念図。ChangeMaker 3Dの技術を活用することでHS2を軌道に戻すことができます。画像提供：HS2
ChangeMaker の廃水処理パイロット<br /> ChangeMaker 3D は、廃水処理プロセスの実現可能性を十分に評価するために、その複雑さとそれに伴うリスクを考慮して、当初は廃水処理室を再設計することを選択しました。それ以来、同社はユナイテッド・ユーティリティーズとオートミューティオのエンジニアやコンサルタントと緊密に協力し、現在カンブリアにあるパイプラインに基づいた最適化モデルの開発に成功しました。
10週間かけて設計された直径1.8メートルのチャンバーには内部に仕切り壁があり、最終使用時には地下1.4メートルに部分的に沈められる。エンジニアらの分析によると、既存のモデルよりも炭素含有量が25％少なく、コストが20％安く、建設期間も半分で済む可能性があるという。
ChangeMaker 3D は、そのデザインを実現するために、オフサイトでプロトタイプを 3D プリントし、その後、その強度と耐久性を検証するための厳格なテストを実施する予定です。成功すれば、同社のアプローチはユナイテッド・ユーティリティーズの建築パートナーの前でライブデモンストレーションされる予定で、そのイベントでは同社の技術がショーウィンドウに展示され、さまざまな潜在的な使用例が紹介されることになる。
ユナイテッド・ユーティリティーズのチーフ・イノベーション・エンジニア、リサ・マンセル氏は次のように語っています。「私たちはこの技術にとても興奮しています。水道業界は建設時間とコストに関して大きな課題を抱えていますが、現時点で最大の課題は二酸化炭素排出量の削減です。二酸化炭素排出量の最大の原因の 1 つは建設プロジェクトであり、特にコンクリートソリューションを使用する必要があるプロジェクトです。私たちはインフラストラクチャを印刷することの実現可能性を証明し、完成品が構造的に健全かどうかをテストする必要があります。これにより、建設パートナーが安心して使用できるようになります。」
△コンクリートの 3D プリント構造物は、商業的にますます利用されるようになっています。 COBODからの画像
建築用3Dプリントの拡大 水処理施設であろうと賃貸住宅であろうと、3D プリントは概念実証の建築用途ではなく、最終用途向けに導入されることが増えています。たとえば、UAEでは、ドバイ電力水道局（DEWA）が、探査車、ドローン、3Dプリント関連のテスト設備を備えた3Dプリント研究開発ラボをオープンしたばかりです。
一方、ドイツでは、PERIグループがデンマークの製造会社COBODの大規模製造技術を使用して、3階建てのアパートを3Dプリントしました。完成し居住準備が整ったこの敷地は、5つの独立したアパートに分割され、地元の市場で賃貸される予定です。
同様に、テキサスを拠点とする建設会社ICONは、早ければ2021年3月に米国初の3Dプリント住宅を国内住宅市場に投入することを決定した。 ICON の 4 つの付加製造構造物は、アーチ型の主寝室、隠れたオフィス、ミニマルで素朴な美的感覚を特徴とし、各 45 万ドルから販売されると言われています。

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