大林組技術研究所

Story

材料から工法へ、段階的に3Dプリントの課題を解決

私は入社後、ロボットアームを使用する研究開発に従事していた関係から、同じくロボットアームを使用する3Dプリンター関連のプロジェクトに参画していきました。

前述したように大林組における3Dプリンターの活用は2014年に机上検討が始まり、2017年に材料メーカーと3Dプリンター用モルタルを開発し、これを用いた小規模部材の製造を開始します。最初に製作したのが圧縮力に強いセメント系材料の特性を活かしたアーチ構造のモルタルアーチ橋です。この時はアームの長さが1mの小型3Dプリンターでモルタルブロックを製作し、アーチ状にして建造しました。私はこのロボットアームの制御に従事していました。

2019年に完成したシェル型ベンチ以降は開発を主導する立場で開発を進めてきました。このシェル型ベンチでは、3Dプリンター用モルタルと超高強度繊維補強コンクリート「スリムクリート」とを一体化する複合構造、そして独自の積層制御技術および大型ロボットアームを用いた3Dプリンターを開発しました。モルタルアーチ橋で解決できなかった引張力を負担するため「スリムクリート」を導入したシェル型ベンチは、セメント系材料を用いた3Dプリンターとして当時国内最大規模となる構造物（幅7m、奥行き5m、高さ2.5m）でした。3Dプリンターとスリムクリートの両者の特長を活かした複合構造を考案し、建築物レベルの大型構造物を製作できたことは大きな成果でした。

2022年からは3Dプリンター建築物の設計施工に関する知見の収集を目的に建設した「3dpod」の開発を進めてきました。プロジェクトの進行にあたっては社内外の関係者の協力を得て、国内で初めて建築基準法に基づく国土交通大臣認定を取得しました。施工当初は、屋外の気候に左右されるなどの苦労もありましたが、多くの知見を収集することができました。

開発当初の課題は、3Dプリンターで積層できる材料開発が中心でしたが、その後、引張力の負担方法が課題となり、「スリムクリート」との複合工法を考案。また、さまざまな試行と適用を繰り返すことでより自由度の高い形状を実現するためのプリント方法を開発することができたと考えています。それらノウハウを活用することで、複数階や面積規模を拡大した構造物の建設につなげるとともに、将来的には3Dプリンターによる宇宙空間での建設など幅広い可能性を追求していきたいと考えています。

加速する3Dプリンターの
活用事例

「3dpod」の竣工以後、3Dプリンターはさまざまなシーンで活用され始めています。2023年11月には神奈川県の西湘海岸岩盤型潜水突堤整備工事おいて、砂浜を侵食から守る岩盤型潜水突堤の一部を3Dプリンターで製作しました。これは3Dプリンターで製作したプレキャスト部材を大型構造物に適用した国内初の事例です。

2024年3月に竣工した横浜シンフォステージでは、広場のベンチを3Dプリンターで製作。白鯨の動きを手掛かりにデザインされたユニークな形状は3Dプリンターの高度な技術により実現されたもので、塗料や足元の舗装部には低炭素化を実現した材料を使用するなど、最新の環境配慮技術も組み込まれています。

2024年12月には新丸山ダム建設工事において、擁壁工事に3Dプリンターを活用したプレキャスト部材を適用し、工程を約30％短縮することができました。これらの事例の他にも適用が進んでいます。

3Dプリンター建設の最も難しい点は、従来の建設プロセスと異なり、前例がないことです。前例がないものを確実に実現するためには、関係各所との連携や入念な試行が欠かせません。また、新たなプロジェクトに携わるたびに少しずつでも新たなチャレンジを取り入れ、技術を進展させるように心がけています。

私の直近の目標は、建設用3Dプリンターを特殊形状や省ロット部材のプレキャストコンクリートの製造技術の一つとして確立することです。その後、自動化率を高めて3Dプリントの適用範囲を拡大することにつなげていきたいと考えています。より複雑なものを安定的にプリントするための技術は、まだまだ開発する余地はたくさんあります。工法の選択として普通に3Dプリンターが候補に挙がる日は確実に近づいています。