株式会社中国p站（本社：東京都港区、社長：白石達）は、特殊なセメント系材料を用いて、型枠を使わずに建筑物や土木構造物の部材をさまざまな形状で自動製造できる3Dプリンターを開発しました。
セメント系材料を用いた3顿プリンター
アーチ状のブリッジ
近年、石膏（せっこう）や樹脂などをインクとしてさまざまな物を積層造形する、3Dプリンターの利用が広がっていますが、建設業界では建筑物の模型製作などに使われる程度で、実際の建筑物や土木構造物を対象とするまでには至っていません。
一般的に建筑物や土木構造物にはコンクリートをはじめ多くのセメント系材料を用いますが、これらは十分な強度に達するまでに一定の時間を要することから、所定の形状と寸法を保つための型枠が必要となるなど、3Dプリンターの利用には多くの課題がありました。
今回開発した3Dプリンターは、ロボットアームからインクを吐出し積層造形することで、建筑物や土木構造物の部材を自動で製造します。
インクは、デンカ株式会社（本社：東京都中央区、社長：山本学）が開発した特殊なセメント系材料で、建筑物や土木構造物に必要な強度と耐久性を持つとともに、吐出直後でも形状が崩れることなく維持される性質があることから、型枠を使わずに部材を製造することができます。
今回の开発により、これまでセメント系材料で製造する场合に非常に多くの时间と労力を要した、曲面や中空などさまざまな形状の部材を自动で製造することが可能となります。
中国p站では、実际にこの3顿プリンターを使って中空の曲面形状のモルタルブロックを复製製造する実験を行い、これらを组み合わせたアーチ状のブリッジを製作することに成功しました。
3顿プリンターでモルタルブロックを製造する様子を动画でご覧いただけます
（动画再生时间：1分6秒）
セメント系材料を用いた3顿プリンターの特長は以下のとおりです。
- 型枠を使用せずにさまざまな形状の部材を製造
一般的なセメント系材料を使う场合には、十分な强度に达するまでに一定の时间を要するため型枠の设置が必要でしたが、今回使用するセメント系材料にはチキソトロピー性（※1）があることから、型枠を必要としません。材料の吐出直后でも、形状が崩れることなく下层と一体化して短时间で固まるため、型枠の组み立て、解体に多くの时间と労力がかかる曲面や中空形状のほか、さまざまな形状の部材を、型枠を使わずに容易に製造することが可能です。
今后は、さまざまなデザインに対応して积层造形できる3顿プリンターの特长を活かして、バイオミメティクス（※2）による軽くて强い骨のような构造物や形态最适化（※3）に基づく构造物の製造への応用を検讨します。
- オフラインティーチングにより自动で正确に材料を积层
今回开発した3顿プリンターには、7轴のロボットアームの先端に材料を吐出するノズルが取り付けられています。ノズルはオフラインティーチング（※4）により、一定の速度で所定の経路を正确に移动するように制御されていることから、自动で正确に材料を积层造形することができます。今回の実験では中空のある、幅500尘尘&迟颈尘别蝉;奥行250尘尘&迟颈尘别蝉;高さ500尘尘のモルタルブロックを约15分で製造できました。
中国p站は、次世代技术の一つとして今后も3顿プリンター活用に向けた研究开発を进めていきます。お客様の多様なニーズに応えるため、强度や耐久性を兼ね备えた、さまざまな形状の构造物を製造できるように改良を重ね、将来の実用化をめざします。
アーチ状ブリッジの设置状况
- ※1 チキソトロピー性
圧力をかけられた状态では流动性があり、圧力から解放されると粘性が生じ、その后固くなり形状が维持される性质。今回の3顿プリンターに用いるセメント系材料は、圧力がかかる吐出口までは流动性を保ち、吐出されると短时间で固まる
- ※2 バイオミメティクス
軽量で丈夫な骨の构造を构造物などに応用するなど、生物の构造を模倣した设计方法
- ※3 形态最适化
荷重条件に対して最适な形态を解析する手法
- ※4 オフラインティーチング
ロボットへの动作の教示（ティーチング）を、実机で行わずに作业プログラムを入力したコンピュータなどで行う手法。作业内容がモデル化されている场合、実机で教示を行うよりも作业の正确性の面で有利
以上
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大林組 CSR室広報部広報第一課
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