建築用3Dプリンターも登場、新技術のメリットを享受できない日本

最近、3Dプリンターが様々な用途で使われ出している。

先日も、佐賀大学と再生医療ベンチャーのサイフューズ社がバイオ3Dプリンターを用いて人工血管を作製し、初めて人に移植を行う臨床研究を始めると発表した。

他にもチョコレートを立体的に造形できるチョコレート用3Dプリンターや、ビーガン(絶対菜食主義者)向けにタンパク質と海藻を混ぜた素材を肉の形に整形する3Dプリンターも登場している。

業務用、家庭用問わず、様々な物の試作や製作を行う3Dプリンター。どのように普及していったのだろうか。

3Dプリンターが普及の経緯

現在3DプリンターのシェアNo1であるストラタシス社は、1980年後半に「熱溶解積層法(FDM)」を開発した。「熱溶解積層法(FDM)」というのは、細いノズルから熱で溶かした樹脂を吐出して、任意の形に積層する造形方式で、今では主流となっている造形方法だ。

この造形方式の原理はストラタシス社によって発明され、1989年に同社によって特許化される。

この頃は、3Dプリンターを導入するために、1,000万円以上かかることも珍しくなかったのだという。3Dプリンターは高価な装置という扱いをされ、普及が進まなかったようだ。

しかし、特許権には出願から20年までという存続期間が設けられている。したがって、1989年に特許として認められた熱溶解積層法は、20年後の2009年に特許が満了することになった。

この特許満了をきっかけとして、いくつものメーカーやベンチャー企業が、格安の3Dプリンターをリリースする。これが、3Dプリンターが普及するきっかけとされる。

なお、2018年に3Dプリンターのリーディングカンパニー、ストラタシス・ジャパンにIoTNEWSがインタビューを行っている記事があるので、参考にしてほしい。

[参考記事] ここまでできる、3Dプリンティングでの製造 -ストラタシス・ジャパン 代表取締役社長 片山氏インタビュー

誰でも製造業を始められる時代の到来

その後、3Dプリンターは、様々なメディアにも注目されはじめる。

例えば2012年に「MAKERS ~21世紀の産業革命が始まる~(クリス・アンダーソン著)」という、後にベストセラーとなる本が出版されるが、この本では「パーソナルファブリケーション(個人製造)」という概念が提唱され、3Dプリンター、ラップトップ、そしてアイデアさえあれば、誰でも製造業を始められるということが著者によって語られた。

さらに、本の出版から1年後の2013年、オバマ大統領が一般教書演説で3Dプリンターに言及する。これにより3Dプリンターが世界的に注目されることとなった。

建築にも使われる3Dプリンター

現在では、様々な用途に利用されるようになった3Dプリンター。

Emaar to build 3D printed home
ドバイのデベロッパー「エマール・プロパティーズ」の3Dプリントモデルハウス計画

今年の11月17日、中国で高さ7.2メートルの2階建てオフィスビルが「プリント」を終えたと報じられた。

中国建築集団の基地内に3Dプリンターが設置され、わずか3日という日数で、主体部分が建築(プリント)されたのだ。

基礎部にコンクリートを打設後、柱や壁に沿って鉄筋を立ち上げる(紙を準備)。その後、建築する予定地を取り囲む形で門型クレーンを設置する(プリンターの用意)。そして、鉄筋の周りを囲むようにして、生コンクリート(インク)をノズル(インクジェット)から噴出し、幾重にも積層していく、という流れだ。
※上記はあくまでも現場で3Dプリンターを設置した工法になる。工場の3Dプリンターで各部材を製作し、現場へ搬入後、組み立てるという工法もある。

このような3Dプリンター建築は、中国に限った話しではない。例えば、2016年5月にはアラブ首長国連連邦のドバイに3Dプリンターによって建設されたオフィスが完成。また、2017年3月にはロシアのモスクワで3Dプリンターによって住宅が建築されている。同じような事例はアメリカやオランダにも見られる。

建築に3Dプリンターを使うメリットと、享受できない日本での状況

3Dプリンターで建築するメリットは何があるのだろうか。

  • 人材不足の解消につながる
  • 部材同士を接合するための材料(ネジなど)が減るので、廃棄が減り、環境に良い。
  • 工期が短縮される。例えば中国の事例では3日間で建物が完成。
  • 材料が減り、工期が短縮される結果、費用がおさえられる。
  • 設計の自由度が高まるため、複雑な曲線を描いた建物をコストがかからず建てられる。

特にコストの効果は大きく、アメリカの「ラテンアメリカの3Dプリントハウス」では、55平方メートルの住宅が60万円の費用で建設できたというのだ。

では、日本ではどうなっているのだろうか。

建築基準法で、建築に使用しなければならない素材や工法が決められているため、同法が改正されない限り3Dプリンター建築は実現されないとされている。

しかし、上の例からもわかるように、3Dプリンターによって建築することで、作業プロセスを再構成(DX)することができる。

作業の一部を機械化することだけでは、限定的なメリットとなるが、3Dプリンターで建設プロセスを再構成すると、省人化、環境フレンドリー、低価格、高付加価値な建設が可能となる可能性があるのだ。

この流れは、建築分野だけに限らず、現在世界中で3Dプリンターを活用した新しいやり方に注目が集まっている。トライアンドエラーが必須となるものの、商用ベースに使える技術になることで、これまでのモノづくりが一転する可能性も秘められている。

新たな技術をうまく取り込むための法規制の見直しや、企業によるトライアンドエラーなど、今後の国内での動きに注目したい。

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