テキサス州オースティンにある House Zero は、2,000D プリントされたコンクリートで建てられた 3 平方フィートの家です。 レイク フラット アーキテクツ
建築では、新しい素材が登場することはめったにありません。
何世紀にもわたって、木材、石積み、コンクリートが地球上のほとんどの建造物の基礎を形成してきました。
1880 年代に、 鉄骨は建築を永遠に変えた. 鋼鉄により、建築家はより大きな窓を備えた高層ビルを設計できるようになり、今日の都市のスカイラインを定義する超高層ビルが生まれました。
産業革命以来、建設資材は大量生産された一連の要素に大きく限定されてきました。 鉄骨から合板パネルまで、この標準化された部品キットは、150 年以上にわたって建物の設計と建設に情報を提供してきました。
それは、いわゆる「大規模積層造形」 鉄骨フレームの採用以来、建物の構想と建設の方法を変える可能性を秘めた開発はありませんでした。
デスクトップ 3D プリンティングのような大規模な付加製造では、オブジェクトを一度に XNUMX 層ずつ構築します。 粘土、コンクリート、プラスチックのいずれであっても、プリント素材は流動状態で押し出され、最終的な形に固まります。
のディレクターとして スマート構造研究所 テネシー大学では、この新しいテクノロジを展開する一連のプロジェクトに携わることができて幸運でした。
この技術の普及にはまだいくつかの障害が存在しますが、自然の幾何学に触発された形で、建物が完全にリサイクルされた材料または現場で調達された材料で建てられる未来を予見できます。
有望なプロトタイプ
これらの中には トリリウムパビリオン、リサイクルから印刷された屋外構造 ABSポリマー、幅広い消費者製品で使用される一般的なプラスチック。
構造の薄い二重曲面は、シダの花びらに触発されました。 その同名の花. このプロジェクトは学生によって設計され、Loci Robotics によって印刷され、ノックスビルのチェロキー ファームにあるテネシー大学リサーチ パークに建設されました。
大規模積層造形のその他の最近の例 Teclaを含む、450 平方フィート (41.8 平方メートル) のプロトタイプの住居で、Mario Cucinella Architects によって設計され、イタリアの小さな町、マッサ ロンバルダで印刷されました。
Tecla は地元産の粘土で作られました。 マリオクシネラアーキテクツ
建築家は、地元の川から調達した粘土から Tecla を印刷しました。 この安価な材料とラジアル形状の独自の組み合わせにより、エネルギー効率の高い代替ハウジングが生まれました。
米国に戻ると、建築会社の Lake Flato が建設技術会社の ICON と提携して、「ハウスゼロ」 テキサス州オースティンで。
2,000 平方フィート (185.8 平方メートル) の家は、3D プリントされたコンクリートの速度と効率を実証し、その構造は、曲線の壁とむき出しの木材フレームとの間の心地よいコントラストを示しています。
計画プロセス
大規模なアディティブ マニュファクチャリングには、デジタル デザイン、デジタル ファブリケーション、材料科学の XNUMX つの知識領域が関係しています。
まず、建築家は、印刷されるすべてのコンポーネントのコンピューター モデルを作成します。 これらの設計者は、ソフトウェアを使用して、コンポーネントが構造力にどのように反応するかをテストし、それに応じてコンポーネントを微調整できます。 これらのツールは、設計者がコンポーネントの重量を軽減する方法を見つけたり、印刷前に複雑な幾何学的交点を滑らかにするなど、特定の設計プロセスを自動化するのにも役立ちます。
ソフトウェアの一部 スライサーと呼ばれる 次に、コンピューター モデルを 3D プリンター用の一連の命令に変換します。
3D プリンターは比較的小規模で動作すると考えるかもしれません。考えてみてください。 携帯ケース & 歯ブラシホルダー.
しかし、3D プリント技術の進歩により、ハードウェアの 真剣にスケールアップする. 印刷は、いわゆるものを介して行われることがあります ガントリーベースのシステム – デスクトップ 3D プリンターに似たスライド レールの長方形のフレームワーク。 ますます、 ロボットアーム 任意の向きで印刷できるため、使用されます。
ロボットアームにより、建設プロセスの柔軟性が向上します。
印刷サイトも異なる場合があります。 家具や小さな部品は工場で印刷できますが、家全体は現場で印刷する必要があります。
大規模なアディティブ マニュファクチャリングには、さまざまな材料を使用できます。 コンクリートは、その親しみやすさと耐久性から人気のある選択肢です。 粘土は、現場で収穫できるという点で興味深い代替手段です。これは、Tecla の設計者が行ったことです。
しかし、プラスチックとポリマーは最も幅広い用途を持つ可能性があります。 これらの材料は非常に用途が広く、幅広い特定の構造的および美的要件を満たす方法で配合できます。 また、リサイクルされた有機由来の材料から製造することもできます。
自然からのインスピレーション
アディティブ マニュファクチャリングは、特定のコンポーネントを作成するために必要な材料とエネルギーのみを使用して層ごとに構築するため、「よりもはるかに効率的な構築プロセスです。減法、余分な材料を切り取る必要があります – 木から木の梁をフライス加工することを考えてください.
コンクリートやプラスチックなどの一般的な素材でさえ、型枠や型枠を追加する必要がないため、3D プリントのメリットがあります。
今日のほとんどの建設資材は、同じコンポーネントを生産するように設計された組立ラインで大量生産されています。 コストを抑えながら、 このプロセスには、カスタマイズの余地がほとんどありません.
ツーリング、フォーム、またはダイが必要ないため、大規模なアディティブ マニュファクチャリングでは、各パーツを独自のものにすることができ、複雑さやカスタマイズの追加に時間をかける必要はありません。
大規模積層造形のもう XNUMX つの興味深い特徴は、内部空隙のある複雑なコンポーネントを製造できることです。 これにより、コンジットやダクトがすでに配置された状態で壁を印刷できるようになる日が来るかもしれません。
加えて、 研究が行われています マルチマテリアル 3D プリンティングの可能性を探るため、窓、断熱材、構造補強、さらには配線までを XNUMX つのプリント コンポーネントに完全に統合できる技術です。
アディティブ マニュファクチャリングで私が最も興奮する側面の XNUMX つは、ゆっくりと硬化する材料を使用して層ごとに構築する方法が、シェルの形成などの自然なプロセスを反映する方法です。
建設廃棄物から 3 時間以内に建てられた上海の 24D プリント住宅。 Visual China Group / Getty Images
これにより機会が開かれ、設計者は他の構築方法を使用して作成するのが困難であるが、本質的に一般的なジオメトリを実装できるようになります。
構造フレーム 鳥の骨の微細構造にインスパイアされた それらに作用する力を反映してさまざまなサイズのチューブの軽量格子を作成できます。 ファサード 植物の葉の形を呼び起こす 建物を日陰にすると同時に太陽光発電を生成するように設計されている可能性があります。
学習曲線を克服する
大規模なアディティブ マニュファクチャリングには多くの肯定的な側面がありますが、広く採用するには多くの障害があります。
おそらく、克服すべき最大のものはその目新しさです。 鉄鋼、コンクリート、木材などの伝統的な建築形態を中心に構築されたインフラ全体があり、サプライチェーンや建築基準も含まれています。 さらに、デジタル ファブリケーション ハードウェアのコストは比較的高く、これらの新しい材料を使用するために必要な特定の設計スキルはまだ広く教えられていません。
建築における 3D プリントがより広く採用されるためには、そのニッチを見つける必要があります。 方法に似ている ワード プロセッシングはデスクトップ コンピューターの普及に貢献しました、その一般的な使用につながる大規模なアディティブ マニュファクチャリングの特定のアプリケーションになると思います。
おそらくそれは、非常に効率的な構造フレームを印刷する能力でしょう. また、耐用年数の終わりにリサイクルして再印刷できるユニークな彫刻のファサードを作成するという可能性もすでに見ています。
いずれにせよ、いくつかの要因の組み合わせにより、将来の建物の一部が 3D プリントされることが確実になると思われます。
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