3Dプリンターで橋を製作!大成建設はどう活用するの?

緊張材を挿入、部材連結

建設用3Dプリンターで製作した橋。トポロジー最適化により75%軽量化(技術センター)

大成建設は建設用3Dプリンターを使い、長さ6メートルの橋を製作した。製作した部材に緊張材のプレストレストコンクリート(PC)鋼材を挿入、締め付けて一体化して連結した。剛性を保ちつつ軽量化する「トポロジー最適化手法」を採用し、重量を最適化前の約4分の1に低減した。建設用3DプリンターをPC構造体の製作に適用し、強度を確認したのは国内初。これまで意匠部材やオブジェに限られていた用途が大型構造物へ広がる。 建設用3Dプリンターはセメント系材料を積層して部材を製作する際に鉄筋で補強できず、引張力が作用する構造部材に適用できなかった。そこで開発済みの3Dプリンター「T―3DP」を使い、44個の部材を製作。これらを七つのブロックにして、緊張材を3カ所に通して両側から締め付けて連結し、幅1・2×高さ1・0×長さ6・0メートルの橋を製作した。 太平洋セメントが開発した温度変化に対して品質が安定するセメント系材料を使用。3Dプリンターはノズルの移動速度が毎秒5センチ―10センチメートル。1部材は高さ1センチ×幅2・5センチメートルを10―12層積層し、約2時間で自動製作することができた。連結作業の2週間を含め、1カ月半の短時間で橋を完成した。 曲げ載荷試験により構造体としての強度を確認済み。人が渡れるように自社開発のセメントを使わない環境配慮コンクリート2次製品を並べて舗装した。今後、曝露試験を行い、材料の劣化、緊張力がどう抜けるかなどを検証する。併せて建設用3Dプリンターの活用が進む海外の動向をにらみ、多様な鉄筋代替の補強方法を開発するなど実用化への研究開発に取り組んでいく。 <関連記事>

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