家を 3D プリントしないでしょう?

現在米国で建てられるほとんどの住宅はプラットフォーム構造です。細いツーバイフォー材を積み重ねて層にして、間柱のある壁を作ります。 各フロアは他のフロアの上にフレームで囲まれています。 これは速く、比較的安価で、やり方を学ぶのも簡単です。 ただし、欠点がないわけではありません。 一部の推定では、平方フィート (0.09 平方メートル) あたりに発生する廃棄物の量は約 3.9 ポンド (1.8 kg) です。

木造フレームは、巨大な梁を使用して家の構造を作成する古いスタイルです。 それぞれの木材は手で彫られ、形作られており、スキルと精度が要求されます。 地元で木材を調達するのが簡単で、小さな丸太をたくさん切るよりも大きな丸太に切るほうが手間がかからないため、一部の小屋は今でもこの方法で建てられています。 比較的環境に優しいですが、時間がかかり、熟練した労働力が必要です。

私たちは、より安く、より速く、より環境に優しい住宅に対する大きなニーズがある世界に住んでいますが、すべての要件を満たすソリューションを見つけることは恐ろしいほど困難です。 3D プリント住宅はこれら 3 つの目標をすべて達成できるでしょうか? まだそこには達していませんが、取り組んでいます。

住宅を建設するための機械というアイデアは、1930 年に遡ります。3D プリント住宅の背後にある考え方は、必要な人間の作業の一部を排除することで、より適切に拡張し、コストを削減できるというものです。 しかし、新しい機械にもかかわらず、住宅建設の全体的な方法はそれほど変わっていません。 現在の市場には大きく分けて、プレハブ、プリントインプレイス、カットオンサイトの 3 つのカテゴリがあるようです。

プレハブはまさにあなたが考えているものです。 部品は、理想的には建築現場に近い施設で印刷され、作業員チームによって組み立てられるよう出荷されます。 これにより、印刷物は、校正された信頼性の高いツールを使用した制御された環境から恩恵を受けることができます。 あるいは、中国にあるこの非常に巨大なプリンターのような非常に大きな作品を印刷することさえできます。 Mighty Buildings などの企業は、ガラス繊維強化熱硬化性樹脂で構築されたプレハブ モジュールやユニット全体の開発に取り組んでいます。 熱硬化性材料の利点は、プリンタで使用される従来の樹脂よりも強く硬化することです。 しかし、その結果、層間の接着力が低下します。

Mighty Buildings は、複数の UV ソースを使用するという賢明な回避策を考え出しました。 最上層を堆積するときに層は部分的にのみ硬化し、後で層が上に積み重なるにつれて完全に硬化します。 これらの建物は、従来の方法で作られたプレハブ住宅よりも大幅に安くなったり早くなったりするわけではありませんが、無駄が少なく、設計の柔軟性が高まるはずであることに注意することが重要です。

Print in place では、2015 年に行われたこのような現場での巨大な 3D プリンターのセットアップが必要になることがよくあります。長年にわたって進歩があり、プリンターはより高速で、より正確で、セットアップが簡単で、持ち運びが簡単になりました。 ただし、理解するのがはるかに難しいと思われる領域の 1 つは、実際に何を押し出すかということです。

これらのシステムの本当の利点は、24 時間稼働して、必要に応じて構造をゆっくりと印刷できることです。 しかし、監視なしで印刷していて、ノズルが詰まったり、レイヤーが接着しなかったりすると、それは大問題です。 3D プリンターを所有している人は、プリンターで 4 日間の印刷を開始できることを想像できますか? 横に傾いたときにベッドからかき集めてリサイクルに出すことができないものはありますか？ 最初から正しく理解する必要があります。

ほとんどの企業は、ノズルをきれいに流れるように最適化されたある種のコンクリート混合物を使用しています。 しかし、コンクリートは世界中で排出される温室効果ガスの主な原因となっているため、その環境への優しさはあまり知られていません。

ICON はプリント・イン・プレイス方式を採用し、これまでに数軒の住宅を生産しており、さらに数百軒を建設する予定です。 彼らの住宅の 1 つ、上の写真の House ZERO がユニークなのは、3D プリント住宅の得意分野を取り入れていることです。 壁はどんな形でも構いません。必然的に正方形や箱形になっているほとんどの家とは異なり、この家にはある種の波があります。 視覚的に気に入るかどうかに関係なく、家の構造要素で同じ効果を実現するのは非常に困難で無駄が多いでしょう。 さらに重要なのは、この家が売りに出されており、住みやすいということです。

現場でのカットは少し異なるアプローチです。 プレハブとプリントインプレイスのハイブリッドのようなものです。 実際には印刷されていませんが、同じアイデアがいくつか取り入れられています。 ある企業が作品を作成する機械を現場に持ち込んでいますが、一枚のモノリシックなプリントを作成するのではなく、機械から出てくるときに一緒に組み立てて組み立てることができる小さな作品を作成します。 現場に輸送された大型 CNC は合板シートを受け取り、断熱材、配線、配管、壁に通されているその他すべての奇妙なチューブ用の穴のある箱に加工します。 ファシットホームズはこの技術を使って住宅をプロデュースする会社です。 彼らの CNC ルーターは、家の設計に従って「カセット」を生成し、組み立てられます。 純粋な積層造形よりも多くの廃棄物が発生しますが、各カセットは標準的な合板から作られているため、再利用やリサイクルが簡単です。 彼らは、非常にモダンではあるものの、見た目は普通の家を 12 軒ほどプロデュースしました。

現在、3D プリント住宅は、より安く、早く、環境に優しいという目標を達成できていません。 ここでレビューした住宅はどれも従来の工法より安くはありませんでしたが、中には大幅に費用がかかる住宅もありました。 速い人もいたが、フィニッシュにはまだ課題が残っている。 家の構造が完成したら、専門家が来て、窓、ドア、トリムなど、家に関するすべての要素を設置する必要があります。 電気や配管も構造物に設置する必要があります。

欠点はあるものの、3D 住宅には 2 つの大きな長所があります。 House ZEROに見られるように、従来の建築では不可能な形状を作り出すことができます。 さらに、従来の建設よりもはるかに無駄が少なくなります。 プラットフォームの建設では文字通り大量の廃棄物が発生し、3D プリントされた構造物には必要なものだけがプリントされます。 これは、アディティブ マニュファクチャリングとサブトラクティブ マニュファクチャリングを比較するという性質のものです。

明らかに、これは業界の完全な概要ではありません。 ここでは取り上げていない開発中の企業や技術もあります。 業界ではゆっくりではあるが刺激的な進歩があったと言われています。 20 年前には夢物語であったものは、今では初期段階にあります。家が建てられ、人々がそれを購入して住み始めました。これは大きな節目です。 これからも注目していきます。

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