インタビュー：ラフバラ大学のリチャード・バスウェル博士

ラフバラ大学は、建設部門での積層造形の確立において10年以上にわたって先導してきました。土木工学部は、コンクリートを使用した3D印刷の革新的なプロセスで高い評価を得ており、スカンスカや製造技術センターなどの業界リーダーと緊密に協力して、これを幅広い建設用途向けの実行可能なツールとして確立しています。

RPプラットフォームは幸運にも、リチャードバスウェル博士と一緒に、ラフバラで行われている最先端の研究、保守的な業界に新しいテクノロジーを導入するという課題、およびセクター全体の自動化に向けた幅広い動きにおけるAMの役割について話し合うことができました。

もともと3Dプリントに興味を持ったきっかけは何ですか？

私のバックグラウンドは、エネルギーパフォーマンスの構築です。それが私が博士号を取得したことですが、当時、土木工学部門と機械工学部門の間で積層造形について話し合っていたことがあり、それが私の興味をかき立て、それから関わりました。

現在ラフバラで3Dプリントについて行っている調査についてもう少し教えてください…

私たちは2004年に積層造形のアイデアについて多くのスコーピング調査を行いましたが、最初の大きな助成金を受け取ったのは2006年まででした。工学物理科学研究評議会（EPSRC）は、革新的な卓越した製造センターを検討する全国的なイニシアチブを開始しました。ラフバラはその1つでした。これにより、この「青い空」の作業を提案するためのプラットフォームが得られました。もちろん、「建設で積層造形を使用できますか？」

それは未解決の質問でした。何を印刷しますか？どのように印刷しますか？それらの答えはどれもありませんでした。 2011年に具体的な3D印刷技術を開発し、それ以来、現代や（最近では）スカンスカなどの人々と協力して技術を推進し、それを商品化しようとしています。

私たちはアイデアを思いつき、ラボでその実行可能性を証明しましたが、足があれば、産業分野に移動する必要があります。

他の素材とは対照的に、どのようにして3D印刷コンクリートにたどり着きましたか？

これは良い質問です。それはすべて、作成したいコンポーネントの機能に帰着します。ガラス、鉄鋼、木材、石膏、コンクリート、粘土で建物を作ります。これらの材料を使用するのには非常に理由があります。それらは一般的にかなり地元で調達されており（特に粘土とコンクリート）、非常に頑丈で耐久性があり、業界はそれらを理解しています。建物の一部となるものを制作する場合は、基本的に目的に適合している必要があります。建設業は非常に低いマージンで運営されている業界です。大企業では数パーセントの利益が一般的であるため、ほとんどの建物にエキゾチックな宇宙時代の材料が入ることはありません。比較的安価で、すぐに入手でき、目的に合った材料を使用したいと考えています。

これについてはたくさんの議論がありました。入手可能な材料のうち、積層造形に適用できるものはどれですか？確かに粘土。一方、鋼製の梁や桁について話すとき、私たちが慣れ親しんだ方法でそのようなものを作る理由があります。鋼を使用した金属焼結は高エネルギープロセスであり、材料のすべての準備コストも考慮する必要があるため、建設の明確な選択ではありません。

結局のところ、コンクリートは本当に良い材料です。キャストされているか印刷されているかに関係なく、均質でコンパクトなミックスがあれば、それがどのように機能するかはほぼわかっています。曲げ能力を得るためにそれを強化できることを私たちは知っており、それと相まって、3Dコンクリート印刷の古いいとこであるスプレーコンクリートについて多くの研究が行われてきました。

この仕事のパートナーである私の同僚であるサイモンオースティン教授は、彼のキャリアを修理用のスプレーコンクリートの調査に費やしてきました。たとえば、橋の場合、下のコンクリートが壊れて補強材が見えることがあります。あなたはそれを修理するためにそれにコンクリートをスプレーすることができます。ラフバラでは、これらの混合物のレオロジー[物質の流れの研究]について多くの作業が行われていたため、コンクリートの噴霧から押し出しに移行するのは自然な延長のようでした。

結局のところ、業界が知っていて理解している優れた資料があるということです。レオロジーとそれを私たちが望むようにする方法について私たちは何かを知っています、そしてあなたがそれを押し出すと、あなたはそれを三次元に置くことができます。それは賢明なステップのように思えました。

それ以来、取り込みはどのようになっていますか？

コンクリートを使った3D印刷のアイデアは、急速に成長しています。現在、この地域では国際的に30〜40のプロジェクトが行われています。非常に多くの人が現場で押し出しと垂直壁の構築を検討していますが、当初は建物に組み立てられるコンポーネントの生成を検討していました。全体として、世界的に多くの関心が寄せられています。現在、業界はテクノロジーを監視しています。テクノロジーがどこに行くのか、そしてその機能は何かを理解しているだけです。

明確に定義された市場はまだないと思います。これらのさまざまなアイデアはすべてありますが（たとえば、人々は低価格の住宅を印刷することを検討しています）、誰かが実際に収入を生み出している真面目な事業体を設立するまで、私たちは知りません。アディティブマニュファクチャリングの初期の頃も同じでした。プロトタイピングには最適ですが、他に何が役立つのでしょうか？

建設業界はかなり保守的であるため、私たちはまだその最初の段階にあります。 3Dモデリングの概念全体にはまだまったく新しいものです。まだまだ先は長いと思いますが、1人でやると、どうすればこれらのテクノロジーを応用できるかを考え始め、自信がつきます。

この時点で、どのようなアプリケーションを想定していますか？

旅の途中で、これは大きな問題の1つでした。あなたはそれで何を作るつもりですか？市場はどこですか？ラフバラでは、アートインスタレーションであるベンチピースを制作しました。明らかに、それはアプリケーションです。このようなオーダーメイドのものを求める人が増えていると思うので、このテクノロジーはあるレベルでその市場に参入しませんか？

建築家とそのクライアントが湾曲したパネルや複雑な形状（金型を必要とするもの）を必要とする場合、それは急速に法外に高価になり、AMで安価になることはありませんが、複雑な設計を競争力のあるオプションにする可能性があります。あなたがそれを競争力のある選択肢にすれば、それのための市場があります。

これはすべて、建設の自動化、つまり肉体労働の排除に向けた幅広い動きの一部だと思います。特に英国では、今後20〜30年以内に行われる予定のすべてのインフラストラクチャ作業（すべての大規模な土木プロジェクト）について、それを行うための労力はありません。そのため、自動化がどのように役立つかを検討する大きな推進力があります。建設の自動化は未開拓の市場であるため、ここでははるかに大きな展望があります。 3D印刷は優れた先駆者であり、ニッチな分野になると確信しているので、今後数年間で、この分野でさらに多くのことが見られるようになると思います。たとえば、Manufacturing Technology Centerは、すでにスカンスカとの3D印刷プロジェクトを使用して、建設自動化部門を開発しています。

現在、建設業界では自動化に向けてどのような幅広いトレンドが見られますか？

これを、自動車業界が自動化されたラインに移行したときに経験した移行に例える人もいます。私たちは、健康と安全が最も重要な推進力である2つの非常に手動ベースの業界を検討しています。人々を危険にさらし、有害な物質を扱い、重い肉体労働の生涯にわたる結果…これらすべては国の健康にとって非常に重要です。また、私たちは年をとる国なので、何百万人もの20歳の子供が物を持ち上げる必要はありません。現場でシャッターを作る、地面や高所で作業するなど…このような危険な環境では、作業する人の数を減らすことができれば、事故の可能性を減らすことができます。

課題は、業界が実際にそれをどのように実現するかということです。それは、すべてが特定の方法で生産および製造されるように計画されなければならない建設プロセス全体に影響を及ぼします。コンポーネントを製造している工場では、自動化された方法を導入できる可能性が高くなりますが、自動化は他のすべての要素と連携する必要があるため、現場での運用は困難です。

取るに足らないステップではありません。私たちは何十年も話している。大きな変化は長期的に起こるでしょう。具体的な印刷では、80年代に最初に登場したとき、小規模な添加剤について考える価値があると思います。ニッチと市場を見つけたのは今だけです。長い開発期間です！私たちはまだ10年しか経っていませんが、その10年の間に、世界中で大きな関心の高まりが見られ、人々はこのテクノロジーを使い始めています。これは、国際的には、人々が全体像を把握し始めていることを意味しますが、それを商業的に実現するという点では、誰が知っているのでしょうか…

業界で実際に定着するためには、10〜20年話していると思いますが、初期のサクセスストーリーのいくつかを見ると、それよりも早い可能性があります。

近い将来、最もワクワクする3Dプリントの予定は何ですか？

過去数年間、素晴らしいことは、国際的に大きな関心が爆発しているように見えることです。 Winsunの3Dプリントされた家は本当にみんなを座らせたと思うので、彼らはその地域にスポットライトをもたらしました。その裏側に、私が参加しているRILEM委員会があり、具体的なレオロジーとテクノロジーを検討しています。私たちは、材料科学の観点から、コンクリート印刷に使用されるセメントモルタルの技術的処理についてより深く理解するよう取り組んでいます。これにより、理解が深まり、将来の建設アプリケーションがサポートされます。

http://www.lboro.ac.uk/enterprise/3dcp/