3D プリントが建設業界を変える

建設業界は変化しています。3D プリントにより、コンクリートを押し出すロボット ソリューションを使用して建築プロセスを自動化することで、建物やその他の構造物を安価かつ迅速に建設できるようになったためです。過去 5 年間で、3D コンストラクション プリンティング (3DCP) は AM アプリケーションの普及と、ヘルスケアや産業などの他の業界で見られる改善に追いつき始め、世界最大の業界の 1 つを根本的に変えました。

建設用 3D プリント業界を理解する

建設に使用される 3D プリンターは、一般に、ガントリー スタイルのセットアップとロボット アームの 2 つのカテゴリに分類されます。1 つ目は、建物構造全体のオンサイト プリンティングの主要なソリューションです。さらに、3D コンストラクション プリンティング業界のプレーヤーは、テクノロジー プロバイダーのみ (COBOD International など) として分類されます。独自の素材を使用して、請負業者としても機能するエンド ツー エンドのターンキー ビルディング プロバイダー。または、新しい建物の建設全体を最初から最後まで管理するゼネコンとしても。

3D コンストラクション プリンティングの使用は、過去 5 年間で急速に増加しています。これは、製造される建物だけでなく、製造される建物や構造の種類に関しても同様です。 3DCP のアプリケーションと例をいくつか挙げると、COBOD のマシンだけでも、1 階建て、2 階建て、3 階建て、最大 4,100 平方フィートの建物をパートナーが印刷するために使用されています (例:PERI グループ)。彼らは学校を建設しました (Holcim/14木)、30 フィートの風力タービン タワー ベース (GE リニューアブル エナジー)、および 6 大陸の他の多くの構造物。

これまで最も注目されていた住宅の場合、3DCP は建物の建設総コストの最大 45% に対応します。これは、一部のコスト タイプは印刷技術ではまだ対処できないためです。これらには、仕上げ/表面、窓、ドア、および機械、電気、配管などの非表示のコンポーネントが含まれます。風力タービン タワーのような商業用および産業用アプリケーションの場合、この技術は、総コストの最大 80% に相当する、はるかに高い割合に対応します。

3DCP 市場はまだ初期段階にあるため、業界の市場規模の見積もりはまだ時期尚早で信頼できません。ただし、建設市場の規模から、3DCP が建設現場のわずか 0.01% で使用されたとしても、市場規模は依然として巨大です。

3D コンストラクション プリンティングが人気を博している理由

3DCP には、自動化、速度、持続可能性の向上、設計の自由度の 4 つの主要な利点があります。ここでは、最初の 2 つの利点についてのみ触れます。

自動化によるコスト削減:建設業界は、すべてのセクターの中で自動化/デジタル化が最も進んでいない業界の 1 つであり、生産性を向上させる大きな可能性を秘めています。米国では 1947 年から 2010 年にかけて、生産性が製造業で 8 倍、農業で 16 倍に増加しましたが、建設業では生産性がほとんど向上しませんでした。このような要因やその他の要因の結果として、家を取得するためのコストは近年劇的に上昇しており、米国だけでも 400 万戸の住宅不足に直面しており、部分的に需要と供給のミスマッチがますます大きくなっています。最近の状況は、材料価格の劇的な上昇 (木材や鉄鋼など) と熟練労働者の一般的な不足によって悪化しています。 3DCPだけではこれらの構造的な問題をすべて解決することはできませんが、プロセスを自動化することで、人手不足を解消し、プリンターを3人で操作するだけでコストを削減できます。最近では、世界で最も安価な建設資材の 1 つである (何倍も高価なモルタルの代わりに) 3DCP に通常のコンクリートを使用できるソリューションも COBOD によって開発されています。

プロジェクト実行速度の向上:ますます多くの企業で 3DCP テクノロジの使用を習得する経験が増えているため、典型的な 2,000 平方フィートの家の壁がわずか 5 営業日で 3D プリントされるのを見るのもそう遠くありません。スティックフレームや石積みなどの従来の方法で同じことを行うと、かなり時間がかかり、より多くの作業者が必要になります。 3DCP を簡単に習得できる例として、2020 年にパートナーの PERI Group が最初の建物であるドイツの 2 階建ての 1,700 平方フィートの家を 3D プリントするのに 36 日かかりました。これは、1 日あたり約 50 平方フィートを作ることに相当します。数か月後に 2 番目のプロジェクトを完了したとき、はるかに大きな 3 階建て 4,100 平方フィートの 5 アパートメント ユニットで、印刷時間をわずか 21 日に短縮しました。これは 1 日あたり約 200 平方フィートに相当します。最初のプロジェクトから 2 番目のプロジェクトまで、生産性が 4 倍になりました。 10 番目のプロジェクトを実行すると、印刷時間はどれくらい短縮されるでしょうか?プロジェクト番号100はどうですか？生産性が 2 倍になるだけで (これまでの結果に基づくと、その可能性は非常に高いと思われます)、2,000 平方フィートの建物の 5 稼働日の目標はすぐに達成されます。

建設における 3D プリントの未来

3DCP は当然ながら、最新の建築基準法や基準、労働者のスキルアップなど、その可能性を最大限に引き出すための障壁に直面しています。しかし、この技術が建設業界を 1 つの技術的 S カーブから次の技術 S カーブに移行させ、上記の利点などをもたらすことは確実です。

1980 年代の最初の PC ラップトップと携帯電話を今日の対応するものと比較してください。3DCP は、3 つの要因によって、これらの他の画期的なテクノロジが経験した同様の改善と普及の旅に乗り出します。まず、プリンターの信頼性と速度が向上します。次に、3D プリンターの規模が大きくなり、より大きなプロジェクトが可能になります。したがって、1 年以内にプリンターが 5 階または 6 階までの建物を印刷できるようになる可能性があります。第三に、新しいユースケースが開発されます。たとえば、3DCP テクノロジーが総コストのより大きな部分に対処できる住宅だけでなく、商業ビルや構造物により大きな焦点が当てられます。