3Dプリンティングが革新的材料で持続可能な建設を推進する仕組み

建設用3Dプリンティングはここ数年で多くの素晴らしい取り組みを見てきました。3Dプリントドローンから巨大なケーブル駆動型無限造形マシンまで。しかし、建設を次のレベルに引き上げるのはハードウェアの改良だけでなく、投入材料にもあります。建設業界が最も大きな資源消費者の一つであり、廃棄物が多いことは周知の事実です。3Dプリンティングは廃棄物レベルを低減しますが、新規かつ革新的な材料における機会も提供します。

従来と同じセメントと工法を単に適用するだけでは、建設分野の一部の人々には受け入れられても、持続可能でより安価、環境に優しい自動化オペレーションへの道を示すことは、真に破壊的な何か新しいものをミックスに提供するかもしれません。結局、3Dプリンティングは製造業に多くの異なる材料の可能性を提供してきたのですから、なぜ私たちの家、オフィス、そしておそらく将来は都市全体の構成要素を変える可能性を見ないのでしょうか。

WASPの1,000ドルハウス

図1：WASP提供

100%持続可能ではないし、商用版では最終的に1,000ドル（約15万円）よりずっと高くなる現実も考慮する必要がありますが、WASPのGaiaプロジェクトは、新材料による建設の可能性を示す興味深い提案です。家自体は超低コストで、材料費は約1,000ドルに抑えられます。次世代の住宅危機の重要な解決策となり、建築価格を下げる可能性があります。

Gaiaプロジェクトは土と米をベースにした混合物を使用し、コンクリートは主に基礎部分に、屋根は主に木材で構成されています。WASPはフレームのみの建設プロセスを実演したため、電気、照明、配管には依然として材料費と労務費が必要です。それでも、フレームコストがハイエンドスマホ程度という事実は、積層製造技術がいかに進歩したかを示しています。

「Gaiaは、通常なら異なる従来システムでしか得られない熱性能において、特にコスト削減の例を示しています」とWASPのCEOマッシモ・モレッティ氏は説明します。「現在、当社は建設市場への参入のあらゆる可能性を評価中です。おそらく最も信頼できる戦略は、私たちのチームが壁建設に関わる建設サービスになるでしょう。」

コンクリート代替としてのピート（泥炭）プリント

ピートは主に、多くの湿地帯に自生する分解された植物材料の混合物で構成されています。天然材料として、セメントの安価な代替として開発する可能性があり、研究者らは最大90%のコスト削減を示唆しています。エストニアの土地の20%を占めるピートに着目したのが、エストニアのタルトゥ大学の研究者たちであることは驚きではありません。

これが全てのピートランドを掘削して攻撃的な産業建設に使うことを意味するのではないかと懸念する向きもあるかもしれません。心配無用です。乾燥した表層部分のピートと、油頁岩灰などの廃棄物を主結合剤として使用します（これは湿度によるアルカリ性の蓄積を防ぎます）。この材料がより望ましいのは、気密性の高い構造により、断熱材、充填材、さらには防音材の必要性がほとんどないことです。

建設コストも非常に安価で、研究者らは100〜150平方メートルの家の外枠を3Dプリントするのに5,000ユーロ（約80万円）と見積もっています。これは従来製造技術の10分の1のコストです。

断熱とパネル用のヘンプ建設プリント

合法化の熱心な擁護者の中には、ヘンプは何でも達成できる驚異の材料だと主張する人もいますが、その有用性を少し過大評価しているかもしれません。「ヘンプクリート」を従来コンクリートよりはるかに優れた代替として挙げる声も多いですが、価格が高い（地域による）、低密度、耐荷重能力がないため、まだ結論は出ていません。しかし、ヘンプ自体には家屋の特定部分に最適な利点がいくつかあります。

オーストラリアのヘンプ企業Mirrecoはこの好例です。彼らの3Dプリンティング手法は、ヘンプバイオマスを住宅用建築パネルの製造材料として利用します。Mirrecoはヘンププラント全体を処理し、さまざまなアイテムに分離する専用機械を専門としており、建設セクター向けに多くの生分解性オプションを提供しています。

ヘンプは非常に汎用性の高い材料で、ロープやバッグのような紐状の材料を生産したり、パネリングと断熱用により硬い固形塊に圧縮したりできます。プロジェクトはまだ開発段階ですが、MirrecoはArcformsとパートナーシップを結び、住宅建設を通じて建設セクターにおけるヘンプバイオマスの可能性を示そうとしています。また、大気中の炭素を抑制する植物の栽培を促進するため、追加的なメリットもあります。

木材に代わる竹複合材

バイオベース材料はデザインに独特のテクスチャを提供し、多くのプロジェクトで容易に入手可能な原料となり得ます。例えば竹は、幅広い気候で速く成長し、一部の種は1日3フィート（約90cm）以上成長します。同面積あたりで木材より35%以上の質量を包含でき、その上天然有機製品で肥料や農薬を必要としません。

「竹には興味深い特性があり、大量に入手可能です」と、オークリッジ国立研究所材料科学技術部門の科学者ソイダン・オズカン氏は述べています。このプロジェクトでは約10,000ポンド（約4.5トン）の材料が使用され、DesignMiamiが委託した過去最大規模となりました。

竹以外にも、現在の材料に代わるより安価で持続可能な代替を提供し、3Dプリント形状のより良い利用を可能にする天然原料は大量に存在します。森林破壊、二酸化炭素排出、非生分解性廃棄物がこれほど大きな問題になっている今、我々が異なる考え方（そして行動）を始める時期が来ているはずです！

掲載画像提供：WASP、エストニアピート協会、Mirreco、オークリッジ国立研究所。