建築の自動化技術は近年発展の一途をたどっていますが、現在では3Dプリンターで住宅を建てることができる域まで達しています。すでに海外では3Dプリンター建築が盛んに行われており、実際にどのような内容なのかをイメージしやすい事例をいくつかご紹介します。

また、 3Dプリンター建築をする上で立ちはだかる日本の法律の問題についても言及しつつ、これからやってくるであろう新しい時代の可能性について解説します。

3Dプリンターで家を建てる時代はすでにはじまっている

3Dプリンターは、3D CAD(3次元コンピュータ支援設計)や3D CG(3次元コンピュータグラフィックス)などから立体的な物体を生成する機械です。

建築の世界において、3Dプリンターは主に建築模型をつくるために使用されており、近年では建物そのものをつくれるまでに技術が発展しています。

3Dプリンターによる建築技法は、使用する素材や住宅の種類によって、次の2つが主流となっているようです。

・巨大なクレーン型の3Dプリンターを現地に設置して素材を積み上げていく方法

・工場でパーツを3Dプリンターによって生産し、現地で組み合わせていく方法

もともと3Dプリンターによる建築は、現地の材料で一定以上の品質をもった家を、低コストかつ短期でつくることが目的で発展しました。例えば、新興国における住宅や災害・事故によって必要になった仮設住宅などを建築する場面で、3Dプリンター住宅は非常に重宝されます。

そのほかにも、曲線が描けるため自由度の高い住宅が建築できる、従来の建築工事のように廃材が出ないといったメリットも注目されており、3Dプリンター住宅は世界中で導入されているのです。

本格化している3D建築の海外事例を紹介

3Dプリンターによる建築についてのイメージを深めるためにも、すでに技術の導入が盛んな諸外国の事例について触れてみましょう。ここでは、次の3か国の動向についてご紹介します。

【イタリア】自然素材(もしくは天然材料)をつかった環境にやさしい家

イタリアでは実験的なプロジェクトが盛んで、中でも画期的な事例が、土やわらなどの自然素材(天然材料)を3Dプリンターで造形した家(通称「ライス・ハウス」)です。

ライス・ハウスは、現地の土や粉砕した稲わらなどの混合材料を全長12mのクレーン型3Dプリンターから吐き出し、壁の断面に沿って数センチ厚ごとに円を描きながら積層していくことで建築されました。

手掛けたのはWASP社という3Dプリンターの開発販売を手がける企業で、造形期間はわずか10日間という驚異的な短さです。また、天然資源を原料とすることで、材料費はたった900ユーロ(約10万円)に収まっています。

壁の内部にはハニカム(蜂の巣模様)構造の空洞があり、ここにもみ殻を投入して断熱性・遮音性を高めることで、冷暖房不要の環境にも優しい家としても注目されています。

【オランダ】3Dプリンターでつくるコンクリート橋

オランダでは、政府が積極的に3Dプリンター技術を採用しようと資金面の補助も行っています。

実績のある組織として著名なのが、3Dプリンターの研究を進めるアイントホーフェン工科大学と、大型の3Dプリンター工場をもつ建設会社BAM Infra(バムインフラ)です。

この両者は、「3Dプリンターでつくられたパーツを組み合わせて橋をつくる」という国が掲げるプロジェクトを産学連携で進めており、2017年には当時世界初だったセメント系材料による3Dプリンター製自転車・歩行者橋を完成させました。

また、2019年には世界最長となる29mの3Dプリント製コンクリート橋の完成も成功に収めています。

3Dプリンターでつくる橋は、強度を保つため積み上げられるコンクリートの間にワイヤーケーブルが織り込まれるなどの工夫により、従来の建設求められる基準もすべて満たしているとのことです。

【中国】3Dプリンターによる建設事例が増加中

中国では、民間の建設企業が住宅建築に3Dプリンターを用いる事例が現在も増加中です。

特に上海に本拠を置くWINSUN社(ウィンサン)は、建築用3Dプリンター活用の草分け的企業として知られ、2015年に世界で初めてアパート住宅を3Dプリンターで建築したり、地下室付きの5階建てマンションや宮殿風の建物なども建てたりしています。

同社はサウジアラビアに100台の建築3Dプリンターをリースするなど他国への影響力も大きく、今年のコロナ禍対策として3Dプリンターによる病室を隔離病棟として使うなど時勢への対応も迅速です。

2018年時点で中国建設業の生産高は23兆元(約351兆円)に達しており、3Dプリンターは1兆元級の市場に成長する可能性を秘めていると言われています。

日本では建築基準法の改正がポイントに

日本における「3Dプリンター建築」は法律の改正を待ち望む状態

日本における3Dプリンターによる建築には大きな課題があり、ここまで見てきた諸外国に比べると後れをとっている現状があります。

その課題とは、「建築基準法」が定める建築物の強度(耐風・耐火・耐震性など)の基準です。日本は地震が多い土地柄であるため、とりわけ耐震基準については世界的に見てもっとも厳しいと言われています。

日本の建築基準法では、強度の性能を満たす以外にも、使用する素材や工法が限定されており、無筋・鉄筋関係なく、耐震性も含め法律に沿った作り方をしなければなりません。また、JIS(日本工業規格)により鉄筋の太さ、スパン、コンクリートの砂利等(骨材)の割合、スランプ(固さ)なども細かく決まっているのです。

3Dプリンター建築が日本で普及するには、この厳しい基準をクリアしなければならず、現状では法律の改正が行なわれない以上はほぼ困難とされています。しかし昭和25年に施行された建築基準法には建築技術の進化に対応する為、建築基準法の旧38条認定の活用ができ、法令では対応できない革新的な構造や技術などの採用を、個別の建築プロジェクトごとに大臣認定で特例に認める仕組みがあります。(同法第68条の26第1項 東京都庁舎や東京ドームなど多くの有名大規模建築物に活用されている)

大手ゼネコン各社では、3Dプリンター住宅ならではの意匠性や高生産性に着目し、水面下で研究開発を行っており、法整備とともに今後の動向に期待したいところです。

国内の取り組み事例「Sphere」プロジェクト

現在日本での3Dプリンター建築は難しいことを解説しましたが、国内初の取り組み事例はすでに始まっています。

2019年12月、3Dプリンター住宅に特化したスタートアップ企業「セレンディクスパートナーズ株式会社」は、日本で初めて3Dプリンターで住宅をつくる「Sphere(スフィア)」プロジェクトをスタートしました。

プロジェクトの目的は、「世界最先端の家(Next House)を創ること」を筆頭に、自然災害に強い球体の家をつくり、まったく新しい価値を持つ住宅として国内外へ提案することです。

現在はプロトタイプデザインが公開されており、今後は大阪・関西万博2025に出展を目指し、内閣府が進めている未来都市「スーパーシティ」構想へ登録するなど、着々とプロジェクトは進行中のようです。

まとめ

3Dプリンターによる建築は、現在は海外の方が盛んに行われており、日本では建築基準法による建築時の厳しい基準から、出だしが遅れてしまっています。

しかし、国土交通省が進める「i-Construction(アイ・コンストラクション)」という取り組みを通じて、ICT(情報通信技術)の全面的な活用による建築業界の環境変化は大いに期待できます。

災害の多い日本の基準をクリアした強度を確保しつつ、これまでと違う価値をもった家を早く建てることができる技術が、3Dプリンターを用いることで可能になる日も近いかもしれません。

【監修者】
飯田国大さん

2000年 SaaSデジカメプリントサービスを創業 開始4ヶ月で国内シェア第1位
              叶姉妹を TVCM に採用、雑誌TV 新聞等で400誌に掲載
2003年 研究開発型企業として液晶事業に参入     
      フレキシブル有機ELの研究開発
2015年 日本の金融会社と合弁で海外でSME金融事業
2016年 日本の建設会社と海外向けコンドミニアム開発
2019年 「世界最先端の住宅を創る」セレンディックスパートナーズCOO就任

※本記事の掲載内容は執筆時点の情報に基づき作成されています。公開後に制度・内容が変更される場合がありますので、それぞれのホームページなどで最新情報の確認をお願いします。
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