3Dプリンター住宅の構造性能を検証　セレンディクスと東京大学が加力実験を実施

3Dプリンター住宅の開発・販売を手掛けるセレンディクス株式会社（兵庫県西宮市）は、東京大学生産技術研究所 腰原研究室および東京大学大学院工学研究科 丸山研究室の監修のもと、3Dプリンターで製造した耐力壁の構造性能を確認する加力実験を実施した。実験は東京大学生産技術研究所 千葉実験所（柏キャンパス内）で行われ、2027年度に予定する実物大実験に向けた基礎データの取得を目的としている。

本取り組みは、3Dプリント建築を単なる型枠用途にとどめず、構造体として活用するための重要なステップとなる。

法規制の壁と構造体化への挑戦

セレンディクスが販売する3Dプリンター住宅では、モルタルを材料とする3Dプリント部材が用いられている。しかし、この材料は現行の建築基準法における指定建築材料に該当せず、RC構造の周囲に配置される非構造材として扱われているのが現状だ。

3Dプリント部材を構造体として認められれば、施工プロセスの簡素化やコスト削減、工期短縮といった多くのメリットが期待される。今回の実験では、耐力壁の変形性能や耐力、破壊性状を評価することで、将来的な国土交通大臣認定の取得や型式認定による確認申請の省力化を見据えた技術検証が進められた。

6種類の耐力壁を比較　多様な補強材の可能性を検証

実験では、3Dプリンターで製造した6種類の耐力壁試験体に対し、横方向から力を加える加力試験を実施した。

水平積層面の耐力壁としては、引張力を負担する材料が異なる4種類の試験体を用意。鉄筋を用いた標準タイプに加え、GRC（ガラス繊維補強コンクリート）、PC鋼より線ケーブル、炭素繊維シートといった代替補強材の性能が比較された。

さらに、垂直積層面の耐力壁として、鉄筋を用いたトラス構造タイプと面内耐力壁タイプの2種類も検証。曲面形状を容易に造形できる3Dプリント建築の特性を踏まえ、鉄筋に代わる補強手法の可能性を探る試みとなった。

構造体として有望な挙動を確認

すべての試験体で実験を完了し、変形性能や耐力、破壊挙動に関するデータを取得した。試験体の一部では多数のひび割れが発生したものの、急激な耐力低下は見られず、安定した復元力が確認されるなど、構造体としての活用に向けた有望な結果が得られた。

また、補強材ごとの特性差を示すデータも収集され、今後の住宅モデル開発や構造設計に活用される見通しだ。

2027年度の実物大実験へ　構造体認定と普及を目指す

セレンディクスは、今回の要素実験で得られた成果を踏まえ、2027年度に建物スケールでの実物大実験を実施する計画だ。耐震性能を含む総合的な安全性を実証することで、3Dプリント建築の構造体認定取得を目指す。

同社Co-founder兼CTOの飯田國大氏は、日本が地震大国である点に触れつつ、鉄筋以外の補強材を含めた検証が3Dプリント建築の可能性拡大につながるとコメント。構造体として認定されれば、さらなるコスト削減と工期短縮が実現できるとの見方を示した。

セレンディクスは2022年に日本初の3Dプリンター住宅を完成させて以降、住宅や駅舎、万博関連施設などで実績を積み重ねている。今後は国内展開に加え、ウクライナをはじめとする海外プロジェクトも視野に入れ、安全かつ手頃な住まいの提供を目指す構えだ。

3Dプリント建築の構造体化に向けた今回の実験は、建設産業の生産性向上と住宅供給モデルの変革に向けた重要な技術基盤となりそうだ。

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（TOMORUBA編集部）