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金沢工業大学は鹿島建設㈱との間で、セメント系３Ｄプリンティングに関する共同研究を開始することに合意した。今後は、金沢工大キャンパス内に設置した「ＫＩＴ×ＫＡＪＩＭＡ ３Ｄ Ｐｒｉｎｔｉｎｇ Ｌａｂ」を拠点とし、両者の知見を活かしながら、３Ｄプリンティングによる環境配慮型コンクリートを適用した構造物の具現化に向けて研究を進める。
ここ数年、３Ｄプリンティングが飛躍的に発展している。建設分野では、主に海外で研究開発が進められ、セメント系３Ｄプリンティングにより住宅や歩道橋などが建設されており、国内でも、複数の企業が研究開発に着手している。セメント系３Ｄプリンティングはロボットアームの先端からセメント材料を吐出して積層しながら部材を製作するもので、３Ｄデータを直接３Ｄプリンターに読み込ませることで、図面作成から部材製作までの一連の作業をデジタルで完結できるため、型枠組立、コンクリートの流し込みといった人手がかかる従来工法に比べて、省人化・省力化が図れる。このため、建設業界の喫緊の課題である技能労働者不足、生産性向上の解決策として、その効果が期待されている。
一方、地球温暖化への対応が世界中で求められているなか、その一因とされるＣＯ２排出量の削減は建設分野でも急務となっている。特に主要資材であるコンクリートは、主な構成材料のセメントの製造過程で大量のＣＯ２を排出するため、各機関でＣＯ２の削減や固定化が可能な環境配慮型コンクリートの開発が進められている。
このように、建設分野では、国土交通省が推奨している建設業の省人化や生産性向上のための取組である「ⅰ－Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ」での作業の機械化・自動化に加えて、環境負荷低減という新たな側面からの技術開発が求められている。
ＣＯ２を吸収・固定化し、排出量をゼロ以下に
３Ｄプリンティングに関する検討項目は、最適な材料の選定やロボットの制御をはじめ、補強材の設置を含めた構造計算や、解析によるシミュレーションなど、多岐にわたる。対して、土木・建築・機械だけでなく、電気・情報・景観計画といった広い分野で多くの知見を持つ金沢工大と、土木・建築の設計・施工技術や、ロボットなどを活用した施工の機械化・自動化に関する知見を持つ鹿島は、両者の知見や技術を活かしてセメント系３Ｄプリンティングに関する共同研究を行うこととした。
さらに、３Ｄプリンティングに使用する材料として、鹿島らが開発した環境配慮型コンクリートＣＯ２‐ＳＵＩＣＯＭを適用する。ＣＯ２‐ＳＵＩＣＯＭは、コンクリートの製造過程において大量のＣＯ２を強制的に吸収・固定化させることによりＣＯ２排出量をゼロ以下にできる世界初の技術。
これらの研究により、３Ｄプリンティングによる生産性向上に加えて、ＣＯ２‐ＳＵＩＣＯＭによりカーボンネガティブを実現する画期的な施工技術の社会実装を目指す。１立方メートルのＣＯ２‐ＳＵＩＣＯＭ製品を３Ｄプリンティングで造形した場合、マイナス１８㎏の脱炭素に貢献できる。
金沢工大と鹿島は、３Ｄプリンティングを建設分野に普及展開するためには、３Ｄプリンティングによる製作物を公共の場に設置し広く認知してもらう必要があると考えており、地方自治体とも連携した産官学での研究開発を進める。２０２３年度には、３Ｄプリンティングによる製作物を、北陸地方の自治体の公共の場に設置することを目標としている。
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