約束にもかかわらず、3D

Apr 16, 2023

ドイツのハイデルベルクで建設中の新しいデータセンターの建物は、ヨーロッパ最大の 3D プリント構造物になる予定です。 このテクノロジーは有望ですが、広く普及するには課題が残っています。

データセンターは、その豪華なアーキテクチャで知られることはあまりありません。 しかし、ドイツのハイデルベルクで具体化しつつあるこの建物は、間違いなく人目を引くものとなるだろう。 カーテンのようなひだのあるファサードは、建物の周りを流れているように見えます。

「この形状により、私たちは可能性の限界を押し広げたかったのです」と、このプロジェクトの開発者であるクラウスグルッペのマネージングパートナーであるハンス・イェルク・クラウス氏は述べています。 特別な建築技術である 3D プリンティングのおかげで、建築家の創造的な余地は通常よりも大きくなりました。

3D プリントとは、コンピューター制御のノズルが特殊なコンクリート混合物の層を重ねて堆積させ、それによって建物の壁を作成することを意味します。 天井などの水平要素は依然として伝統的な方法で構築する必要があります。

7 月に完成すると、平屋建てのデータセンターは長さ 54 メートル、幅 11 メートル、高さ 9 メートル (177 × 36 × 29 フィート) になります。 クラウスグルッペによると、これによりヨーロッパ最大の3Dプリント建築物となるという。

3D プリントの利点の一部は、贅沢な曲線形状を実現できることに加えて、ハイデルベルクの建設現場で見ることができます。

ほとんどの場合、現場でプリンターを操作する作業員は 2 人だけです。 従来の打設コンクリートとは異なり、プリントコンクリート層は形状を維持するため、型枠の使用が不要です。

金型を排除することで、廃棄物が削減されるだけでなく、組み立てや分解の時間も削減されます。これは 3D プリンティングの「大きな利点」です、と建物の建築家の 1 人であるヤン ファン デル フェルデン フォルクマン氏は DW に語った。

このプロジェクトに参加している会社 PERI 3D Construction によると、建物の垂直要素のプリントにかかる時間はわずか 140 時間です。 ただし、他の細かい作業のために印刷を中断する必要があるため、最終層を印刷できるのは約 4 か月の作業後です。

この技術は約 20 年にわたって開発されてきましたが、3D プリントされた建物はまだ珍しいものです。 3D 印刷技術のメーカーである COBOD によると、2022 年までに世界中で 10 平方メートル (107 平方フィート) を超える建物 130 棟が印刷され、そのうち 55 棟が昨年完成したばかりです。

フランスの南ブルターニュ大学の土木工学教授アルノー・ペロー氏は、この技術の成長が遅い理由の一つは、印刷構造の安定性を評価する基準が欠如していることだと述べた。 これらの基準がなければ、印刷された建物が安全であることを当局に証明するのは非常に面倒だと彼はDWに語った。

しかし、標準が整備されていても、特に高層構造物の建設に関しては、3D プリンティングは依然として課題に直面するでしょう。

背の高いコンクリート構造物は通常、受ける力に耐えるために鋼鉄で補強されています。 インド工科大学マドラス校（チェンナイ）の土木工学科教授マヌ・サンタナム氏によると、これを3Dプリント構造で実現するのは難しいという。

したがって、2 階建て以上、またはせいぜい 3 階建ての建物の場合、「3D プリントはオプションではありません」と Santhanam 氏は DW に語った。

ペロー氏は、少なくとも長期的にはもっと楽観的だ。 「技術的な観点から見ると、高層ビルの印刷を禁止するものは何もない」と同氏は述べた。 短期的には、3D プリントと従来の技術を組み合わせることが、より高いものを構築する最も簡単な方法であると彼は考えています。

これはハイデルベルクでも行われており、建物の安定性を高めるためにプリンターで作成された中空の壁が従来の鉄筋コンクリートで埋められています。

では、3D プリンティングはどこでその強みを発揮できるのでしょうか? インドに関する限り、サンタナムは都市部の外で最も大きな可能性を秘めていると考えており、特に農村部の大規模なコミュニティ開発において高層ビルを建てる必要性が低い場所にある。

「例えば 20 軒や 30 軒の家々を印刷すれば、各家を個別にカスタマイズできるオプションがあるため、他の技術を確実に上回ります」と Santhanam 氏は述べています。

Perrot 氏と van der Velden-Volkmann 氏によると、3D プリンティングのもう 1 つの潜在的な成長分野は、工場でのコンポーネントの事前製造です。

しかし、この技術はコンクリートに依存しているため、依然として環境への影響が問題となっています。 オスロ大学のロビー・アンドリュー氏によると、コンクリートにはバインダーとしてセメントが含まれており、その生産量は2022年の世界の化石炭素排出量の約7％を占めるという。

研究者らは、粘土など、二酸化炭素排出量の少ない代替品を使った印刷を試みてきました。 しかし、サンタナム氏によれば、強度や耐久性といったコンクリートの特有の性質は、コンクリートが建設分野での 3D プリンティングを「確実に支配する」ことを意味しているという。

データセンターには、3D プリント用の特別なコンクリート混合物がハイデルベルグ マテリアルズによって供給されます。 同社によると、そのブレンドには従来のセメントよりもCO2排出量が55％少ないバインダーが含まれているという。

編集者: ティム・ルークス

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