大型曲面部材の施工に対応、材料噴射型3Dプリンティングシステムを開発 清水建設：デジタルファブリケーション

清水建設は、有筋の大型曲面部材の施工に対応した材料噴射型3Dコンクリートプリンティングシステムを開発した。実証試験では、下層と上層が中心部から張り出したねじれ形状の曲面壁を4時間で造形することに成功した。

[BUILT]

　清水建設は2025年12月26日、有筋の大型曲面部材の施工に対応した材料噴射型3Dコンクリートプリンティングシステムを開発したと発表した。9自由度のガントリーロボットと噴射シミュレータを組み合わせることで、従来主流だった材料押出型では困難だった、鉄筋入りの構造部材や複雑形状の大型部材を高精度で自動造形できる。

ガントリーロボット　出典：清水建設プレスリリース

　システムを構成する噴射シミュレータは、カーネギーメロン大学機械工学科 教授 嶋田憲司氏が主宰する計算工学／ロボティクス研究室（CERLAB）と共同開発した。シミュレータを用いることで、プリンティング制御のパラメータ設定にあたって、最適なノズル経路や噴射距離／角度／速度、材料の吐出量などを導出。プリンティングの高精度化と不良率を低減を図る。

噴射シミュレーション画像　出典：清水建設プレスリリース

　プリンティングを担うガントリーロボットは、門型フレームの上部に配置したXY方向／2軸の移動機構に7自由度のロボットアームを吊（つ）り下げるように接続した。造形可能範囲は6（奥行）×4（幅）×3（高さ）メートル。アーム先端に設けたノズルから多方向かつ広範囲に材料を噴射することで、配筋の内部まで充填可能とした。

　実証試験では、中心部から張り出すようなねじれ形状の曲面壁（高さ2.5メートル）の造形を4時間で完了した。

実証実験の様子　出典：清水建設プレスリリース

造形されたねじれ形状の曲面壁（高さ2.5m）　出典：清水建設プレスリリース

　構造部材の3Dプリンティングが現場実装されれば、建設現場の省力化／省人化が進展し、構造物の意匠の自由度向上にもつながる。清水建設では今後、建設3Dプリンティングの高度化に取り組み、コンクリート施工の完全自動化に挑戦するとした。