3Dプリント・コンクリートによる複合化モジュール構法

本研究は、コンクリート3Dプリントにおける以下の2つの重要な課題に取り組んでいます。
1. コンクリート3Dプリント建築に適した滑らかな双曲面の最適化システム
構造的、環境的、そして美的な価値を持つ双曲面構造は、非常に高い探求の価値があります。3Dプリント技術によって、複雑な構造を迅速に大量生産できるため、コンクリート3Dプリント建築は、従来の単一形態の建築に比べ、さらに多くの潜在価値を引き出すことができます。しかし、設計段階での曲面生成を最適化するシステムはほとんど存在していません。したがって、コンクリート3Dプリント建築の要求を満たす滑らかな双曲面の最適化システムの開発には大きな意義があります。
2. ユニット体の分割およびディテール形状の最適化
コンクリートプリンターは、一般的にプリントサイズが限られているため、ユニット方式による組み立てがほぼすべての建物サイズの要件を満たすことができます。しかし、ユニット体を合理的に分割する方法や、ユニット体のディテール（接続部分や軽量化トポロジーなど）を最適化することが、成功のための重要な要素となります。

この研究にはユニットに対して鋼ケーブルを用いたポストテンションを施し、全体の構造を一体化する計画をしています。安定性を向上させるために、鋼ケーブルの配置は構造全体の応力分布と関連し、ユニットの分割方法も鋼ケーブルの配置に応じて調整されます。我々のシステムが異なる形態に基づいて自動的にユニットの分割を最適化できるようにすることを目指しています。

従来の方法でコンクリート3Dプリンティングに適した滑らかな双曲面形態を設計することは困難です。そのため、ユーザーがコンクリート3Dプリンティングに適した曲面形態をフィットさせ、最適化するための支援システムを開発したいと考えています。本研究の主な焦点は、曲面の滑らかな移行を実現することです。ユーザーが基礎形態の一部のパラメータを変更するだけで、システムが自動的に滑らかな双曲面形態を最適化し、コンクリート3Dプリンティングに適した形状を提案できるようにすることを目指しています。

曲率指向3Dプリントの自己支持のためのプロセスシミュレーションツールを開発しています。これは、3Dプリント中の自己支持の制約を予測するもので、さまざまな材料や形状に適用することができます。FEM（有限要素解析）に基づいて開発されたこのシミュレーションツールは、3Dプリント中に起こりうる問題を予測し、最終的なプリントプロセスを最適化することを目指しており、それにより常に構造的に成立しながら3Dプリントする精度・印刷可能範囲を向上させます。

3Dプリントにコンクリートを使用することで、シェルターや階段など、さまざまな機能の複雑な形状を製作することができます。

プリントの基部を傾けることで、長いスパンの構造物をプリントできます。これにより、粘土やコンクリートを柔軟に3Dプリントすることが可能になります。

リアルタイムでプリント中の力とベクトル座標を測定します。

計算モデルは、プリントの可能性とプリント状態を可視化します。このデータに基づいて、3Dプリントの進行方法を決定することができます。