積層造形
3Dプリント建設を阻む要因は何か？
Securities.io を Google の優先ソースに追加
最近、3Dプリントの原理を用いて住宅を建てるという考えが浮上した、プラスチックや金属で機械部品が3Dプリントされるのと同様の方法です。レンガ積みのような労働集約的な方法に代えて、自動化された3Dプリント機械がコンクリート壁を迅速に組み立てることができます。
これはしばしば住宅と建設の未来として提示されてきました。しかし実際には、3Dプリント建築はまだある程度は好奇心の対象であり、広がりつつある建設の標準的な慣行からは程遠いです。
スリランカのBritish College of Applied Studies、インド科学研究所（Indian Institute of Science）、オーストラリアのUniversity of Southern Queensland、そして英国のNorthumbria Universityの研究者による新しい研究は、この技術の広範な採用に残る障壁を特定しました。
彼らは、3Dプリント用に特別に設計された先進的なコンクリートが重要であり、規制の分散が大規模な商業展開に対する最大の障害であることを見出しました。
彼らは Next Materials1にて、タイトル「建設における3Dプリンティング：材料、方法、応用、およびSAFE性能基準の包括的レビュー」で研究成果を発表しました。
3D建設：プロトタイプから商業規模へ
これまで、建設における付加製造（「3Dプリンティング」）の利用に関するほとんどのレビューは、材料や機械的特性に焦点を当ててきました。しかし、これは規制承認や居住者の受容を左右する、より広範な居住性や安全性の特性を無視しています。
したがって、より適切な評価はSAFE性能基準フレームワークを使用することです：
- (S) 構造性能指標。
- (A) 音響。
- (F) 耐火性。
- (E) エネルギー効率。
「このマルチハザードの視点は、新興のISO、EN、ASTM規格が目指す新しい建設技術の方向性と一致しています」
そのために、研究者は建設用3Dプリンティング技術に関する科学文献を収集し、各SAFE性能指標と二次検索で照合しました。
これは急速に拡大している研究領域であり、毎年この分野の研究が増加しています。
学術研究に加えて、建設規模の3Dプリントプロジェクトは増加していますが、依然として小規模なパイロットテストの数にとどまっています。主要な国は米国と中国（30件以上のプロジェクト）で、次いでヨーロッパ諸国（フランス、ドイツ、オランダ）、アラブ首長国連邦、日本、オーストラリアが続きます。
さまざまなコンクリート3Dプリント技術
しばしば統一された技術群として語られますが、建設用3Dプリントは実際には多様な技術の集合であり、各々が異なる押出方法や材料を使用しています。
最も一般的なのは 押出ベースのシステムで、建設規模の付加製造を支配しています。ポンプ可能なセメント系混合物は、固定フレーム（「Cartesian gantry」）または多軸ロボットアームに取り付けられたノズルを通して押し出されます。コンタークラフティングは、ノズル横に取り付けられたトロウェリングウィングを通じて表面仕上げを加えます。
別の方法は 粉末床方式システムで、金属3Dプリンティングの粉末床と類似しています。これにより、専用のサポート構造なしで建設が可能になり、緩い粉末が必要な支持を提供します。
次に登場するのは インジェクションコンクリート3Dプリンティングで、流体状のセメント系材料を、空中に層ごとに堆積させるのではなく、特別に設計された支持媒体（流体またはゲル状の材料）に注入します。これにより、流動性が高くポンプ性が向上し、押出圧力要件が低減された混合物の使用が可能になります。
最後に、ハイブリッド3D建設方法があります。例えば、追加の鉄筋挿入ロボットや多材料プリンティングを使用するものです。
これらの技術はどれも有望ですが、実際に大規模展開の準備ができているのはごく一部です。一般的に、セメントベースのシステムは既存のサプライチェーンと建設業界の経験を活かすことができるため、はるかに準備が整っています。
対照的に、ジオポリマーや粘土複合材料、あるいは ヘンプ-石灰複合材料 などの他の材料は、環境負荷の低さや速乾性の点で有望ですが、依然として実験段階にとどまっています。これらの材料はSAFEフレームワークにおいても理想的とは言えず、追加の処理が必要になる可能性があります。
「耐火性能に関する主要な制限は、ほとんどの熱可塑性樹脂が燃焼性で高熱放出率を示すことであり、難燃性コーティングや PEEK のような本質的に耐火性の高いポリマーが必要になる」
SAFE 評価：3D 建築
構造性能
3D 造形構造物の構造性能は、従来の手法とは対照的に、構造応力の種類に応じて非常に異なる性能を示すことが明らかになっている。
「鋳造コンクリートとは異なり、3D プリントコンクリート（3DPC）は層状に積層されることから固有の異方性を持ち、方向依存的な機械的特性と層間の弱点面を呈する」
Source: Next Materials
このことが施工速度と最大高さにハードリミットを課す。そのため、鋼棒とナノ材料の複合補強が、印刷部材においてコード準拠の延性と引張強度を実現する最も効果的なアプローチであるように思われる。
構造性能のもう一つの基準は耐久性であり、コンクリート建築は数十年にわたり著しい劣化なしに維持されることが期待されている。3D プリントは従来のコンクリート施工に比べ、空隙や多孔性をはるかに多く生じさせるリスクがある。
「層間界面はバルク領域に比べて空隙含有量が高く、ガス透過性が増大する傾向があり、炭酸化による腐食、塩化物侵入、凍結融解耐性に関する懸念が高まる」
この課題に対処するために使用できるいくつかの方法は以下の通りである。
- 密実なミックス設計により多孔性を低減する。
- 過酷な曝露条件下での表面シーラントの使用。
- 補助セメント材料（例：シリカフュームやメタカオリン）を用いて孔径連結性を低減する。
音響性能
建物利用者にとって重要な基準の一つである音の伝搬は、EN ISO 16283 のような規格でも重要視されている。しかし、体系的文献検索でこの課題に取り組んだ専用の出版物は 20 件未満であり、3D 建築手法の開発と実際の建築規範との間に相対的な乖離があることが示されている。
ヘンプライムコンクリートや薄めた普通ポルトランドセメント（OPC）モルタルは、従来の手法に比べて著しく性能が劣るように見える。
Source: Next Materials
この問題を解決するために提案されている選択肢としては、バイオベースの音響パネルを印刷インフィル層として使用すること、音響メタマテリアルにヒントを得た周期的共鳴空洞を印刷すること、あるいは四十面体細胞や迷路状チャンネル形状を採用することがあるが、いずれも印刷作業の複雑さを増す可能性がある。
耐火性
この基準は、ポリマー系 3D プリントにとって致命的な打撃となり得る。ポリマーは本質的に燃えやすいだけでなく、煙の毒性も十分に解明されていない。
「未改質の 3D プリント PLA は放射熱フラックス下で急速に点火し、持続的に高熱を放出する。その熱放出量は、難燃性配合、膨張性コーティング、またはセラミック充填代替品が無い場合に構造用途で許容される閾値をはるかに超える」
ただし、ポリマー系 3D プリント部材を除けば、他の 3D プリント手法は耐火性において非常に優れた性能を示し、超高性能コンクリート（UHPC）と比較しても遜色がない。
Source: Next Materials
唯一の実質的な問題は、中空部材の印刷であり、これが火災に対する脆弱性を高める可能性がある。中空部を軽量断熱コンクリート、ミネラルウール、または膨張性フォームで充填すれば、耐火性を許容できる等級に回復させることができる。
エネルギー効率
既存の文献によれば、3D プリント建築は熱断熱性において UHPC を上回り、ヘンプライム混合材のように EN 12524 に基づくエネルギー効率の高い壁体要件を大幅に超える材料も存在し、これらは国の建築規制で定められた熱性能基準を満たす。
Source: Next Materials
3D プリント構造部材は、従来の現場打設工法に比べて材料使用量を 35〜60% 削減できるため、施工時の材料・エネルギー効率も向上する。
しかし、印刷プロセスはコンプレッサーシステム、ロボット駆動装置、加熱装置などの追加エネルギー需要を伴い、エネルギーミックスと印刷速度に応じてライフサイクル全体の利益を 10〜25% 程度減少させる。
さらに、リサイクル骨材を用いた最適化 3D コンクリート印刷は、従来の型枠工法に比べてライフサイクル炭素排出量を最大 53.1% 削減できる。
3D 建築の未来
これまで、住宅、特に一戸建ては、コンクリートや類似材料を用いた3D建設の現在の技術成熟度に最も適しています。比較的近いのはインフラ事業や災害救援用途です。
3D印刷を建設規模で展開する最大の障壁は、統一された標準、コード、規制枠組みが欠如していることです。技術は多様なサブテクノロジーと材料で存在するため、快適性、安全性、構造的完全性という観点から将来の性能を事前に評価することが困難です。
このため、研究の著者らは、4つのSAFE領域すべてを対象とした調整されたマルチボディ標準プログラムが緊急に必要であると考えています。
特に音響性能に関しては、ほとんど研究が行われていないため、このニーズは極めて深刻です。
建設標準のより良い決定に加えて、業界は他にもいくつかの方向へ推進すべきです。
- Multi-material printingは、単一壁体内で4つのSAFE基準すべてを同時に満たす最も有望な手段です。しかし、マルチマテリアル押出のプロセス制御は未熟で、さらなる研究開発が必要です。
- Circular economy integration は、配合設計レベルで急速に進展しており、産業副産物を100%置換して使用することを目指します。
- Prediction of energy efficiency は、建築設計段階で行われ、強力な商業的根拠となり得ます。
3D印刷建設への投資
CEMEX
CEMEXはメキシコの多国籍建材企業で、アメリカ大陸全域に強いプレゼンスを持ちます。1906年に設立され、世界最大級の建材企業の一つへと成長し、セメント、プレミックスコンクリート、骨材、都市化ソリューションを製造・供給しています。特に、ラテンアメリカで高さ484メートル（1,588フィート）の最も高い超高層ビルであるTorres Riseの建設に関わっています。
Source: CEMEX
CEMEXの主力事業はセメントとプレミックスの生産で、米国とメキシコが主要市場です。EMEA地域（欧州・中東・アフリカ）も重要で、ラテンアメリカおよびカリブ諸島はそれほど重要ではありません。
Source: CEMEX
従来のセメント事業の強みを背景に、CEMEXは3D印刷建設の可能性にも備えています。特に、3D印刷建築の先駆者である建設プリンターメーカーCOBODに投資したことが顕著です。
「COBODと協働し、CEMEXは過去に提供されたどのものよりも優れた3D印刷建設の顧客体験を開発しました。当社のイノベーション努力は、より良い未来の構築に貢献する新技術の最前線に私たちを位置付けます。」
Gonzalo Galindo, CEMEX Ventures部門長
COBODとCEMEXは共同でD.fabという独自の混和剤ファミリーを開発し、コンクリートが瞬時に形状を得ることを可能にしました。
これにより、CEMEXは上場市場でのエクスポージャーを得られる選択肢となり、リスクの高い3D印刷スタートアップではなく、数十億ドル規模の企業の強みを背景に投資家に提供できます。長期的には、3D印刷建設技術がコモディティ化する可能性がありますが、規制に承認された独自の特殊混合物がサプライチェーンの価値ある部分となるでしょう。
もちろん、これは同社の株式リターンが主力事業の運用効率に密接に連動することも意味し、投資家はそれを深く理解したいと考えるでしょう。
CX 価格チャート
最新のCEMEX (CX) 株式ニュースと動向
参照研究
1. Kajeenthan Kamalaseelan. 建設における3D印刷：材料、方法、応用、およびSAFE性能基準の包括的レビュー. Next Materials. 10月 2026. Article: 103494. Volume 13. 10.1016/j.nxmate.2026.103494
