住宅不足への対策 – 3Dプリンティングが答えになるか？

Many parts of the world share a major problem: there’s not enough housing to go around. The housing shortage has had a resounding effect on the economy as people continue to pay absorbent amounts for their homes, leading to less disposable income and more concentrated wealth. Thankfully, multiple teams of engineers are researching 3D printing as a way to help alleviate this shortage. Here’s everything you need to know about how 3D printing could help solve the housing shortage crisis.

住宅不足の統計

最近、北米全体で住宅不足が新たな記録を打ち立てています。最新の調査によると、カナダと米国は必要な住宅数に対して350万戸以上不足しており、価格の均衡が取れていません。この不足は、住宅危機を引き起こす主な要因が続く限り拡大すると予測されています。特に、米国西海岸、特にカリフォルニア州が最も深刻です。

住宅不足の原因

現在の住宅不足には多くの要因があります。まず、パンデミックによる遅延と供給不足がサプライチェーンの崩壊を招きました。これらの損傷したチェーンはインフレを引き起こし、全体的に価格が上昇し、建築家が付加製造を含む革新的な解決策を模索するようになりました。

住宅不足を解消する3Dプリンティング

有望性を示している建設分野の一つが3Dプリンティングです。この技術がコスト削減、アクセシビリティ向上、そして人類を新たな高みへと導く可能性を示すプロジェクトがいくつか進行中です。3Dプリント住宅の概念は、これらの装置が市場に登場した当初から存在していますが、材料科学と3Dプリンティング技術の最近の進歩により実現可能となりました。

出典 – Hassell と Imigo

現在、3D住宅を印刷するためにいくつかの方法が使用されています。最も一般的なのは入手しやすいコンクリートです。コンクリートは大きなノズルから吐出できるように特別に混合されています。これらの装置はミニチュア3Dプリンターのように機能しますが、住宅サイズの規模です。コンクリートを慎重に層状に重ねて壁を形成します。

これらの3Dプリント住宅の利点は、入手可能で耐久性のあるコンクリートを使用していることです。現在、一部のシステムは通気性や断熱性を追加できる特定のパターンで印刷し、建設コストをさらに削減し、大規模導入への道を開いています。

多層3Dプリント建築

Project Milestoneは、コンクリート3D建築オプションの中で多くの点でユニークです。まず、3Dプリント建築において信頼性が高く、使いやすい多層アプローチを初めて成功させました。Project Milestoneのエンジニアは、セメントに似た混合物をプリンターノズルから押し出し、所定の形状になるまで積み上げるプロセスを開発しました。

これらの形状は建設現場で印刷され、作業員によって組み立てられます。このアプローチは、印刷施設が広範囲に効率的に印刷物を提供できるため、設置コストを削減します。現在のProject Milestoneの建築計画には、3階建てで1,370平方フィートのオプションと、2階建てで1,230平方フィートの選択肢があります。

土壌プリンティングが住宅不足を支援

Earthpriningは、学ぶ価値のある3Dプリント住宅市場の別の分野です。この方法は、人類最古の建築手法である土を使用することに新たなひねりを加えています。先史時代の先祖はこの素材で建築しており、驚くべきことに、彼らの作品の一部は今日でも部分的に残っています。

2018年、エンジニアは3Dプリンティングと土壌圧入を組み合わせることを決定しました。この手法は、土を圧縮して様々な建設プロジェクトで使用できるレンガに変えるものです。2021年までに、TECLAはイタリア・ラヴェンナで最初の3Dプリント土住宅を完成させました。このプロジェクトは土を圧入して、統合された支柱を備えた壁を作りました。

土壌プリンティングの進化

最近の土壌3Dプリンティング分野の開発では、建物に通気性と光を取り入れることができる複雑な形状やデザインの使用が含まれています。最新の土壌プリンティング手法は、圧縮時に層間にワイヤーメッシュを挿入し、相互接続された支持を提供します。この手法は30％の粘土混合物を組み込み、圧縮・乾燥時に自然な結合剤として機能します。

Hope Village

Hope Villageは、3Dプリント住宅がすべての人々の生活を向上させる方法の好例です。このプロジェクトはタンザニアに位置し、土を利用した建築手法で支援を必要とする子どもたちに住宅を提供しようとしています。プロジェクトの開発者によれば、現地には3歳から18歳までの480人の少女が住むことになる予定です。

50棟の建物

Hope Villageは単なる住宅施設にとどまらず、教育、技能訓練、レクリエーション、農業施設も提供し、チームの女性たちが成功するための戦略の一部となります。印刷予定の50棟以上の建物の中には、保育施設も含まれています。特に、チームはCrane WASP印刷システムを含むTECLA 3Dプリンティングプロジェクトの一部を統合する予定です。

Crane WASP

Crane WASP（World’s Advanced Saving Project）は、リギングを活用して広いエリアでの可動性を得る大型3Dプリンターで、建設に最適です。特に、WASPという名称は、泥で建築することで有名なハチ類「mason wasp」から取られています。

WASPプリンターは、従来の方法に比べてごく低コストで住宅を作成できるため、時に「インフィニティ3Dプリンター」と呼ばれます。すでに、WASPは南米で最も深刻な住宅危機の一つであるコロンビアで住宅建設を支援しています。将来的には、WASPのようなシステムが世界中で一般的になる可能性があります。

大型コミュニティセンター

Hope Villageの中心には、最新技術の開発を示す3Dプリント建築が建てられます。このコミュニティセンターは、昼間は学校、食堂として機能するなど、地域で多様な役割を果たします。また、コミュニティイベントの安全な開催場所も提供します。

興味深いことに、Hope Villageの壁は荷重を支える構造ではありません。そのため、屋根はすべて地元で調達された木材の支柱に接続されます。最後に、金属板の層が雨や日光からの保護を強化します。コミュニティセンターの建設は2025年初頭に開始される予定です。

住宅不足を支援する3Dプリント建設の利点

3Dプリント住宅を市場に導入しようとする動きには多くの理由があります。これらのユニットははるかに低コストで製造でき、地元の建築資材を利用できます。WASP 3Dプリンターはわずか1000ドルで住宅を作ることが可能です。さらに、コンクリート構造物に匹敵する耐久性で迅速に住宅を生産できます。

よりアクセスしやすい

アクセシビリティは、3D住宅プロジェクトが今後大幅に成長するもう一つの理由です。建築資材や労働者を輸入するよりも、地元資源を活用した3Dプリンターを導入する方が建設者にとって容易です。この戦略により、コミュニティは住民のニーズに合わせて改善・拡大できるようになります。

安価な住宅が住宅危機の緩和に貢献

現在の方法で建設するよりも、3Dプリントで住宅を作る方がはるかに安価です。プロセスを自動化すれば、ほとんどの間接費が削減されます。3Dプリント住宅は建設専門家のチームを必要としないため、建設コストが大幅に下がります。さらに、プリンターは昼食休憩や睡眠を取る必要がないため、月あたりの建築数が増加します。

住宅不足削減のための将来の支援

3Dプリンターを使用してコミュニティを拡大する最大の利点の一つは、コミュニティ自体を拡大できることです。地域に必要なときに新しい建物を生産できる3Dプリンターがあると想像してください。これらの住宅プロジェクトの多くは、地元住民にプリンターの使い方を教え、将来的にコミュニティが自ら建物を建設し、すべての人々の生活を向上させることを目指しています。

精巧なデザイン

3Dプリンターが建築分野にもたらすもう一つの大きな利点は、精巧なデザインを作成し、現在の建築様式を拡張できることです。暖房・冷房コストを削減できる新しい壁デザインがあります。高温環境向けの多孔質壁は、場所に合わせた建築が不動産価値を高める好例です。

3Dプリント住宅の未来

建設分野における3Dプリンティングの未来は明るいです。すでに、3Dプリンティングは建設業界の長年の課題に対する理想的な解決策となっています。また、3Dプリンティングは地球外の環境で住宅を印刷する際にも有用かもしれません。3D 宇宙での印刷は容易な作業ではありません。ほとんどの3Dプリンターは重力を利用して材料を所定の位置に定着させますが、重力がない環境では材料が適切に定着し、装置が意図通りに動作するために新たな印刷方法が必要です。

特に、NASAは3Dプリンターを利用して宇宙飛行士が他の惑星や月への植民を支援することに注目しています。2019年にNASAは3Dプリントハビタットチャレンジを開催し、2022年にはオースティン拠点の建設会社ICONに5,720万ドルの契約を授与し、3Dプリントハビタットの拡大を支援しました。

2022年10月、Iconはテキサス州ヒューストンのNASAジョンソン宇宙センターで取り組みを披露しました。デモでは、火星で使用することを想定した3Dプリントハビタットが示され、将来的に月の3Dプリンティング技術が地球の隣人である月の植民に役立つ可能性も紹介されました。

市場で注目を集める3Dプリンティング企業

3Dプリンティング分野は急速に成長している市場で、拡大を続けています。これらの装置はかつてないほど人気が高まり、機能とデザインの両面で進化しています。さらに、サポートするソフトウェア・ハードウェア企業も収益が増加しています。

AutoDesk

Autodesk (ADSK ) は、幅広い業界向けにソリューションを提供するソフトウェアプロバイダーです。同社のモデリングソフトは建築・エンジニアリング市場で使用されており、複数の建設プロジェクトでも重要な役割を果たしています。Autodeskはエンターテインメントや教育分野でも利用され、全体的に高い評価を受けています。

(ADSK )

Autodeskは1982年に市場に参入し、John Walker率いるプログラマーグループによって設立されました。AutoCADソフトウェアのリリースにより一躍有名になり、これはPC上で動作する初のCADソフトウェアで、数十年にわたり業界標準となりました。

ADSK株は、インサイダー取引の報告やここ数週間のテック株全体の下落により一部下落しました。しかし、同社はAI搭載システムへの転換と市場でのポジショニングにより、将来の成長可能性を示す強い「ホールド」と多くのアナリストに見なされています。

3Dプリンティング建設手法の採用における障壁

3Dプリント建設手法を大規模に採用するには、まだいくつかの障壁があります。まず、耐久性に関する長期データが存在しません。土やコンクリートが長持ちすることは知られていますが、これらの材料がどのように結合されるかが耐久性に大きく影響します。長期的なデータで住宅の頑丈さが裏付けられるまで、投資家の支持を得るのは困難です。

規制に関する懸念

一部の人々が指摘する別の懸念は、現在の許認可や安全基準に追随することがほぼ不可能になるという点です。新しい建設手法に対応するためには、安全要件の全面的な見直しが必要だと主張しています。その結果、建設分野でこれらのツールを使用するまでの遅延がさらに生じる可能性があります。

住宅不足は印刷で解消できるかもしれない

最近、一部の建築家が採用した革新的な戦略を見ると、必要に応じて3Dプリンターが住宅不足を緩和する未来を容易に想像できます。材料科学の進歩に伴い、これらの装置はさらに向上し、今後数年で住宅は建設されるのではなく、印刷される可能性が高いです。

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