ディスラプティブ技術
テクノロジーで持続可能な建設を推進する
従来の建設からデジタルエコ建設へ
Construction is generally a very energy- and labor-intensive activity, generating significant pollution. It is still primarily an “offline” activity, with little digitalization compared to other economic activities.
Sustainable Futures1 に掲載された科学論文は、AI、ブロックチェーン技術、デジタルファブリケーション、そして持続可能性へのトレンドがこの産業にどのような影響を与えるかを検討しています。
デジタル技術とエコ素材が組み合わさることで、エコ建設技術の大幅な加速と建設業界の環境影響の削減が期待できます。
The study was done by Malaysian researchers at the Asia Pacific University of Technology & Innovation (APU) and the National University of Malaysia (UKM), published under the title “エコ建設 2.0 におけるデジタル統合：テクノロジーで持続可能性を推進する”.
新しい生産方法
Materials in construction have been historically mass-produced in standardized forms, and any assembly required skilled human labor. New technologies are likely to change this status quo in the near future.
最初のものは、工場での大量生産を超える生産方法であり、computer numerical control (CNC) machining, laser cutting, and 3D printingです。各々に利点と弱点があり、タスクの要件に応じて選択すべきです。
これらの方法は、原材料を加工して完成品にする際に失われる材料量を大幅に削減します。
また、最終設計に対する柔軟性が大幅に向上し、カスタムデザインがより手軽になります。
Lastly, they can be manufactured at a much smaller scale and more locally, potentially leading to a drastic reduction of the footprint of transport of material from raw materials to the factory to construction sites.
「この手法はエコ素材の活用に適しているだけでなく、低廃棄物特性によりリーン建設の原則やネットゼロ目標とも密接に合致します。」
All these new production methods benefit greatly from the improvement and democratization of computer-aided design (CAD) and the widespread adoption of Building Information Modeling (BIM). CAD and BIM form today the digital backbone of most construction projects.
エコ素材
Another change affecting the construction industry is the shift to more environmentally friendly materials.
A major driver of change is 3D printers capable of using materials such as recycled plastics, biodegradable polymers, and composite materials that incorporate natural fibers
特に、ジオポリマーは 3D プリントに使用可能です。ジオポリマーは無機で、通常はセラミックに似た素材で、フライアッシュやスラグなどの産業副産物から作られます。これらは発電所や製鉄所の廃棄物です。地域で調達できる材料から配合可能です。
By doing so, it puts the construction industry in a position to recycle industrial waste instead of consuming resources.
大規模な 3D プリンタの開発により、現場で建物全体を直接構築できるようになり、輸送コストとそれに伴う炭素排出が削減されます。
However, the cost of 3D printers and their relatively low speed should be noted as still serious limitations of this technology and slowing down its deployment at scale.
Renewable ecomaterials, like 木造超高層ビルに使用されるマスティンバー, could also help reduce the carbon emissions and resource consumption of the construction industry.
新しいデザイン
3D printed buildings can also adopt more complex custom shapes than buildings made from mass-produced elements.
その結果、自然で人間工学に基づく形状を建物に統合しやすくなり、熱力学や光分布の改善によりエネルギー効率が向上します。
ハニカム構造などの自然な断熱形状を統合することで、材料コストを削減しつつ断熱性能を高め、3D プリントの価値を高めることができます。
3D printing also enables the creation of “gradient materials,” where material properties vary across a single object to meet specific functional requirements without excess material use.
持続可能な建設サプライチェーンのためのブロックチェーン
Another recurring challenge of the construction industry is probably tracking the source of the materials used and their ESG profile.
This is a field where the efficient records allowed by blockchain technology can help.
サプライチェーン全体で取引を自動化・保護することで、ブロックチェーンは運用効率を高めるだけでなく、材料の出所、加工、輸送の明確で不変な記録を提供し、ステークホルダー間の信頼を構築します。
Blockchain can also be used to enable smart contracts, making execution of contracts smoother, putting the technology potentially at every step of the construction process, from sourcing materials to verification and certification of the finished building.
材料の調達と環境フットプリントを追跡・証明することで、ブロックチェーンは LEED、BREEAM、ISO 21930 などの高度な持続可能性基準に適合し、環境規制、労働保護、炭素削減要件を満たすことを支援します。
The largest limitation to the deployment of this technology is not so much technical as cultural, with the construction industry generally reluctant to modernize its practices.
「建設セクターは、レガシーワークフロー、非公式な関係、断片的な文書システムに依存する調達や下請け慣行において、デジタル透明性に対して構造的な抵抗を示しています。」
Most notably, this can impact existing power structures and black or gray market practices endemic in the industry, especially in some countries or regions.
「多くのステークホルダーにとって、ブロックチェーンの分散型・不変性は促進者ではなく、既存の運用規範を脅かす破壊的要因と見なされています。」
Most likely, deployment of blockchains and other digital tracking tools will happen quickly in critical infrastructure projects, where traceability is not merely a regulatory requirement but a condition for liability management and quality assurance.
持続可能な建設におけるAI：応用と限界
応用
As AIs become more versatile, they can now be deployed to improve construction projects.
1 つの応用は、環境影響評価（EIA）ワークフローへの AI の統合です。これにより、現場固有の環境指標、過去のプロジェクトデータ、規制パラメータなど、膨大かつ多様なデータセットから正確な予測が可能になります。
法的文書や規制への支援 も大きなインパクトをもたらします。
「自然言語処理（NLP）技術は規制文書や過去の EIA ドキュメントから構造化された知識を抽出し、コンプライアンス評価を加速し、レビューサイクルを効率化します。」
Another application of AI is predicting material performances, for criteria as varied as structural integrity, isolation, water resistance, or durability to various stresses (moisture, chloride ingress, freeze-thaw cycles, thermal gradients, etc.).
限界
A limit to AI deployment will, however, be the generally low quality of data for input in the industry, reducing the capacity of models and their accuracy.
As more projects become increasingly digitalized, this limitation is expected to fade over time. The same applies to the growing body of data about diverse materials’ performances in real-world conditions over several decades.
Another potential issue is if models are trained on datasets that reflect historical inequities or fail to represent sensitive ecological zones. This can be extra-problematic with AI models whose internal workings can be hard to understand, making it a sort of “black box”.
「AI が提供する効率性と分析深度は、透明性が確保された監査可能で文脈に応じたモデリングフレームワークの実装によって、これらのリスクとバランスを取る必要があります。」
エコ素材、ブロックチェーン、AIのシナジー
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| 技術 | 主な利点 | 主要な制限事項 |
|---|---|---|
| 3Dプリンティング | カスタム設計、現場での建設、廃棄物削減 | 高コスト、低速印刷 |
| エコ素材 | 排出削減、廃棄物リサイクル、再生可能資源 | コスト、スケーラビリティ、規制受容 |
| ブロックチェーン | トレーサビリティ、スマートコントラクト、ESGコンプライアンス | 業界の抵抗、文化的抵抗 |
| AI | 影響予測、規制遵守、材料最適化 | データ品質、バイアス、透明性の問題 |
Each of these innovations in construction interlocks with the others, making them more useful than if deployed separately.
ブロックチェーン技術をトレーサビリティに導入するプロジェクトが増えるほど、AI が利用できる高品質データの量が増加します。
建設プロジェクトのデジタル化が進むことで、CAD と 3D プリント技術の実際の建設への統合が促進されます。
よりエコフレンドリーな素材を使用し、リサイクル技術を向上させることで、建設・解体の環境影響が低減し、高品質データの価値が高まり、環境認証取得や業界新基準の設定に貢献します。
Examples of such synergies are already observable in real-world projects. For example, Singapore used many new technologies for the construction of eco-friendly public housing:
- 日照、風向、都市ヒートアイランド効果などの環境データを分析し、建物の向きや素材選定を最適化する高度な AI システム。
- リサイクルコンクリートや持続可能に伐採された木材などの持続可能素材。これらは建物構造内に戦略的に配置され、自然換気と採光を最大化します。
- 高性能断熱材と窓、太陽光パネル、グリーンルーフを組み合わせ、AI システムがリアルタイムの環境条件に基づきエネルギー使用を継続的に監視・調整します。
実例
The study also presents real-world early adopters of these technologies to demonstrate that we are now firmly in the implementation stage of the technology cycle.
1 つの例は、ブロックチェーンを使用して請負業者やサプライヤーとの支払い紛争を解決したケースです。
「ドバイの旗艦インフラプロジェクトは、ブロックチェーンを導入して契約管理を合理化し、マイルストーンベースの支払いを強制し、管理効率の向上と財務オーバーヘッドの削減を実現しました。」
Blockchain also helped the tracking of materials’ environmental footprint.
「オランダでは、ブロックチェーンを活用して鋼材やコンクリートなどの主要素材のリアルタイム品質、納入、環境フットプリントを追跡し、手作業による検査ボトルネックなしで素材仕様と持続可能性基準を満たすことが確認されました。」
A use case of IA was demonstrated in Sweden, where architects and engineers selected advanced insulating materials that optimized energy retention during the winter and minimized heat intake during the summer.
「これらの最適化素材の導入により、新築住宅のエネルギー消費が最大 25% 削減され、住宅の炭素フットプリントが大幅に低減されました。」
AI was also deployed in Japan to automate the recycling of construction waste.
AI-powered sorting systems equipped with advanced imaging and sensor technologies accurately identified and categorized different types of construction waste.
「解体現場で実施されたパイロットプロジェクトでは、AI システムが従来の手作業分別に比べてリサイクル率を 30% 向上させました。分別効率の向上は、廃棄物管理に伴う全体の時間と労働コストを削減し、リサイクルプロセスをより経済的かつ持続可能にしました。」
持続可能な建設における規制上の課題
Paradoxically, while most regulations in construction are oriented toward improving safety and environmental profiles, they might also be a hindrance to the deployment of these technologies.
A large part of the potential problems stems from the decline in standardization in construction methods. Custom design might improve the energetic and environmental profile, but they are also hard to fit into the rigid categories and assessment methods mandated by regulations.
One element that can help is the so-called “regulatory sandbox”, allowing for pilot projects to prove their value with less overbearing control.
「これらのフレームワークは、建設企業が完全な規制適用を受けずにデジタル手法を試験できるようにし、イノベーションを促進しつつ監督を維持します。」
Another improvement can be embedding digital construction requirements within public tendering protocols. This way, governments are not only adapting to, but actively steering the transition toward a digitally-enabled & environmentally-responsible construction sector.
These regulatory changes will need to be managed at the local, national, and international levels.
They also need to move quickly enough to adapt to technological improvements. Otherwise, this could slow down the adoption of innovative technologies like AI and 3D printing in construction, as companies may be reluctant to invest heavily in technologies that might not comply with future regulations.
将来の建設技術
Even more impressive materials might one day be integrated into construction projects. For example, nanotechnology in material science offers the potential to create ultra-strong, lightweight construction materials that are both cost-effective and environmentally friendly.
Another option is smart materials that can adapt to environmental changes, such as temperature-responsive polymers that adjust their insulating properties based on weather conditions.
These materials could dramatically increase energy efficiency and comfort in buildings without additional mechanical intervention.
Digital fabrication technologies could also become even more sophisticated, likely incorporating real-time quality control systems, like advanced sensors and AI algorithms to adjust printing parameters on the fly, ensuring optimal material properties and structural integrity.
Robotics could also have a major impact, with, for example, robots performing bricklaying or complex installations of pipes and cables, improving speed and precision while reducing human error and labor costs.
Lastly, AI could have a major impact on research into new materials, from a digital twin of a building observing the evolution of parameters over time to boosting the discovery of new materials, improving material lifespans, and enhancing the understanding of environmental impact throughout a building’s entire life cycle.
結論
Construction has been historically a relatively “low-tech” industry, only integrating new materials slowly and keeping construction methods relatively unchanged.
The simultaneous maturation of CNC, 3D printing, CAD, digital footprint, and AI might change that soon. Especially when combined with a push for lower environmental impact, more traceability, more energy efficiency, and less material consumption.
However, contrary to many other economic sectors, it is unlikely that this will push much human labor out of the construction industry.
Instead, it will improve productivity, safety, and green profiles of new buildings, while enabling better designs and lower resource consumption, all under the supervision of humans still directly handling the messy and changing conditions of a construction site.
3Dプリンティング会社
(Below the companies discussed, you can read about others in our article “持続可能な建設に注目すべき上位 10 のアディティブ・マニュファクチャリング・3D プリント株式”)
Nano Dimension
(NNDM )
多くのアディティブ・マニュファクチャリング企業は金属やプラスチックに焦点を当て、複雑な機械部品の製造を目指していますが、Nano Dimension は 3D プリントされたエレクトロニクスに特化しています。これには導電性や誘電性インク、セラミックなどの高度に専門化された技術が含まれ、光学部品や無線部品の製造に利用できます。
これはナノスケールでの 3D プリントの可能な応用例の一つであり、詳細は「ナノスケール 3D プリントが商業化に向けて準備完了」でさらに検討しています。
Nano Dimension は買収と社内 R&D の組み合わせで成長してきました。
出典: Nano Dimensions
This strategy changed with the acquisition of Desktop Metal, announced in 2024 and finalized in 2025. Together, the 2 companies will have a much stronger position in metal and ceramics 3D printing at all scales, from electronics to large industrial equipment and aerospace, with a strong move into industrial production.
This also creates economies of scale by merging the customer base that includes SpaceX, Tesla, GE, Honeywell, Emerson, Raytheon, NASA, Medtronics, etc.
Lastly, the two companies were mostly active in different geographic areas, with Nano Dimension in Europe and Desktop Metal in the US, allowing for synergy by merging their sales teams.
出典: Nano Dimension
The company claims it can reduce the ecological footprint of manufacturing, with a reduction of 94% in CO2 emissions, 100% in water, 98% in materials, and 82% in chemicals. Overall, we can expect Nano Dimension to emerge as a leader in technology.
出典: Nano Dimensions
The merged companies are well-positioned to leverage new discoveries in 3D printing and develop stronger aluminum alloys, with these innovations likely to expand the addressable market.
However, investors need to be aware that both per-acquisition Nano Dimension and per-acquisition Desktop Metal were cash flow negative, so the resulting company will need to cut costs or grow sufficiently to turn a profit in the future.
(You can read a more in-depth analysis of Nanodimension in the dedicated investment report)
最新の Nano Dimension (NNDM) 株式ニュースと開発
