セレンディクス、東京大学と共同で3Dプリンター住宅に最適な構造を探る加力実験を実施

2027年度の実大実験に向け性能を確認

東京大学生産技術研究所 千葉実験所での実験の様子

日本初の3Dプリンター住宅メーカーであるセレンディクス株式会社（本社：兵庫県西宮市、代表取締役CEO：小間裕康、以下「セレンディクス」）は、東京大学生産技術研究所 腰原研究室、東京大学大学院工学研究科 丸山研究室の監修のもと、3Dプリンターで製造した耐力壁の構造性能を確認するための実験を実施いたしました。本実験は、3Dプリント建築を「型枠」ではなく「構造体」として活用するための第一歩であり、2027年度に予定している実物大での性能実験に向けた重要な基礎データの取得を目的としています。

■　プロジェクトの背景と目的

当社がすでに販売開始しているモデルで使用する3Dプリンター製の部材は「モルタル」で作られており、これは現行の建築基準法が定める指定建築材料に該当しません。そのため、法規上はRC構造の周囲にある「非構造材」として扱われています。

3Dプリント建築のモルタルそのものを構造体として活用できれば、建設コストの削減や工期の大幅な短縮など、大きなメリットが期待できますが、そのためにはまず3Dプリント建築の構造性能を科学的に把握する必要があります。今回の実験では、3Dプリンターによって製造された耐力壁について、変形性能・耐力・破壊性状を確認し、将来的な国土交通大臣認定による建築許可の取得や、型式認定の取得による確認申請の省力化を目指しています。

■　実施体制

主催：セレンディクス株式会社　実験計画：株式会社KAP

監修：東京大学生産技術研究所 腰原研究室、東京大学大学院工学研究科 丸山研究室

実験場：東京大学 生産技術研究所 千葉実験所（柏キャンパス内）

■　実験の概要

本実験では、6種類の耐力壁試験体を用いて、横方向からの力を加え、構造性能の検証を実施しました。3Dプリンター建築は曲面を自由に形成できることが大きな特徴ですが、従来の鉄筋を曲面に沿って加工するには施工の手間がかかります。そこで、鉄筋に代わる引張材の可能性も含め、複数のタイプの試験体を製作し、それぞれの構造性能を比較検証しています。

【水平積層面の耐力壁（試験体A〜D）】

積層面が水平になる耐力壁として、引張力を負担する材料が異なる4種類の試験体を実験しました。

試験体A：鉄筋で引張力を負担するタイプ（標準タイプ）

試験体B：GRC（ガラス繊維補強コンクリート）で引張力を負担するタイプ

試験体C：ケーブル（PC鋼より線）で引張力を負担するタイプ

試験体D：炭素繊維シートで引張力を負担するタイプ

【垂直積層面の耐力壁（試験体E・F）】

積層面が垂直になる耐力壁として鉄筋を引張材に用いた2種類の試験体を実験しました。

試験体E：縦積層における面外方向のトラス構造タイプ

試験体F：縦積層における面内方向の耐力壁タイプ

試験体A・B

試験体C・D

試験体E・F

■　実験結果の概要

6種類すべての試験体について実験を完了し、それぞれの変形性能や耐力、破壊性状に関するデータを取得しました。一部の試験体では、多数のひび割れが発生したものの急激な耐力低下はなく、安定した復元力が得られるなど、構造体としての有望な性能が確認されました。また、各種引張材を用いた試験体についても、それぞれの特性に応じたデータが得られており、今後の住宅等の新モデル開発に応用して参ります。

試験体Aを加力した様子

試験体E（トラス構造）を加力した様子

■　今後の展望

今回の要素実験で得られたデータをもとに、2027年度には実大実験の実施を目指します。この実験では、実際の建物スケールでの耐震性能を検証し、3Dプリント建築の構造体としての安全性を実証する計画です。

これらの実験データの蓄積により、国土交通大臣認定による建築許可の取得を進め、3Dプリント建築をRC構造の「型枠」にとどまらない構造体として確立することを目指します。また、型式認定の取得により確認申請の省力化を実現し、3Dプリンター住宅のさらなる普及と低コスト化に貢献してまいります。

■　Co-founder 兼 CTO 飯田國大 コメント

「日本は世界有数の地震大国であり、それゆえに世界で最も厳しい耐震基準を持つ国でもあります。今回、従来の鉄筋だけでなくガラス繊維や鋼製ケーブル、炭素繊維といった多様な補強材で壁部材の強度を検証できたことは、3Dプリンター建築の今後の可能性を広げるきっかけとなる大変有意義な実験となりました。

当社は2022年に日本初の3Dプリンター住宅を完成させて以来、住宅、駅舎、万博施設と実績を積み重ねてきましたが、3Dプリントで造形した部材自体が『構造体』として認定を受けられれば、建設コストと工期のさらなる削減が可能になります。日本で培った耐震技術と3Dプリンター技術を融合させ、国内はもちろん、プロジェクトが進行中のウクライナをはじめとする世界中の人々に、安全かつ手頃な住まいを届けていきたいと考えています。」

セレンディクスについて

当社は日本初の３Dプリンター住宅メーカーです。2022年3月に日本初の3Dプリンター住宅「serendix10」を23時間で完成させたのを皮切りに、2024年9月には２人世帯向け住宅「serendix50」の販売第１号棟を復興住宅モデルとして石川県珠洲市に建築。2025年には開発フェーズから販売フェーズへ大きく前進し、全国で建築実績を積み上げています。また、2024年5月にはJR西日本グループと資本業務提携し、駅舎など住宅以外のプロジェクトも手掛けるなど、住宅だけにとどまらない建設ソリューションを様々な業界に提供しています。

【当社概要】

会社名：セレンディクス株式会社

所在地：兵庫県西宮市甲陽園目神山町1-1

創業：2018年８月

資本金：6億7500万円 (資本準備金及びその他剰余金等含む)

事業内容：３Dプリンター住宅の開発及び販売