複合材料で作られた3Dプリントされたプレハブ住宅

Mighty Buildingsは、熱硬化性ポリマー複合材を使用してプレハブ住宅を3D印刷することにより、現在の建設業界を変えることを望んでいます。 現在、そのような建物が2棟完成しています。

趣味は変わり、素材も改善されましたが、今日のほとんどの家はまだ数十年前に建てられています。木製のフレーム、乾式壁と表面の装飾、現場での建設、多くの手作業が必要です。 「20世紀の建設現場から今日の組立工場に労働者を投げることができます。彼らはほぼ同じ状況で働いています。」MightyBuildingsの共同創設者兼最高持続可能性エグゼクティブであるSamRuben）は次のように述べています。現在、ハンマーの代わりにネイルガンが使用されていますが、釘はまだその釘です。」



明確にするために：釘はまだ使用されています。しかし、伝統的な方法で家を建てることはますます望ましくなくなってきています。ビルダーの観点からは、プロセスは長く、複雑で、コストがかかるため、発生した廃棄物は適切に処分する必要があります。それぞれの新しい家は、地元の建築規制と制限、区画のサイズと形状、および所有者の好みと要件の対象となります。同時に、建設業界は熟練労働者の不足に直面しており、新しい家を建てるために必要な労働者を見つけることは困難です。


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これらすべてを念頭に置いて、Mighty Buildingsは最近、住宅建設業界を変えるという使命を持ってシークレットモードから抜け出しました。 Mighty Buildingsは、2017年以来、独自の3D印刷技術の研究開発を静かに行っています。その家は木や釘ではなく、目的の美観を完成させることができる熱硬化性ポリマー複合材料で作られています。これらのユニットは現場で製造されていませんが、カリフォルニア州オークランドにある同社の工場でプレハブおよび設置されています。従来の新しい建物と比較して、製造プロセスはより速く、より自動化され、より低コストであり、廃棄物の発生が少ないため、エネルギー効率の高い住宅が得られます。

スタンドなしの熱硬化性3D印刷

過去数年間、3D印刷の建築ニュースに事欠くことはありませんでしたが、Mighty Buildingsは、コンクリートや従来の建築材料の代わりに、プレハブおよびオンサイトの建設とポリマー複合材料を選択するという、ほとんどの場合とは異なるアプローチを採用しました。この技術も架空のものではありません。ステルスモードでは、スタートアップはUnderwriters Laboratories（UL）と提携して、この方法で家の監視ロジスティクスを実際に構築しました。同社は、3Dプリントの建物構造の新しい規格であるUL3401認証を取得した最初の企業です。部分的または完全に3D印刷された家は、依然として地元の規制当局による承認が必要ですが、UL 3401評価は、3D印刷された構造が特定の建築基準を満たしているかどうかを判断するために必要なデータを提供します。


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規格によって評価される要素には、使用される材料と3D印刷機器が含まれます。マイティビルディングの場合、これらは独自のものです。そのプレハブ住宅は、ライトストーンと呼ばれる熱硬化性複合材料で構成されており、それを適用するために特別に設計された大型の3Dプリンターが装備されています。ほとんどの蒸着プリンターで使用されている熱可塑性樹脂と比較して、熱硬化性ポリマーは硬化後に再溶解できません。固化すると、その材料特性が根本的に変化します。したがって、熱硬化性プラスチックは一般に熱可塑性プラスチックよりも強度が高く、耐熱性がありますが、良好な層接着性で印刷するのは困難です。 Mighty BuildingsのBig-Gプリンターは、プリントヘッドの2つのUVランプで硬化プロセスを制御することにより、この課題に対応します。







「材料が押し出されると、紫外線にさらされ、部分的に硬化して自重を支えることができます。これは、支えられていないスパン、自由形状のデザイン、非常に有機的な形状を持つことができることを意味します。しかし、何が本当にクールなのは、固化があまり速くないため、層間で完全な凝集が得られないことです。それでも次の層と完全に統合されているため、完全な全体構造が得られます。」



これまでのところ、Mighty Buildingによって製造された住宅ユニットは、単層ハイブリッド（鉄骨フレームに適用された3Dプリントパネル）ですが、これは次の材料の反復で変更されます。同社は現在、鋼と同じくらい強く、鉄骨なしで高層ビルを印刷できるガラス繊維強化熱硬化性ポリマー複合材料を開発しています。材料はUL認定を受けており、屋内および屋外での使用に適しており、さまざまなテクスチャやコーティングを使用できるため、各建物に必要な材料の種類が制限されます。仕上げ自体は自動化されており、印刷された部品は自動化されたロボットセルによってフライス盤でコーティングされます。



ルーベン氏は次のように述べています。「従業員の約95％を建物の建設に使用できます。装飾、細部の作業、電気工事など、従業員にとって意味のある5％に人員を集中させています。」将来を見据えて、「従来の建物よりも安全な環境で最先端の技術を使用して、新しいクラスの建設作業員を作成したいと考えています。デバイスあたりの作業量が少なくて済みますが、スループットが向上するため、全体的な作業負荷が軽減されます。大きくなるだろう」と語った。

持続可能な住宅、分散型製造

Mighty Buildingsプロセスは、積層造形が従来の製造から住宅建設にもたらすのと同じ利点を適用します。このプロセスはデジタルで高度に自動化されており、廃棄物はほとんど発生しません。プレハブ住宅の設置は、周囲の環境への影響が少ないです。 Mighty Buildingsは、数週間の建設現場で完全な建設現場を片付けるのではなく、家が完成のために現場に配達される前に、コンクリートの基礎を注ぐだけで済みます。



Mighty Buildingsは、3D印刷されたプレハブ住宅のコストは、従来の現場建設のコストより45％低く、従来のプレハブ住宅のコストより20％から30％低く、サイズと品質は同等であると述べています。軽量の石材と断熱格子壁の設計により、建物の断熱材はコンクリートの4倍になり、建物のライフサイクル中のエネルギー消費量が削減されます。



これまでのところ、Mighty Buildingsはカリフォルニアで2つのプレハブビルを付属住宅ユニット（ADU）として完成させており、オークランドの施設ではさらに約15のプレハブビルが進行中です。現在、これらの建物を事前設定された構成で提供し、ターンキーパッケージで消費者に直接販売することに重点を置いていますが、これは最終的な目標ではありません。最終的に、同社はビルダーと開発者へのサプライヤーになり、世界中に複数の小さな生産施設を建設することを望んでいます。
カリフォルニア州（州の厳格な建築基準法、材料規制、および耐震要件）から始めて、他の州、そして最終的には他の国への昇進を簡素化します。同社はまた、サードパーティのカスタマイズされた生産設計を受け入れ、可能なフロアプランと美学の多様性を拡大できるようにするソフトウェアの開発にも取り組んでいます。