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3Dプリンターで建築された家の耐震性は?メリットや問題も紹介

【2024】3Dプリンターで建築された家の耐震性は?メリットや問題も紹介

3Dプリンターの技術向上により、近年では家を建設できるまでに発展しました。実際に3Dプリンターを使用して家を建設するのが当たり前になれば、値段もリーズナブルに抑えることができるため誰でもマイホームを持つことが可能になります。

しかし、3Dプリンターで家を建設すると問題となるのが「耐震性」です。日本は特に地震が多い国であるため、耐震性は厳しい基準が設けられています。

本記事では、3Dプリンターで建設した家の耐震性に着目しながら、近い将来3Dプリンターで家を建築するのは主流になるのかを解説します。

耐震性とは?

まずは耐震性について理解しておきましょう。耐震性とは言葉の通り地震が起きた際に「住宅がどのくらいの地震に耐えれるのか」「損壊しないのか」を表した性質です。

日本には建築基準法が設けられており、耐震性の基準をクリアしていなければ家を建築・住むことはできません。特に日本は頻繁に地震が起こる国でもあり、耐震が強い住居が多くあります。

3Dプリンターで建築したい家も例外ではなく、耐震性の基準をクリアできなければ建築することはできません。

3Dプリンターで家を建築できる?

3Dプリンターで家を建築することは可能です。方法は主に2つあり、

  1. 3Dプリンターで作ったパーツを組み立てていく
  2. 3Dプリンター本体を運び込んでパーツを作って建築していく

実際に海外ではプリンターで建設された家に住む方もいます。また、家を建設する際の材料はモルタルやポリウレタンなどがありますが、90%以上はコンクリートでできています。

しかし、家を建築することは可能であるものの、日本では建築基準法を満たせないため導入は難しいと言われているのが現状です。

3Dプリンターで家を建設した事例等については以下の記事を参照ください。

家を3Dプリンターでつくる時代が到来!?メリットや課題点を解説

3Dプリンターで家を建設するメリット

3Dプリンターで家を建設するメリット

3Dプリンターで家を建設するメリットは以下の3点が挙げられます。

  • コストを抑えられる
  • 建築時間が短い
  • デザイン性に優れている

コストを抑えられる

3Dプリンターで家を建築できれば様々なコストを抑えることが可能です。

本来家を建築する際には資材を運ぶ運搬費や人材コストなどがかかり、時間がかかる家であればあるほどコストは膨大になります。しかし、3Dプリンターで家を建築できれば材料費はかかるものの3Dプリンターを見張る人材やトラブルが起きた際に数人配置すれば良いので大幅に人件費をカットできます。

一般的に家を建築する費用から大幅にコストを削減できるため、安価にマイホームを入手できる点がメリットとして挙げられます。

建築時間が短い

人間の手で家を建築する場合、日中のみの稼働になりますが3Dプリンターは24時間稼働することができます。人間であっても交代制を設ければ24時間稼働することはできるかもしれませんが、夜勤に家を建設することは危険で騒音などトラブルの原因になる可能性もあります。

3Dプリンターは早ければ3日間〜1週間で家の建築が可能になるため、災害時など緊急の時でも役立てることが可能になります。

デザイン性に優れている

3Dプリンターはコンクリートを一層ずつ積層していき建築を行うため、複雑な形状や綺麗な曲線を描くことも可能です。人間の手で行うことも不可能ではありませんが、ザイン性の高い家を建築できる技術を保有した職人は限られており、時間や労力もかかります。

家を建築する上でデザイン性が高い家を好む場合は3Dプリンターは非常に便利であると言えるでしょう。

3Dプリンターで家を建設するデメリット

3Dプリンターで家を建設するデメリット

3Dプリンターで家を建設する際はメリットだけではありません。ここではデメリット下記3つ解説します。

  • 耐震性など建築基準法を満たしていない
  • 耐震性など工事をする必要もある
  • 3Dプリンターで建築された家の将来性は不明確

耐震性など建築基準法を満たしていない

3Dプリンターで建設する家は日本の建築基準法で定められている「耐震性」や「耐火性」の基準に満たしていません。そのため、日本で家を建築するために3Dプリンターを用いることは難しいでしょう。

そのため、人間の手で「鉄筋」などを挿入し、耐震性などを確保する必要があるということです。

ライフラインなど工事をする必要もある

3Dプリンターで家を建築する際に出力できるものは外壁・内壁・床などに限ります。そのため、電気や水道・ガスなどを使用するためには人間の手で構築するしか方法がありません。

つまり、3Dプリンターの費用に加えてこれらの設備費用がプラスでかかるということです。人間が生活できる設備を全て整えられるわけではないため、人間の手は必ずしも必要になります。

3Dプリンターで建築された家の将来性は不明確

3Dプリンターで建築された家が注目を集めているのはここ数年での出来事であり、10年後20年後に自然災害等の被害を受けてでも住めるかどうかは不明確であることが挙げられます。

従来の人間の手で建設された家に比較すると、3Dプリンターで建設された家の寿命は短く不安と感じる方もいるでしょう。

3Dプリンターで建設される家のメリット・デメリットは様々です。詳しく知りたい方は以下記事も併せてご覧ください。

3Dプリンターで作られた家のデメリットとは?メリットや今後の課題についても解説

3Dプリンターで建築した家の耐震性はある?

3Dプリンターで建築した家の耐震性はある?

3Dプリンターで建築した家の耐震性は建築基準法を満たしていないと先述しましたが、実際はどのくらい耐震性が必要なのか下記2つの視点で解説します。

  • なぜ耐震性がないのか
  • 耐震性を上げるのは不可能

なぜ耐震性がないのか?

3Dプリンターはコンクリートを積層していくため、内部に鉄筋が入っていません。そのため、建築基準法で定められている耐震性をクリアすることはできません。

現時点でコンクリートを積層しながら鉄筋を入れることは難しいため、今後耐震性を強化していくのであれば積層していきながら鉄筋を挿入することが課題となるでしょう。

耐震性を上げるのは不可能?

耐震性を上げるのは不可能ではありません。3Dプリンターで積層を終えた後に鉄筋を挿入していけば建築基準法を満たすことは十分可能です。

また、建築物の構造によっても耐震性を上げることはできるでしょう。例えば、地震が来たとして揺れない形状であれば耐震性を上げられます。また、材料によってもコンクリートだけでなく「硬化促進剤」等を用いれば、耐震性を上げることは可能です。

ただし、建築基準法を満たせるかは別の話ですのであくまで耐震性をあげれるということを覚えておきましょう。

家の耐震性を決める要素

家の耐震性を決める要素

家の耐震性を決める要素は「耐震等級」とも呼ばれており、下記4つの明確なポイントがあります。

  • 基礎構造の違い
  • 建物の軽さや重さ
  • 耐力壁の量
  • 水平構面の耐力

基礎構造の違い

1つ目は「基礎構造の違い」です。基礎構造は住宅の基盤となる部分で「ベタ基礎」や「布基礎」などの種類があります。一般的には「ベタ基礎」が耐震性が高いと言われています。

建物の軽さや重さ

2つ目は「建物の軽さや重さ」です。一般的に建物が軽ければ耐震性は高いと言われています。そのため、3Dプリンターで使用する素材もコンクリートの中でも軽量のもので建築できれば耐震性を上げることは可能です。
また、屋根や外壁材だけでも軽量な素材を使用すれば耐震性は上がります。

耐力壁の量

3つ目は「耐力壁の量」です。耐力壁とは、建物の重さや地震の揺れに対抗して建物を支える役割を持つ壁を指します。耐力壁の配置だけでなく、窓や開口部などのエリアを減らすことで耐震性は上がります。

水平構面の耐力

最後は「水平構面の耐力」です。壁や柱だけでなく天井や床などの水平構面も家の耐震性を向上させます。例えば、2回が吹き抜けになっていれば耐震性は下がります。

住宅のトータルバランスによって家の耐震性を決めると言われており、この要素を考慮しながら3Dプリンターで建築できれば建築基準法をクリアすることは十分可能になるでしょう。

3Dプリンターで建築した家で耐震性をクリアした事例2選

3Dプリンターで建築した家で耐震性をクリアした事例2選

最後に3Dプリンターで建築した家で耐震性をクリアした事例を以下2つ紹介します。

  • serendix10(スフィアモデル)
  • 3dpod

serendix10(スフィアモデル)

serendix10(スフィアモデル)

serendix10は夫婦向け一般住宅となる3Dプリンター住宅の名称であり、以前はコンクリートの間に鉄筋を挟むRC造でしたが鉄骨の柱を入れた鉄骨コンクリート造の家を作成しました。

コンクリート単一素材で現在の建築基準法に準拠し、壁厚は30cm以上で、耐震面は国内の最先端の耐震技術を採用しています。また、断熱性能においても夏と冬の寒暖差が激しいヨーロッパの断熱基準をクリアしています。

引用:SUUMO

3dpod

3dpod

大手建設会社「大林組」が建設した3dpodは同社が開発した超高強度繊維補強コンクリート「スリムクリート」を使用して、耐震性を確保しました。

建築物の寸法は最高高さ4.04m、延べ面積27.09m2となっており、内部は研究室と機械室の2室となっており人が滞在できる建設物となっています。

引用:日経XTECH

3Dプリンターで家を建設する将来性は?耐震性との関係

3Dプリンターで家を建設する将来性は?耐震性との関係

3Dプリンターで家を建設する未来は遠くはないでしょう。耐震性を強化し建築基準法をクリアできれば3Dプリンターで家を量産することは可能です。

また、人手不足が深刻な建設業界において3Dプリンターは大きな存在です。特にAIなども急速な発展を遂げているため、今後AIで地震について予測・分析を行い耐震性についての理解が深まれば、より簡単に3Dプリンターで家を建設することが可能になるでしょう。

3Dプリンターによる家を建設する将来性は高いと言えます。

耐震性を強化すれば3Dプリンターで家を建設するのは可能?

耐震性を強化すれば3Dプリンターで家を建設するのは可能?

本記事では3Dプリンターを使用した家の建築において耐震性に着目し解説しました。日本では3Dプリンターを活用し家を建設できますが、建築基準法を満たせていないことがほとんどです。

しかし、使用する材料や家の構造などを工夫すれば3Dプリンターで耐震性を確保することは十分可能です。3Dプリンターで家を建築できれば、多く人が手軽にマイホームを持つことができるためこれからの技術発展に期待が高まります。

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