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» 2022年07月25日 09時00分 公開

セメント系材料でのメタマテリアル技術確立に向け、産学が共同研究3Dプリンタニュース

クラボウの化成品事業部と東京大学は、セメント系材料でのメタマテリアル技術を確立するため、共同研究を開始した。造形物の構造性能評価技術やメタマテリアル技術を開発し、造形物の材料が持つ物性の向上や新しい物性の獲得を目指す。

[MONOist]

 クラボウは2022年7月13日、同社の化成品事業部と東京大学大学院工学系研究科が共同で、3Dプリンティング技術に関する研究に取り組むことを発表した。セメント系材料でのメタマテリアル技術の確立を目指す。

 両者は2022年4月に、建設用3Dプリンティング技術の研究、開発に関する共同研究契約を締結しており、同年7月から本格的に取り組みを開始した。共同研究では、建設用3Dプリンタによる造形物の構造性能評価技術の開発や、数値シミュレーションに基づくメタマテリアル技術の開発、実証を実施する。これにより、造形物の材料が持つ物性の向上や、新しい物性の獲得を目指す。

3Dプリンティング技術に関する共同研究 3Dプリンティング技術に関する共同研究[クリックで拡大] 出所:クラボウ

 数値シミュレーションに基づく造形物の構造性能評価技術は、力学特性の異方性や耐久性への影響といった3Dコンクリートプリンティングの特性を踏まえて開発する。また、新たな力学特性を有するセメント系メタマテリアルの開発、実証には、非線形構造解析システムとAI(人工知能)を活用する。

 こうした取り組みにより、これまでのセメント系材料だけでは得られない物性を持つ新材料の開発や、 内部構造のデザインによって軽量化と強度、靭性の向上を両立させるといった、3Dプリンティング技術の新たな活用が期待できる。

クラボウ寝屋川工場での開発の様子 クラボウ寝屋川工場での開発の様子[クリックで拡大] 出所:クラボウ
メタマテリアル技術を用いて試作した造形物 メタマテリアル技術を用いて試作した造形物[クリックで拡大] 出所:クラボウ

 両者は2023年度をめどに、メタマテリアル技術の確立を目指す。2022年は材料と部材実験を計画、実施し、メタマテリアル技術の数値解析をする。2023年以降はメタマテリアル技術の実証実験を予定している。

 メタマテリアル技術確立後、クラボウは建築と土木分野に同技術を活用し、ノウハウを蓄積する。そして人手不足や生産性向上といった建設業界の課題解決に取り組みつつ、住宅分野にも同技術を活用していく。東京大学は、メタマテリアル技術を基にセメント系材料の新しい機能、価値を創出し、同技術の社会実装を目指す。

 将来的には、建設用3Dプリンタで利用できる、低炭素型のセメント系材料を共同開発していく。

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