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公開番号2023167467
公報種別公開特許公報(A)
公開日2023-11-24
出願番号2022078673
出願日2022-05-12
発明の名称構造物
出願人大成建設株式会社
代理人弁理士法人磯野国際特許商標事務所
主分類B28B 1/30 20060101AFI20231116BHJP(セメント,粘土,または石材の加工)
要約【課題】3Dプリンタを利用して形成された、機能をもたらすための複数の空間を確保した構造物を提案する。
【解決手段】3Dプリンタのノズルから吐出されたセメント系材料2を積層することにより形成された構造物10であって、外形を形成する外層部3と、外層部3の内部空間5をコンクリート打設用領域51と中空領域52と連結用領域53に区画する内層部4とを有している。外層部3と内層部4は、連続したセメント系材料2により形成されている。
【選択図】図4
特許請求の範囲【請求項１】
３Ｄプリンタのノズルから吐出されたセメント系材料を積層することにより形成された構造物であって、
外形を形成する外層部と、
前記外層部の内部空間をコンクリート打設用領域と中空領域とに区画する内層部と、を有することを特徴とする、構造物。
続きを表示（約 270 文字）【請求項２】
外形角部の半径が、前記ノズルの半径より大きいことを特徴とする、請求項１に記載の構造物。
【請求項３】
セメント系材料同士を当接する箇所において、少なくとも一方のセメント系材料が前記ノズルの半径よりも小さい半径により折り返されていることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の構造物。
【請求項４】
前記内部空間は、前記内層部により区画された連結用領域を有し、
前記連結用領域は、他の構造物と連結するための連結部材を収納可能であることを特徴とする、請求項１に記載の構造物。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、３Ｄプリンタを用いて形成した構造物に関する。
続きを表示（約 3,500 文字）【背景技術】
【０００２】
建築物等の施工において、予め所定の形状に形成されたプレキャスト部材を使用すれば、現場での型枠の組み立て、配筋作業、コンクリートの打ち込みおよび養生に要する手間を省略し、工期短縮化を図ることができる。
一方、プレキャスト部材は一般的に高価である。また、プレキャスト部材は、工場などにおいて、型枠にコンクリートを打設して形成するのが一般的である。このようなプレキャスト部材は、密実に形成されている場合が多く、重量が重く、輸送コストが高くなるとともに、施工用の揚重機の選定にも影響が及ぶ場合がある。
そのため、特許文献１には、３Ｄプリンタを利用して中空体を形成し、この中空体内にモルタルを充填することにより構造物を構築する方法が開示されている。
この構造物は、荷重を支持する機能を有しているが、構造物の内部に、荷重支持機能以外の機能をもたらすための空間（例えば排水路や配管スペース等）を設けておけば、構造物の外部に別部材（例えば、管材や治具等）を設ける必要がなく、施工時の手間の低減化および美観の向上を図ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０２１－０６２４８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このような観点から、本発明は、３Ｄプリンタを利用して形成された、機能をもたらすための複数の空間を確保した構造物を提案することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記課題を解決するために、本発明は、３Ｄプリンタのノズルから吐出されたセメント系材料を積層することにより形成された構造物であって、外形を形成する外層部と、前記外層部の内部空間を区画する内層部とを有している。この構造物の内部には、前記内層部により、コンクリート打設領域と、中空領域とが区画されている。
かかる構造物によれば、外層部により外形の美観が維持される。加えて、かかる構造物によれば、内層部によって外層部の内部空間を複数の領域（コンクリート打設領域と中空領域）に区画しているので、荷重支持機能をもたらす空間とそれ以外の機能をもたらす空間が確保されている。
なお、前記外形の角部の半径が、前記ノズルの半径より大きければ、角部において、３Ｄプリンタのノズルをなめらかに移動させることが可能となり、より高品質に構造物を製造できる。
また、セメント系材料同士を当接する箇所において、少なくとも一方のセメント系材料が前記ノズルの半径よりも小さい半径により折り返されていれば、セメント系材料同士をより確実に当接することができる。
他の構造物と連結するための連結部材を収納するための治具領域が前記内層部により形成されていれば、構造物同士を連結した際に、連結部材が露出することがなく、美観に優れた構造物を構築できる。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の構造物によれば、３Ｄプリンタを利用することで、内部空間を複数に区画することができ、この区画された領域を利用することで、複数の機能をもたらすことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
本発明の実施形態に係る支柱を示す斜視図である。
本発明の実施形態に係る支柱を示す側面図である。
構造物の製造状況を示す正面図である。
（ａ）は図２のＡ区間の断面図、（ｂ）は図２のＢ区間の断面図、（ｃ）は図２のＣ区間の断面図である。
（ａ）は図２のＤ区間の断面図、（ｂ）は図２のＥ区間の断面図である。
外形角部とノズルの中心線との関係を示す模式図である。
構造物を示す斜視図であって、（ａ）は下段ブロック、（ｂ）は中段ブロック、（ｃ）は上段ブロックである。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本発明の実施形態では、建物の支柱１について説明する。図１および図２に支柱１を示す。支柱１は、図１および図２に示すように、３つの構造物１０，１０，１０（下段ブロック１３，中断ブロック１４，上段ブロック１５）を積み重ねる（縦に連結する）ことにより所定の高さ（本実施形態では２６００ｍｍ）に形成されている。構造物１０は、平面視矩形状を呈しており、支柱１は、四角柱状に形成されている。支柱１の前面には、下端部に照明設置用の照明埋込部１２が形成されているとともに、軸方向に沿った照明用の溝１１が形成されている。溝１１は、上下に延びていて、照明埋込部１２の上端から支柱１の上端付近まで形成されている。溝１１は、上に行くに従って深さが小さくなるように傾斜している。照明埋込部１２の上端は、溝１１に面して開放されている。
図３に構造物の製造状況を示す。各構造物１０は、図３に示すように、３Ｄプリンタ６のノズル６１から吐出されたセメント系材料２を積層することにより形成されている。ノズル６１は、架台６２により上下前後左右に移動可能に支持されている。
【０００９】
図４および図５に支柱１の断面図を示す。構造物１０は、図４（ａ）～（ｃ）および図５（ａ）、（ｂ）に示すように、外形を形成する外層部３と、外層部３の内部空間５を区画する内層部４とを有している。外層部３と内層部４は、連続したセメント系材料２により形成されている。本実施形態では、内層部４（内部空間５）にセメント系材料２の積層開始点２１を設けることで、構造物１０の表面に積層開始点２１が現れないようにする。構造物１０の側面には、スリット１６が設けられている。スリット１６は、セメント系材料２が外層部３から内層部４へ、または内層部４から外層部３へと移り変わる折り返し点同士を突き合せた部分である。本実施形態では、スリット１６の設計上のスリット幅（セメント系材料２が変形しないと仮定した場合のスリット幅）をノズル６１の直径（内径）よりも十分に小さくすることで（例えば、ノズル６１の直径が２５ｍｍのときに、設計上のスリット幅を１ｍｍ）、スリット１６部分の材料（セメント系材料２同士）を密着させるものとした。ノズル６１から吐出されたセメント系材料は、吐出後に広がるため、設計上のスリット幅を小さくすることで、隙間が塞がれる。なお、一方の折り返し点におけるノズル６１の中心と他方の折り返し点におけるノズル６１の中心との離隔距離をノズル６１の直径（内径）よりも小さくすると、設計上のスリット幅がマイナスとなり、折り返し点においてセメント系材料２に大きな盛り上がり等が生じる等、美観を損ねる虞がある。これに対し、前記離隔距離をノズル６１の直径（内径）よりも大きくすると、セメント系材料２が自重あるいは上載荷重により広がった後も、スリット１６においてセメント系材料２同士が接触せず離間する場合もあるが、設計上のスリット幅をノズル６１の直径（内径）よりも十分に小さくしておけば、吐出後にセメント系材料２が広がることにより、セメント系材料２同士が密着するようになる。
【００１０】
図４（ａ）～（ｃ）および図５（ａ）、（ｂ）に示すように、外層部３は、平面視矩形状を呈している。すなわち、外層部３は、スリット１６における一方のセメント系材料２の折り返し点を起点として、矩形状に１周して他方のセメント系材料２の折り返し点に至ることにより形成されている。外層部３の角部（外形角部）は、丸みを帯びている。外形角部の半径は、ノズル６１の半径より大きい。
図６に外形角部とノズル６１の中心線ＣＬの関係を示す。図６に示すように、外形角部の半径（外側の半径）がノズル６１の半径Ｒｎ以下の場合（０Ｒｎ，１Ｒｎ）、ノズル６１の動き（中心線ＣＬの軌跡）が直線的となり、角の部分でノズル６１の進行方向が変わる際に慣性で材料が垂れやすくなってしまう。一方、外形角部の半径をノズル６１の半径よりも大きくした場合は（２Ｒｎ、３Ｒｎ）、ノズル６１の曲線的な移動が可能となる。
図４（ａ）～（ｃ）および図５（ａ）、（ｂ）に示すように、内層部４は、外層部３の内部空間５において複数の角部及び折り返し点を有することで、内部空間５を複数に区画している。本実施形態の内部空間５には、内層部４により区画されたコンクリート打設用領域５１と中空領域５２と連結用領域５３とが形成されている。
（【００１１】以降は省略されています）

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