JP2015186851A - 造形物の構築方法 - Google Patents

Abstract

【課題】材料及び形態の観点において意匠上の制約を減ずることが可能であり、また、施工時間を短縮することが可能であり、さらに、３次元造形装置の処理負荷を低減させることが可能な造形方法を提供すること。
【解決手段】造形物の構築方法は、３次元造形物を造形する３Ｄプリンタによって、対象造形物１の少なくとも一部の外枠に対応する形状を有する外枠部２０であって、中空空間部を囲繞する外枠部２０を造形する外枠部造形工程と、前記外枠部造形工程において造形した外枠部２０を補強する補強工程と、を含む。
【選択図】図２

Description

本発明は、造形物の構築方法に関する。

従来、３次元の構造体を造形する技術として、積層造形という技術が提案されている。この積層造形とは、対象造形物の３ＤＣＡＤの３次元データに基づいて、その対象造形物の材料を層状に重ねて製作する方法をいい、例えば、熱融解積層法、光造型法、粉末焼結法、インクジェット法、及びシート積層法等といった様々な方法が存在する。

特に近年では、このような積層造形に関連する技術として、３ＤＣＡＤの３次元データを元に、造形材料をプリントヘッドから吐出して断面形状を積層していくことで３次元造形物を造形する３Ｄプリンタ（３次元プリンタ）が注目されている（例えば、特許文献１）。このような３Ｄプリンタによれば、３次元造形物を高速かつ容易に作成することができるため、幅広い分野における展開が期待されている。例えば建築分野においては、この３Ｄプリンタを用いることにより、建築物のミニチュア模型を容易かつ短時間で作成すること等が提案されている。

また、巨大な３次元構造体を造形可能な３Ｄプリンタを用いることによって、建築物のミニチュア模型に留まらず、建築物そのものを造形する方法も提案されている。具体的には、この造形方法は、３Ｄプリンタにより造形材料としてコンクリート等を吐出して断面形状を積層していくことにより、建築物全体を造形していく方法である。

特表２０１３−５０７６７９号公報

ここで、上述したような建築物等といった巨大な３次元造形物の造形を行う場合には特に、耐力、耐火性、低費用等の条件を充足することが求められるため、造形材料はこれらの条件を満たすコンクリートのような材料に限定されてしまう。したがって、３Ｄプリンタではコンクリート等に限らず可塑性プラスチック、熱硬化性プラスチック、金属、ガラス、又はセラミック等豊富な材料を造形材料として用いることが可能であるにも関わらず、上述した方法では造形材料はコンクリートのような高強度で耐火性がありかつ安い材料に限定されるため、建築物の外観の素材がコンクリート等に限定されてしまい、材料の観点において意匠上の制約を受けるものであった。また、積層造形法は、上部の層をせり出して積層していくことにより、下部より上部が大きい形態も造形可能であるが、造形材料がコンクリートである場合には上部の層を大きくせり出すことができなかったので、形態の自由度が低かった。なお、これを解決するためにはサポート材を用いることがあるが、その場合は、サポート材の除去に手間がかかったり、廃棄物が生じたりするために好ましくない。また、造形材料がコンクリートである場合は特に、建築物全体に及ぶ膨大な量のコンクリートを充分な強度に乾燥させるまで上層の断面形状のコンクリートを積層させることが出来ないので、多大な施工時間を要するものであった。さらに、このような方法により建築物のような巨大な３次元造形物の造形を行うためには、建築物の体積と同等の膨大な造形材料を３Ｄプリンタのプリントヘッドから吐出させる必要があるため、３Ｄプリンタの処理負荷が増大し、ひいては造形物の構築コストが増大してしまう可能性があった。したがって、材料及び形態の観点において意匠上の制約を減ずることが可能であり、また、施工時間を短縮することが可能であり、さらに、３Ｄプリンタの処理負荷を低減させることが可能な造形方法が要望されていた。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、材料及び形態の観点における意匠上の制約を減ずることが可能であり、また、施工時間を短縮することが可能であり、さらに、３次元造形装置（例えば３Ｄプリンタ）の処理負荷を低減させることが可能な造形方法を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、請求項１に記載の造形物の構築方法は、３次元造形物を造形する３次元造形装置によって、対象造形物の少なくとも一部の外枠に対応する形状を有する外枠部であって、中空空間部を囲繞する外枠部を造形する外枠部造形工程と、前記外枠部造形工程において造形した外枠部を補強する補強工程と、を含む。

請求項２に記載の造形物の構築方法は、請求項１に記載の造形物の構築方法において、前記補強工程において、前記中空空間部に補強材を充填することによって前記外枠部を補強する。

請求項３に記載の造形物の構築方法は、請求項２に記載の造形物の構築方法において、前記補強工程において前記補強材を充填した後に、前記外枠部造形工程において造形した外枠部を除去する外枠部除去工程を含む。

請求項４に記載の造形物の構築方法は、請求項２又は３に記載の造形物の構築方法において、前記外枠部に対して、補強材の充填に伴う前記外枠部の変形を抑制する変形抑制手段を設置する変形抑制工程を含む。

請求項５に記載の造形物の構築方法は、請求項２から４のいずれか一項に記載の造形物の構築方法において、前記外枠部造形工程において、前記外枠部の内表面におけるいずれかの位置と、前記外枠部の内表面における他の位置とを、前記中空空間部を介して接続する外枠部固定手段を有する形状に、前記外枠部を造形する。

請求項６に記載の造形物の構築方法は、請求項２から５のいずれか一項に記載の造形物の構築方法において、前記中空空間部に充填された補強材に対して少なくとも一部において接触する管である補強材管を形成する補強材管形成工程と、前記補強材管形成工程において形成した補強材管の管内に補強芯材を挿入する補強材補強芯材挿入工程と、を含む。

請求項７に記載の造形物の構築方法は、請求項６に記載の造形物の構築方法において、前記補強材管形成工程において、前記補強材管の管内に前記補強材が流入するように前記補強材管を形成する。

請求項８に記載の造形物の構築方法は、請求項２から７のいずれか一項に記載の造形物の構築方法において、前記外枠部造形工程において、前記外枠部の内表面に凸部又は凹部の少なくとも一方を造形する。

請求項９に記載の造形物の構築方法は、請求項１から８のいずれか一項に記載の造形物の構築方法において、前記外枠部造形工程において、前記外枠部を多孔質構造に造形する。

請求項１０に記載の造形物の構築方法は、請求項１から９のいずれか一項に記載の造形物の構築方法において、前記対象造形物の一部の外枠部である第一外枠部に継手又は仕口を形成し、前記対象造形物の他の一部の外枠部である第二外枠部に、前記第一外枠部の継手又は仕口にのみ対応する継手又は仕口を形成する接触部形成工程と、前記第一外枠部と前記第二外枠部とを前記継手又は仕口により相互に接続する接続工程と、を含む。

請求項１１に記載の造形物の構築方法は、請求項１から１０のいずれか一項に記載の造形物の構築方法において、前記外枠部造形工程において、前記外枠部を複数の部位に分割して造形し、前記各部位を相互に回動自在に接続する回動手段を取り付ける回動手段取付工程を含む。

請求項１２に記載の造形物の構築方法は、請求項１から１１のいずれか一項に記載の造形物の構築方法において、前記外枠部の外表面に、外装材を取り付けるための外装材取付部を形成する外装材取付部形成工程と、前記外装材取付部形成工程において形成した前記外装材取付部に対して、外装材を取り付ける外装材取付工程と、を含む。

請求項１３に記載の造形物は、請求項１から１２のいずれか一項に記載の造形物の構築方法により造形される。

請求項１に記載の造形物の構築方法、及び請求項１３に記載の造形物によれば、３次元造形装置によって中空空間部を囲繞する外枠部を造形し、造形された外枠部を補強するので、対象造形物の外枠を高強度の材料により造形せずとも対象造形物の耐力を確保することができ、これに伴って対象造形物の外枠を任意の造形材料を使用して造形することができるので、材料の観点における意匠上の制約を減ずることが可能であり、また、上部の層をせり出した積層造形に適した造形材料を選ぶことで、形態の観点においても意匠上の制約を減ずることが可能となる。また、対象造形物の外枠を高強度の材料により造形せずとも対象造形物の耐力を確保することができ、これに伴って充分な強度に乾燥させるまでに時間を要する造形材料（例えばコンクリート）を使用せずに対象造形物を充分な耐力で造形できるので、対象造形物の施工時間を短縮することが可能となる。さらに、中空空間部を形成せずに対象造形物の全体を３次元造形装置により造形する場合と比べて造形材料の使用量を低減できるので、３次元造形装置の処理負荷を低減することが可能となる。

請求項２に記載の造形物の構築方法によれば、中空空間部に補強材を充填することによって前記外枠部を補強するので、補強材の充填という極めて容易な方法により外枠部を補強することができ、施工時間を短縮する事が可能となる。

請求項３に記載の造形物の構築方法によれば、補強材充填後に外枠部を除去するので、外枠部として用いた造形材料を再利用することができ、構築に要する費用の削減が可能となる。さらに、中空空間部に充填された補強材は、中空空間部の形状に基づいて形状が定まるので、補強材の形状を容易に決定することが可能となる。

請求項４に記載の造形物の構築方法によれば、補強材の充填に伴う前記外枠部の変形を抑制する変形抑制手段を設置するので、補強材の重量により外枠部が外側向きの力を受けて変形又は破壊されてしまうことを防止でき、施工性や安全性を向上させることが可能となる。

請求項５に記載の造形物の構築方法によれば、外枠部造形工程において、外枠部と、外枠部固定手段とを一体に造形するので、外枠部の造形後に外枠部固定手段を別個取り付ける手間や時間を削減することができ、対象造形物の施工性を向上させることが可能となる。

請求項６に記載の造形物の構築方法によれば、補強材管の管内に補強芯材を挿入するので、対象造形物の耐力を増大させることが可能となる。

請求項７に記載の造形物の構築方法によれば、補強材管の管内に補強材が流入するように補強材管を形成するので、補強材と補強芯材との接触面積を増大させることができ、対象造形物の耐力を一層増大させることが可能となる。

請求項８に記載の造形物の構築方法によれば、外枠部の内表面に凸部又は凹部の少なくとも一方を造形するので、外枠部と補強材との接触面積を増大させることができ、対象造形物の耐力を向上させることが可能となる。また、外枠部の内表面に造形した凸部又は凹部によって補強材の外表面に模様等の意匠を施すことができ、外枠部を除去した場合において外観を構成する部分である補強材の外形の意匠性を向上させることが可能となる。また、外枠部の内表面に造形した凸部又は凹部によって、補強材の外表面と当該外表面に取り付ける外装材との接触面積を増大させることができ、外装材の接着性を向上させることが可能となる。

請求項９に記載の造形物の構築方法によれば、外枠部を多孔質構造に造形するので、外枠部の断熱性能を向上させることが可能となると共に、外枠部を軽量化することが可能となる。

請求項１０に記載の造形物の構築方法によれば、複数の外枠部を継手又は仕口により相互に接続することにより対象造形物を造形するので、部位毎に細分化して運搬及び組立ができ、対象造形物の施工性を向上させることが可能となる。また、３次元造形装置により一度に造形できる３次元造形物の大きさに上限がある場合においても、複数の外枠部を組み合わせて大きな対象造形物を造形することが可能となる。また、第一外枠部の継手又は仕口とのみ対応する継手又は仕口を第二外枠部に造形するため、第一外枠部と第二外枠部とを容易に接続することが可能となると共に、その他の外枠部との誤接続を防止することが可能となる。

請求項１１に記載の造形物の構築方法によれば、外枠部を複数の部位に分割形成して、それぞれを回動手段で接続するので、外枠部を施工現場に運搬する際には外枠部を折りたたんで小さい形状に変形させ、施工現場まで運搬した後に元の規定形状に変形させることができ、外枠部の運搬効率を向上させることが可能となる。

請求項１２に記載の造形物の構築方法によれば、外枠部の外表面に、外装材を取り付けるための外装材取付部を形成するので、外枠部に対して極めて容易な方法により外装材を取り付けることができ、外装材の取付に要する手間を削減することが可能となる。

本発明の実施の形態に係る対象造形物を示す正面図である。 図１のＡ−Ａ断面図である。 図２のＡ部の拡大断面図である。 単位構造体の外観を示す正面図である。 複数の単位構造体の接続面を示す斜視図である。 構築方法の手順１を示す図である。 構築方法の手順２を示す図である。 構築方法の手順３を示す図である。 構築方法の手順４を示す図である。 構築方法の手順５を示す図である。 構築方法の手順６を示す図である。 構築方法の手順７を示す図である。 構築方法の手順８を示す図である。 変形例に係る外枠部を示す、図１のＡ−Ａ断面に対応する断面図であって、（ａ）は運搬時、（ｂ）は施工時を示す図である。

以下、本発明に係る造形物の構築方法の実施の形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。ただし、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

［実施の形態の基本的概念］
まずは、本実施の形態の基本的概念について説明する。本実施の形態は、３次元造形装置を用いて、造形物を構築する方法に関するものである。ここで、「３次元造形装置」とは、３次元造形物を造形する装置であって、本実施の形態においては、概略的に、造形材料を貯蔵する貯蔵部、及び貯蔵部に貯蔵された造形材料を吐出するプリントヘッドを備える公知の３Ｄプリンタであるものとして説明するが、これに限定されない。ここで、この３Ｄプリンタは、３ＤＣＡＤの３次元データを読み込んで、当該３次元データに基づいて対象造形物を所定間隔毎の断面形状に細分化した断面データを作成し、この断面データに基づいて造形材料をプリントヘッドから吐出していくことにより、３次元造形物を造形していくものである。ただし、３Ｄプリンタのこのような機能については公知であるため、その詳細な説明を省略する。

ここで、「造形材料」とは、プリントヘッドから吐出されて３次元造形物を造形する材料であって、所定の条件下（例えば、紫外線が照射された場合や、吐出後に所定時間が経過した場合等）において硬質化させることが可能な任意の材料である。この造形材料としては、例えば熱可塑性プラスチック、熱硬化性プラスチック、金属、ガラス、セラミック、コンクリート、木材等を用いることが可能であり、必要に応じてこれら複数種類を組み合わせて用いても良い。この造形材料としては、成形性が高いこと、曲げ耐力が大きいこと、残留応力が小さいこと、表面仕上げが容易であること、火花や臭い等の有害物質の発生が少ないこと、コストが低いこと、及び施工効率が高いこと、といった観点から好適な材料を選定することが好ましい。本実施の形態においては、３Ｄプリンタの造形材料としての適用事例が有り、一定の引張強度を有し、成形中に火花や顕著な臭いを発せず、コストが比較的安価である、硬質塩化ビニルの如き熱可塑性プラスチックを用いるものとして説明する。他にも、繊維補強コンクリートのような耐力に優れた素材を用いることにより、対象造形物の耐力を一層向上させることが可能となる。

［実施の形態の具体的内容］
次に、本実施の形態の具体的内容について説明する。

（構成）
最初に、本実施の形態に係る造形物の構築方法により造形された対象造形物１の構成を説明する。図１は、本実施の形態に係る対象造形物１を示す正面図である。この図１に示すように、対象造形物１は、建築物の床スラブ２と天井スラブ３との相互間に配置されて、天井スラブ３等の荷重を支持する支持部材として構成されている。ただし、対象造形物１はこのような支持部材に限定されず、例えば、構造体の荷重を支持することのない単なるモニュメントのようなものとして構成することも可能である。なお、以下では、所定の位置を基準として天井スラブ３に近い方を「上方」、床スラブ２に近い方を「下方」と称して説明し、また、天井スラブ３から床スラブ２に至る方向を「高さ方向」と称して説明する。

ここで、図１に示すように、本実施の形態に係る対象造形物１は、複数の単位構造体１０を相互に接続して構成されている。具体的には、床スラブ２の上方に配置される「第一構造体」１１、第一構造体１１の上方に配置される「第二構造体」１２、第二構造体１２の上方に配置されて、上端付近において二股に分岐する「第三構造体」１３、第三構造体１３の一方の分岐部の上方に配置されて天井スラブ３と接続される「第四構造体」１４、第三構造体１３の他方の分岐部の上方に配置されて天井スラブ３と接続される「第五構造体」１５を備えて構成されている。以下では、各単位構造体１０を相互に区別する必要がある場合には、各単位構造体１０をそれぞれ「第一構造体」１１、「第二構造体」１２、「第三構造体」１３、「第四構造体」１４、及び「第五構造体」１５と称して説明し、これらを区別する必要の無いときは単に「単位構造体」１０と称して説明する。

なお、このように本実施の形態においては、対象造形物１は、５つの単位構造体１０により構成されているものとして説明するが、これに限らず、５つ以上の単位構造体１０や５つ未満の単位構造体１０により構成されていても構わない。また、対象造形物１は、必ずしも複数の単位構造体１０により構成されている必要はなく、単一の単位構造体１０により構成されていても構わない。また、各単位構造体１０の具体的な形状は任意であり、図１に示す形状以外にも様々な形状を採用することが可能であり、本実施の形態の単位構造体１０のように自由曲面を有する形状でなくても構わないし、また、各単位構造体１０を同一形状に形成しても構わない。なお、各単位構造体１０は、その形状が異なるものの、概略的に同一の構成要素により構成することができるため、以下では主に一つの単位構造体１０（特に、第一構造体１１）に着目して、対象造形物１の具体的な構造について説明する。

図２は、図１のＡ−Ａ断面図である。また、図３は、図２のＡ部の拡大断面図である。図４は、単位構造体１０の外観を示す正面図である。図５は、複数の単位構造体１０の接続面を示す斜視図である。これら図２から図５に示すように、本実施の形態に係る単位構造体１０は、概略的に、外枠部２０、補強材３０、セパレータ４０、外枠部管５０、補強材管６０、外装材７０、及び継手８０を備えて構成されている。

（構成−外枠部）
外枠部２０は、中空空間部を囲繞する外枠構成部材であって、３Ｄプリンタによって造形された３次元造形物である。この外枠部２０の概略的な形状は、対象造形物１の少なくとも一部の外枠に対応する形状である限りにおいて任意であるが、本実施の形態においては、中空空間部を囲繞する略円筒体形状に構成されているものとして説明する。なお、外枠部２０が３Ｄプリンタにより造形された際には、中空空間部には補強材３０は充填されていないが、下記の構築方法で後述するように、この中空空間部には補強材３０が充填され、このことにより外枠部２０の補強が行われる。また、以下では、この外枠部２０における中空空間部側の面を「内表面」、反対側の面を「外表面」と称し、所定の位置を基準として平面視において外枠部２０の軸心に向かう方向を「内側」、外枠部２０の軸心から離れる方向を「外側」と称して説明する。

また、外枠部２０の具体的な形状は任意であり、例えば正円管状に形成する事も可能であるが、本実施の形態においては、図１に示すように、外表面に自由曲面を有する略円筒形状も形成されているものとして説明する。なお、外枠部２０の上端に位置する面であって、所定の厚みを有する環状の面を「上面」２１、外枠部２０の下端に位置する面であって、所定の厚みを有する環状の面を「下面」２２と称して以下では説明する。また、外枠部２０の管厚は、外枠部２０の耐力に応じて適切な厚みに設計されており、例えば高さに応じて異なる管厚となるように形成されていても良い。また、外枠部２０は多孔質構造にて造形されており、このことによって外枠部２０の空隙率を増大させて断熱性能を向上させることが可能となる。

ここで、図３に示すように、外枠部２０の内表面には内突起２３が形成されており、外枠部２０の外表面には外装穴２４が形成されている。以下では、この内突起２３及び外装穴２４について説明する。

内突起２３は、外枠部２０の内表面から内側に向けて突出するように形成された突起であり、対象造形物１の耐力を向上させる耐力向上手段である。具体的には、内表面の全体にかけて無数に形成された、長さ数ミリ程度の極小の大きさの突起である。このように外枠部２０の内表面に内突起２３が形成されていることにより、外枠部２０と補強材３０との接触面積を増大させることができ、対象造形物１の耐力を向上させることが可能となる。なお、この内突起２３の具体的な長さや数については任意であり、上記の構成に限定されない。

ここで、この内突起２３の具体的な形成方法は任意であるが、本実施の形態においては、内突起２３は、３Ｄプリンタにより外枠部２０と一体に形成されるものとして説明する。このように、３Ｄプリンタを用いることによって内突起２３を極めて容易な方法で形成することができ、施工性の飛躍的な向上を図ることが可能となる。その他の形成方法としては、例えば、外枠部２０を３Ｄプリンタで造形した後に、この外枠部２０の内表面を突起の形状に削り取って形成したり、突起を複数備える膜状体で外枠部２０の内表面を被覆することで形成したりしても良い。

外装穴２４は、外枠部２０に外装材７０を取り付けるための外装材取付部である。ここで、外装穴２４の具体的な形状、深さ、及び数は、取り付けられる外装材７０に応じて異なる。ただし本実施の形態においては、図３及び図４に示すように、外装穴２４は、外枠部２０の外表面に、円周方向及び高さ方向に沿って所定の間隔（例えば、数センチ）を設けて規則的に並設されており、各外装穴２４は、取り付ける外装材７０を嵌めこむことが可能なように、外装材７０に対応する形状に形成されている。このような外装穴２４の構成により、外装材７０の内側に接着剤やモルタル等を塗布して、当該外装材７０を外装穴２４に嵌めこむことにより、外装材７０を外枠部２０に対して容易かつ確実に取り付けることが可能となる。

ここで、この外装穴２４の具体的な形成方法は任意であるが、本実施の形態においては、外装穴２４は、３Ｄプリンタにより外枠部２０と一体に形成されるものとして説明する。このように、３Ｄプリンタを用いることによって外装穴２４を極めて容易な方法で形成することができ、施工性の飛躍的な向上を図ることが可能となる。その他の形成方法としては、例えば、外枠部２０を３Ｄプリンタで造形した後に、この外枠部２０の外表面を外装穴２４の形状に削り取って形成したり、格子状の凸部を備える膜状体で外枠部２０の外表面を被覆することで形成したりしても良い。

（構成−補強材）
補強材３０は、外枠部２０が囲繞する中空空間部に充填されることにより、外枠部２０を補強する補強手段である。この補強材３０は、外枠部２０を補強する事が可能な限りにおいて任意の素材を用いることができ、例えば、コンクリートや樹脂材料を使用することができる。この補強材３０の素材としては、充填を行うために充分な流動性を有し、かつ構造部材として十分な圧縮強度、せん断強度、及び曲げ強度を備える素材を選択することが好ましく、本実施の形態においては、このような条件を充足する素材としてコンクリートを選択した場合について説明する。

このように、対象造形物１の体積の大部分を形成する補強材３０をコンクリートのような安価の素材で形成することにより、対象造形物１を安価に構築することが可能となる。また、補強材３０が対象造形物１における耐力の殆どを補うため、外枠部２０を軟性の低強度の素材にて造形する事も可能であり、外枠部２０の素材選択の自由度を向上させることが可能となる。なお、このように外枠部２０と補強材３０とを相互に異なる素材にて形成するものとして説明するが、これらを相互に同一の素材により構築しても構わない。なお、「充填する」とは、中空空間部を完全に埋め尽くことに限らず、外枠部２０を補強可能な限りにおいて隙間が設けられていることも含む概念である。

（構成−セパレータ）
セパレータ４０は、補強材３０の充填に伴う外枠部２０の変形を抑制する変形抑制手段である。すなわち、下記の構築方法において後述するように、本実施の形態においては外枠部２０が囲繞する中空空間部に補強材３０を充填することにより外枠部２０を補強するが、このように中空空間部に補強材３０（すなわち、コンクリート）を充填すると、補強材３０によって外枠部２０は外側に向けた力を受けるので、外枠部２０が変形又は破壊されてしまう可能性がある。そこで、このような事態を防止するために、外枠部２０の変形を抑制するためのセパレータ４０を形成する。

ここで、このように外枠部２０の変形を抑制可能である限りにおいて、セパレータ４０の具体的な構造や形成方法は任意であるが、本実施の形態においては、セパレータ４０は、３Ｄプリンタにより外枠部２０と一体に形成されるものとして説明する。すなわち、例えば図２に示すように、セパレータ４０は、外枠部２０の内表面におけるいずれかの位置と、外枠部２０の内表面における他の位置とを、中空空間部を介して接続するような形状の外枠部固定手段として、外枠部２０と一体に形成されている。なお、本実施の形態に係るセパレータ４０は、小梁形状又は紐状体に形成されているが、これに限定されず、例えば単位構造体１０と同一高さを有する膜状体に形成されていても良い。また、変形抑制手段は上記のセパレータ４０のように外枠部２０と一体に形成するものでなくても構わず、例えば外枠部２０を３Ｄプリンタで造形した後に、この外枠部２０の外表面の一部から、直径方向に沿って対角線上に貫通させた鉄筋と、当該鉄筋の両端部を外表面から突出させた状態において鉄筋の両端部に取り付けられたボルトによって変形抑制手段を構成しても良い。

（構成−外枠部管）
外枠部管５０は、外枠部２０を補強する補強芯材５１を挿入するための外枠部補強芯材挿入手段である。この外枠部管５０は、外枠部２０に対して少なくとも一部において接触する管として形成される限りにおいて、具体的な構造や形成方法は任意であるが、本実施の形態においては、外枠部管５０は、３Ｄプリンタにより外枠部２０と一体に形成されるものとして説明する。例えば、３Ｄプリンタにより外枠部２０を形成する際に、外枠部２０の下面２２から上面２１に掛けて空洞を形成することにより外枠部管５０を形成することが可能となる。そして、このように形成された外枠部管５０に補強芯材５１を挿入することにより、単位構造体１０の引っ張り耐力を向上させることができる。その他の方法としては、例えば、外枠部２０を３Ｄプリンタで造形した後に、この外枠部２０の内表面や外表面に対して、既存の金属管等を接合したり、外枠部２０の上面２１から下面２２にかけてドリル等を用いて外枠部２０の内部を挿通する孔を形成したりすることにより外枠部補強芯材挿入手段を形成しても良い。なお、この外枠部管５０に挿通される補強芯材５１は、本実施の形態においては鋼鉄製の補強鉄筋であるものとして説明するが、他の素材の補強芯材５１を用いても良く、例えばカーボンファイバー製の弾性部材等を用いても良い。後述する補強材管６０に挿通される補強芯材６１についても同様である。

（構成−補強材管）
補強材管６０は、補強材３０を補強する補強芯材６１を挿入するための補強材補強芯材挿入手段である。この補強材管６０は、補強材３０に対して少なくとも一部において接触する管として形成される限りにおいて、具体的な構造や形成方法は任意であるが、本実施の形態においては、補強材管６０は、３Ｄプリンタにより外枠部２０やセパレータ４０と一体に形成された管状体であって、単位構造体１０の上端部から下端部にかけて形成された管状体であるものとして説明する。その他の形成方法としては、例えば、上述したセパレータ４０を形成した後に、セパレータ４０に対して既存の金属管等を接着剤等により接合することにより補強材補強芯材挿入手段を形成しても良い。

ここで、補強材管６０は、中空空間部に充填された補強材３０が、補強材管６０の管内に流入可能となるように構成されている。具体的には、補強材管６０は多孔質構造に形成されており、図２のように中空空間部に補強材管６０が位置する状態において、中空空間部に補強材３０を充填させることで、補強材３０が中空空間部の管外から、補強材管６０に設けられた孔を介して、補強材管６０の管内に流入する。このように、補強材管６０の管内に補強材３０が流入することで、補強材３０と、補強材管６０の内部に挿入された補強芯材６１とが相互に接合されて、補強芯材６１が鉄筋コンクリート構造における主筋として機能し、対象造形物１の耐力を一層向上させることが可能となる。

また、補強材３０を充填した後に補強芯材６１を緊張させ、この状態において補強材３０が硬化した後に緊張を解放して補強材３０に対してプレストレスを与えることにより、補強材３０の引張強度を向上させても良い。なお、このように補強材３０をプレストレスコンクリートとして用いる方法は公知であるため、その詳細な説明を省略する。また、上述した外枠部管５０に挿通させる補強芯材５１についても同様の方法により外枠部２０の引張強度を向上させても良い。

（構成−外装材）
外装材７０は、対象造形物１の意匠性や断熱性の向上を目的として外枠部２０の外表面に設けられ、任意の素材（例えば、木製、樹脂製、又は金属製等）により形成された公知の外装部材である。この外装材７０は対象造形物１における最も外側に設けられる部分であり、意匠性に最も寄与する部分であるため、意匠性の高い形状や素材で形成されることが望ましい。なお、本実施の形態においては、図３や図４に示すように、外装材７０は矩形のタイルであって、上述したように外装穴２４に嵌めこまれることで対象造形物１の外観部分を形成するタイルであるものとして説明する。

（構成−継手）
継手８０は、対象造形物１の一部である単位構造体１０の外枠部２０と、対象造形物１の他の一部である単位構造体１０の外枠部２０とを相互に接続する接続手段である。ここで、継手８０の具体的な形状等については任意であるが、以下では図５を参照し、第一構造体１１の上面２１と第二構造体１２の下面２２との相互接続に着目して継手８０の形状について一例を挙げて説明する。

まず、第一構造体１１の上面２１には２種類の円形凹部８１ａ、８１ｂが設けられており、第二構造体１２の下面２２には当該円形凹部８１ａ、８１ｂと対応する形状の２種類の円形凸部８２ａ、８２ｂが設けられている。また、第一構造体１１の上面２１には２種類の矩形凸部８１ｃ、８１ｄが設けられており、第二構造体１２の下面２２には当該矩形凸部８１ｃ、８１ｄと対応する形状の２種類の矩形凹部８２ｃ、８２ｄが設けられている。このような構造において、各凹部及び凸部の位置を合わせて第二構造体１２を第一構造体１１に押し込むことにより、第一構造体１１の円形凹部８１ａ、８１ｂと第二構造体１２の円形凸部８２ａ、８２ｂとが相互に嵌合され、第一構造体１１の矩形凸部８１ｃ、８１ｄと第二構造体１２の矩形凹部８２ｃ、８２ｄとが相互に嵌合される。このようにして、第一構造体１１の外枠部２０と第二構造体１２の外枠部２０とを相互に接続させることが可能である。なお、第一構造体１１の外枠部２０と第二構造体１２の外枠部２０とを、より強固に接続させるためには、第一構造体１１の外枠部２０の上面２１や第二構造体１２の外枠部２０の下面２２に公知の接着剤を塗布してから上記の接続を行っても良い。

なお、以上では第一構造体１１と第二構造体１２を接続する継手８０についてのみ説明したが、第二構造体１２と第三構造体１３とを接続する継手８０、第三構造体１３と第四構造体１４とを接続する継手８０、及び第三構造体１３と第五構造体１５とを接続する継手８０についても同様に構成することが可能である。ただし、各単位構造体１０は、相互に接続される単位構造体１０が設計段階において予め定められており、このように予め定められた単位構造体１０以外の単位構造体１０とは接続することが出来ないように、継手８０の形状が設計されている。例えば、図５に示すように、第二構造体１２の上面２１には、２種類の円形凹部８２ｅ、８２ｆと、２種類の菱形凸部８２ｇ、８２ｈとが形成されているが、これは第三構造体１３の下面２２に設けられた継手８０とのみ嵌合する形状であり、例えば第二構造体１２の上面２１に第一構造体１１、第四構造体１４、又は第五構造体１５等を接続することは、継手８０の形状上不可能である。このように、接続可能な単位構造体１０が定められていることで、単位構造体１０の接続順序の見極めが容易となり、特に、異なる順序で単位構造体１０を接続してしまうことに起因して、対象造形物１の形状が意図しない形状となってしまうことを防止できる。

（造形物の構築方法について）
次に、上記のように構成された対象造形物１の構築方法について説明する。なお、図６から図１３は、いずれも対象造形物１の構築方法の手順１から手順８を順に示す図であって、図６は、構築方法の手順１を示す図であり、図７は、構築方法の手順２を示す図であり、図８は、構築方法の手順３を示す図であり、図９は、構築方法の手順４を示す図であり、
図１０は、構築方法の手順５を示す図であり、図１１は、構築方法の手順６を示す図であり、図１２は、構築方法の手順７を示す図であり、図１３は、構築方法の手順８を示す図である。なお、これらの図６から図１３に示すように、本実施の形態では説明の簡略化のために、第一構造体１１、第二構造体１２、及び第三構造体１３までを組み立てる方法について説明するが、そのさらに上方に接続される第四構造体１４や第五構造体１５についても同様の手順により構築することが可能である。また、説明の簡略化のために、補強材管６０の内部に挿通された補強芯材６１を接続する方法についてのみ説明するが、外枠部管５０の内部に挿通された補強芯材５１についても同様の方法により接続することが可能である。

まずは、当該構築方法の前段階として、予め設計された３ＤＣＡＤデータに基づいて、対象造形物１を構成する各単位構造体１０（第一構造体１１、第二構造体１２、第三構造体１３、第四構造体１４、及び第五構造体１５）のうち、外枠部２０、セパレータ４０、外枠部管５０、及び補強材管６０を上述したように３Ｄプリンタにより一体に造形する。このように、外枠部２０、セパレータ４０、外枠部管５０、及び補強材管６０を一体とする形状は非常に複雑な形状であるが、３Ｄプリンタの如き３次元造形装置を用いることにより、このような複雑な形状を容易かつ短時間で形成することが可能である。なお、このような３Ｄプリンタによる造形を行う場所については任意であるが、本実施の形態においては、対象造形物１の構築を行う場所（以下、施工現場）の遠隔地で造形を行って、造形物を施工現場まで公知の手段により運搬するものとして説明する。このように３Ｄプリンタによる造形を行う場所と、実際に施工を行う場所とを分けることにより、分担して各作業を行うことができ高い施工性を確保することが出来る。その他の方法としては、例えば、施工現場に３Ｄプリンタを設置してその場で造形を行っても良く、この方法によれば、造形物を運搬する手間や費用を省略することが可能である。

まず手順１として、図６に示すように、対象造形物１の設置位置の床面に複数（本実施の形態においては２つ）のアンカー４を打設する。なお、このようなアンカー４を打設する具体的な方法については公知であるため、その詳細な説明を省略する。

次に手順２として、図７に示すように、第一構造体１１の補強材管６０に対して補強芯材６１を下方から挿通し、補強材管６０の下方から補強芯材６１が所定長さだけ突出するように補強芯材６１を位置させ、この状態において、補強芯材６１の下端部とアンカー４の上端部とを相互に接合する。この接合の具体的な方法は任意であるが、本実施の形態においては溶接接合するものとして説明する。なお、「所定長さ」とは補強芯材６１とアンカー４とを溶接するために充分なスペースが確保できる程度の長さであり、例えば本実施の形態においては、第一構造体１１と床面との相互間に公知の溶接機を挿入できる程度の長さであるものとする。

次に手順３として、図８に示すように、補強芯材６１が補強材管６０の内部を摺動するように第一構造体１１を下方に移動させて、第一構造体１１を床スラブ２に載置する。なお、補強芯材６１の長さは任意でるが、このように第一構造体１１を床スラブ２に載置した際に、第一構造体１１の補強材管６０の上方から補強芯材６１が突出するような長さの補強芯材６１を用いることが、後述の溶接処理を行う上で好ましい。

次に手順４として、図９に示すように、第二構造体１２の補強材管６０に対して補強芯材６１を下方から挿通し、補強材管６０の下方から補強芯材６１が所定長さだけ突出するように補強芯材６１を位置させ、この状態において、第一構造体１１の補強材管６０の上部から突出した補強芯材６１の上端部と、第二構造体１２の補強材管６０に挿通された補強芯材６１の下端部とを相互に接合する。なお、この接合の具体的な方法は、上述した手順２と同様の方法を採用することができる。

次に手順５として、図１０に示すように、接合された補強芯材６１が補強材管６０の内部を摺動するように第二構造体１２を下方に移動させて、第一構造体１１と第二構造体１２とを接続する。この接続の具体的な方法は、上述したように、第一構造体１１の上面２１及び第二構造体１２の下面２２に接着剤を塗布し、第一構造体１１の上面２１に形成された凹部及び凸部と、第二構造体１２の下面２２に形成された凸部及び凹部を相互に嵌合させる方法を採用する。なお、この他の方法により接続を行っても構わず、例えば第一構造体１１の外枠部２０及び第二構造体１２の外枠部２０を金属素材により形成した場合には、これらの外枠部２０を相互に溶接接合することにより、第一構造体１１と第二構造体１２とを相互に接続しても構わない。

次に手順６として、図１１に示すように、第三構造体１３の補強材管６０に対して補強芯材６１を下方から挿通し、補強材管６０の下方から補強芯材６１が所定長さだけ突出するように補強芯材６１を位置させ、この状態において、第二構造体１２の補強材管６０の上部から突出した補強芯材６１の上端部と、第三構造体１３の補強材管６０に挿通された補強芯材６１の下端部とを相互に接合する。なお、この接合の具体的な方法は、上述した手順２や手順４と同様の方法を採用することができる。

次に手順７として、図１２に示すように、接合された補強芯材６１が補強材管６０の内部を摺動するように第三構造体１３を下方に移動させて、第二構造体１２と第三構造体１３とを接続する。この接続の具体的な方法は、上述した手順５と同様の方法を採用することができる。

最後に手順８として、図１３に示すように、第三構造体１３の断面から補強材３０を投入し、第一構造体１１、第二構造体１２、及び第三構造体１３の中空空間部に補強材３０を充填させる。この際に、補強材３０の重量により、外枠部２０には外側方向の力が掛るが、中空空間部に形成されたセパレータ４０の働きにより外枠部２０の変形が抑制されて、外枠部２０の破壊を防止することが可能となる。なお、対象造形物１の引張強度が不足する場合には、補強材３０が硬質化する前に補強材管６０の内部に挿通された補強芯材６１を緊張し、この状態において補強材３０を硬質化させ、その後に補強芯材６１の緊張を解放することにより、引張強度を向上させることが可能である。

以上をもって第一構造体１１、第二構造体１２、及び第三構造体１３の構築が完了する。そして、このように構築された各単位構造体１０の外表面に設けられた外装穴２４に対して、内側に接着剤を塗布した外装材７０を嵌め込んで接着することにより、対象造形物１の外装仕上げを行うことができる。

（実施の形態の効果）
このように本実施の形態によれば、３Ｄプリンタによって中空空間部を囲繞する外枠部２０を造形し、造形された外枠部２０を補強するので、対象造形物１の外枠を高強度の材料により造形せずとも対象造形物１の耐力を確保することができ、これに伴って対象造形物１の外枠を任意の造形材料を使用して造形することができるので、材料の観点における意匠上の制約を減ずることが可能であり、また、上部の層をせり出した積層造形に適した造形材料を選ぶことで、形態の観点においても意匠上の制約を減ずることが可能となる。また、対象造形物１の外枠を高強度の材料により造形せずとも対象造形物１の耐力を確保することができ、これに伴って充分な強度に乾燥させるまでに時間を要する造形材料（例えばコンクリート）を使用せずに対象造形物１を充分な耐力で造形できるので、対象造形物１の施工時間を短縮することが可能となる。さらに、中空空間部を形成せずに対象造形物１の全体を３Ｄプリンタにより造形する場合と比べて造形材料の使用量を低減できるので、３Ｄプリンタの処理負荷を低減することが可能となる。

また、中空空間部に補強材３０を充填することによって前記外枠部２０を補強するので、補強材３０の充填という極めて容易な方法により外枠部２０を補強することができ、施工時間を短縮する事が可能となる。

また、補強材３０の充填に伴う前記外枠部２０の変形を抑制するセパレータ４０を設置するので、補強材３０の重量により外枠部２０が外側向きの力を受けて変形又は破壊されてしまうことを防止でき、施工性や安全性を向上させることが可能となる。

また、外枠部造形工程において、外枠部２０と、セパレータ４０とを一体に造形するので、外枠部２０の造形後にセパレータ４０を別個取り付ける手間や時間を削減することができ、対象造形物１の施工性を向上させることが可能となる。

また、補強材管６０の管内に補強芯材６１を挿入するので、対象造形物１の耐力を増大させることが可能となる。

また、補強材管６０の管内に補強材３０が流入するように補強材管６０を形成するので、補強材３０と補強芯材６１との接触面積を増大させることができ、対象造形物１の耐力を一層増大させることが可能となる。

また、外枠部２０の内表面に内突起２３を造形するので、外枠部２０と補強材３０との接触面積を増大させることができ、対象造形物１の耐力を向上させることが可能となる。

また、外枠部２０を多孔質構造に造形するので、外枠部２０の断熱性能を向上させることが可能となると共に、外枠部２０を軽量化することが可能となる。

また、複数の外枠部２０を継手８０により相互に接続することにより対象造形物１を造形するので、部位毎に細分化して運搬及び組立ができ、対象造形物１の施工性を向上させることが可能となる。また、３Ｄプリンタにより一度に造形できる３次元造形物の大きさに上限がある場合においても、複数の外枠部２０を組み合わせて大きな対象造形物１を造形することが可能となる。また、第一構造体１１の外枠部２０の継手８０とのみ対応する継手８０を第二構造体１２の外枠部２０に造形するため、第一構造体１１の外枠部２０と第二構造体１２の外枠部２０とを容易に接続することが可能となると共に、その他の単位構造体１０の外枠部２０との誤接続を防止することが可能となる。

また、外枠部２０の外表面に、外装材７０を取り付けるための外装穴２４を形成するので、外枠部２０に対して極めて容易な方法により外装材７０を取り付けることができ、外装材７０の取付に要する手間を削減することが可能となる。

〔実施の形態に対する変形例〕
以上、本発明に係る実施の形態について説明したが、本発明の具体的な構成及び手段は、特許請求の範囲に記載した各発明の技術的思想の範囲内において、任意に改変及び改良することができる。以下、このような変形例について説明する。

（解決しようとする課題や発明の効果について）
まず、発明が解決しようとする課題や発明の効果は、上述の内容に限定されるものではなく、発明の実施環境や構成の細部に応じて異なる可能性があり、上述した課題の一部のみを解決したり、上述した効果の一部のみを奏することがある。例えば、本実施の形態に係る造形物の構築方法によって、材料及び形態の観点における意匠上の制約を減ずることができない場合や、３次元造形装置（例えば３Ｄプリンタ）の処理負荷を低減させることができない場合や、施工時間を短縮することができない場合であっても、造形物の構築を従来と異なる技術により防止できている場合には、本願発明の課題が解決されている。

（寸法や材料について）
発明の詳細な説明や図面で説明した対象造形物１の各部の寸法、形状、比率等は、あくまで例示であり、その他の任意の寸法、形状、比率等とすることができる。

（外枠部について）
本実施の形態においては、対象造形物１を複数の単位構造体１０により構成する例について説明したが、対象造形物１の一部を単位構造体１０以外の構造体により構成してもよく、例えば、第二構造体１２に代えて、公知のブロック、コンクリート製の角柱や円柱、あるいは樹脂製の構造体を使用してもよい。このように、単位構造体１０と他の任意の構造体とを組み合わせることで、対象造形物１の製造コストを低減したり、対象造形物１の機能性や特性を変化させたりすることが可能になる。

また、本実施の形態においては、外枠部２０の管厚は、高さに応じて異なる管厚とする場合について説明したが、例えば、高方向の各位置において同一の管厚としてよい。また、対象造形物１を複数の単位構造体１０により構成する場合において、これら複数の単位構造体１０の管厚は、相互に同一の管厚としてもよく、あるいは相互に異なる管厚としてもよい。

また、本実施の形態においては、外枠部２０は天井スラブ３と床スラブ２との相互間に形成される支持部材（すなわち、柱）であるものとして説明したが、これに限定されない。例えば、梁やトラス等の支持部材であっても構わない。

また、本実施の形態においては、外枠部２０、セパレータ４０、外枠部管５０、及び補強材管６０を３Ｄプリンタにより一体に造形し、この造形物を施工現場まで運搬するものとして説明したが、これに限られない。すなわち、上記の方法によれば、３Ｄプリンタにより造形された造形物は体積が大きく、さらにその体積の殆どが中空空間部であり運搬効率が悪いため、運搬効率を向上させるための様々な工夫を設けることが好ましい。図１４は、変形例に係る外枠部９０を示す、図１のＡ−Ａ断面に対応する断面図であって、（ａ）は運搬時、（ｂ）は施工時を示す図である。なお、図１４においては説明の便宜上、外枠部９０以外の構成要素の図示を省略している。この図１４に示すように、外枠部９０を複数の部位９１、９２、９３、９４に細分化して造形し、各部位９１、９２、９３、９４を相互に回動自在に接続する蝶番の如き回動手段９５を取り付けても良い。このように外枠部９０を構成することにより、運搬時には外枠部９０を図１４（ａ）に示すように折り畳むことができるので、一度により多くの外枠部９０を運搬することが可能となり、運搬効率を向上させることが可能となる。また、施工現場への運搬が完了した際には、図１４（ｂ）のように元の形状に変形させることにより、上記実施の形態と同様に外枠部９０として機能させることが可能となる。このような構成によれば、外枠部９０を複数の部位９１、９２、９３、９４に分割形成して、それぞれを回動手段９５で接続するので、外枠部９０を施工現場に運搬する際には外枠部９０を折りたたんで小さい形状に変形させ、施工現場まで運搬した後に元の規定形状に変形させることができ、外枠部９０の運搬効率を向上させることが可能となる。あるいは、回動手段９５を省略し、複数の部位９１、９２、９３、９４に細分化して造形した外枠部９０を、施工現場において固定ネジ等や接着剤等の固定手段を用いて相互に接合してもよい。

また、その他の方法により運搬効率を向上させても構わない。例えば、外枠部２０を軟質の素材により形成し、中空空間部への補強材３０の充填や、外枠部２０への空気の注入に伴って規定の形状に膨らむような構成としても良い。このような構成によれば、外枠部２０を施工現場に運搬する際には外枠部２０を小さい形状に変形させ、施工現場まで運搬した後に元の規定形状に変形させることができ、外枠部２０の運搬効率を向上させることが可能となる。

（内突起について）
本実施の形態においては、外枠部２０と補強材３０との接触面積を向上させるために、外枠部２０の内表面に内突起２３を設けることとして説明したが、その他の手段により接触面積を向上させても当然構わない。例えば内突起２３の代わりに、内表面に溝等を設けても良い。また、内突起２３は、外枠部２０自体の耐力を向上させるように形成されていてもよく、例えば外枠部２０の内表面に、高さ方向、円周方向、あるいはこれら高さ方向や円周方向に対して斜めとなる方向に沿って、リブとして形成されていてもよい。

（補強材管について）
本実施の形態においては、補強材管６０を多孔質構造に形成することにより、補強材３０と、補強材管６０の内部に挿通された補強芯材６１との接触面積を増大させるものとして説明したが、これに限られない。例えば、補強材３０を中空空間部に充填させた後に、補強材管６０のみを取り外して、補強芯材６１と補強材３０との接触面積を増大させても良い。このような方法によれば、補強材管６０を補強材３０から取り外すので、補強材３０と補強芯材６１との接触面積を増大させることができ、対象造形物１の耐力を向上させることが可能となる。また、補強材管６０を３Ｄプリンタにより造形した場合には、取り外した補強材管６０を造形材料として再利用することができ、構築に要する費用の削減が可能となる。その他の方法としては、補強材管６０を所定の条件下において溶解する素材にて形成しても良い。例えば、補強材管６０を、コンクリートと接触することにより溶解する素材にて形成しても良く、このような方法によれば、補強材３０を充填後に補強材管６０を溶解させて補強芯材６１と補強材３０との接触面積を増大させることができるので、極めて容易な方法により、対象造形物１の耐力を向上させることが可能となる。なお、その他にも、補強材管６０を、時間経過に伴って溶解する素材にて形成しても良い。

（補強材について）
本実施の形態においては、補強材３０は、任意の方法により充填されたコンクリートであるものとして説明したが、これに限定されない。例えば、外枠部２０と同様に、補強材３０についても、３Ｄプリンタの如き３次元造形装置により構成しても構わない。また、補強材３０として２種類以上の素材を使用することもでき、例えば、２種類以上の素材を予め混合して外装材７０に充填したり、２種類以上の素材を外装材７０に別々に充填したりしてもよい。また、対象造形物１を複数の単位構造体１０により構成する場合において、各単位構造体１０に対して異なる補強材３０を使用することができ、例えば、下方の単位構造体１０に対しては高強度コンクリートを使用して強度を高め、上方の単位構造体１０に対しては軽量コンクリートを使用したり補強材３０を省略することで軽量化を図るようにしてもよい。

（外装材について）
本実施の形態においては、外枠部２０の外表面に外装材７０を取り付けるものとして説明したが、これに限定されず、外装材７０を取り付けなくても良い。このような場合には、３Ｄプリンタにより造形した外枠部２０の外表面がそのまま外観を構成するが、３Ｄプリンタによれば外枠部２０の外表面の素材や色を任意に決定できるので、意匠性の向上を図ることが可能となる。例えば、木目模様、幾何学模様、あるいは任意のキャラクターの形状の凹凸を、外装材７０として取り付けてもよい。また、外枠部２０は、内突起２３と同様に、外枠部２０自体の耐力を向上させるように形成されていてもよく、例えば外枠部２０の外表面に、高さ方向、円周方向、あるいはこれら高さ方向や円周方向に対して斜めとなる方向に沿って、リブとして形成されていてもよい。

（補強材管について）
本実施の形態においては、補強材管６０の内部に補強材３０が流入可能となるように補強材管６０が形成されているものとして説明したが、これに限定されない。例えば、補強材管６０に補強芯材６１を挿通させた後に補強材管６０の内部にグラウトを注入することによって、補強芯材６１と補強材３０とを相互に接続させても構わない。

（継手について）
本実施の形態においては、継手８０により複数の単位構造体１０を接続するものとして説明したが、これに限定されない。例えば各単位構造体１０を溶接接合、ボルト接合、接着剤接合、圧接継手、機械式継手、重ね継手、又は磁力等により接合しても構わない。また、外枠部２０の外表面等に仕口を形成し、仕口により複数の単位構造体１０を接続しても構わない。あるいは、継手８０を省略し、複数の単位構造体１０の相互間に補強材３０を充填して固化させること等によって、これら複数の単位構造体１０を相互に接続してもよい。

（構築方法について）
本実施の形態においては、複数の単位構造体１０を積み上げた後に、各単位構造体１０の中空空間部に補強材３０を充填させるものとして説明したが、これに限定されない。例えば、第一構造体１１を設置した後に当該第一構造体１１の中空空間部に補強材３０を充填し、次に第一構造体１１の上方に第二構造体１２を積み上げて、以降同様に補強材３０の充填と単位構造体１０の積み上げを行っても構わない。

また、本実施の形態においては、外枠部２０を単位構造体１０の外観を構成する部分として残留させるものとして説明したが、これに限定されない。例えば、補強材３０を充填して硬質化したことを確認したら、外枠部２０を除去しても構わない。この場合には、中空空間部の形に対応する補強材３０が外観を構成することとなるため、外観を考慮して外枠部２０の内表面の形状を決定することが望ましい。例えば、補強材３０の外表面に外装材７０を取り付けるための外装穴２４が形成されるように、外枠部２０の内表面の形状を決定しても良い。このように、外枠部２０を除去することにより、外枠部２０を形成するために用いた造形材料を再利用することができるので、構築に要する費用の削減が可能となる。例えば、外枠部２０を補強材３０から取り外した後に、外枠部２０を溶解させて再度３Ｄプリンタの造形材料として再利用しても良いし、外枠部２０の形状を残したまま型枠として再利用することで、同一形状の補強材３０からなる構造体を量産する事も可能となる。また、このように補強材３０の外表面に外装穴２４を形成することにより、補強材３０と外装材７０との接触面積を増大させることができ、外装材７０の接着性を向上させることが可能となる。さらに、中空空間部に充填された補強材３０は、中空空間部の形状に基づいて形状が定まるので、補強材３０の形状を容易に決定することが可能となる。例えば、外枠部２０の内表面に凸部又は凹部を造形することによって補強材３０の外表面に模様等の任意の意匠を施すことができ、外枠部２０を除去した場合において外観を構成する部分である補強材３０の外形の意匠性を向上させることが可能となる。

また、本実施の形態においては、補強芯材６１を補強材管６０に挿入した状態において補強芯材６１同士（あるいは、補強芯材６１とアンカー４）を相互に溶接し、その後に単位構造体１０を下方に摺動させるものとして説明したが、この順序に限られない。例えば、初めに各補強芯材６１を全て溶接して一本の補強芯材６１にしてから、単位構造体１０を第一構造体１１から順に当該補強芯材６１に挿通させていっても構わない。ただし、このような方法は、補強芯材６１が大きく湾曲している場合等には適さない。また、アンカー４を設ける代わりに補強芯材６１の下端部を折り曲げるなどして、床スラブ２に補強芯材６１を定着させてもよい。

（付記）
付記１に記載の造形物の構築方法は、３次元造形物を造形する３次元造形装置によって、対象造形物の少なくとも一部の外枠に対応する形状を有する外枠部であって、中空空間部を囲繞する外枠部を造形する外枠部造形工程と、前記外枠部造形工程において造形した外枠部を補強する補強工程と、を含む。

付記２に記載の造形物の構築方法は、付記１に記載の造形物の構築方法において、前記補強工程において、前記中空空間部に補強材を充填することによって前記外枠部を補強する。

付記３に記載の造形物の構築方法は、付記２に記載の造形物の構築方法において、前記補強工程において前記補強材を充填した後に、前記外枠部造形工程において造形した外枠部を除去する外枠部除去工程を含む。

付記４に記載の造形物の構築方法は、付記２又は３に記載の造形物の構築方法において、前記外枠部に対して、補強材の充填に伴う前記外枠部の変形を抑制する変形抑制手段を設置する変形抑制工程を含む。

付記５に記載の造形物の構築方法は、付記２から４のいずれか一項に記載の造形物の構築方法において、前記外枠部造形工程において、前記外枠部の内表面におけるいずれかの位置と、前記外枠部の内表面における他の位置とを、前記中空空間部を介して接続する外枠部固定手段を有する形状に、前記外枠部を造形する。

付記６に記載の造形物の構築方法は、付記２から５のいずれか一項に記載の造形物の構築方法において、前記中空空間部に充填された補強材に対して少なくとも一部において接触する管である補強材管を形成する補強材管形成工程と、前記補強材管形成工程において形成した補強材管の管内に補強芯材を挿入する補強材補強芯材挿入工程と、を含む。

付記７に記載の造形物の構築方法は、付記６に記載の造形物の構築方法において、前記補強材管形成工程において、前記補強材管の管内に前記補強材が流入するように前記補強材管を形成する。

付記８に記載の造形物の構築方法は、付記２から７のいずれか一項に記載の造形物の構築方法において、前記外枠部造形工程において、前記外枠部の内表面に凸部又は凹部の少なくとも一方を造形する。

付記９に記載の造形物の構築方法は、付記１から８のいずれか一項に記載の造形物の構築方法において、前記外枠部造形工程において、前記外枠部を多孔質構造に造形する。

付記１０に記載の造形物の構築方法は、付記１から９のいずれか一項に記載の造形物の構築方法において、前記対象造形物の一部の外枠部である第一外枠部に継手又は仕口を形成し、前記対象造形物の他の一部の外枠部である第二外枠部に、前記第一外枠部の継手又は仕口にのみ対応する継手又は仕口を形成する接触部形成工程と、前記第一外枠部と前記第二外枠部とを前記継手又は仕口により相互に接続する接続工程と、を含む。

付記１１に記載の造形物の構築方法は、付記１から１０のいずれか一項に記載の造形物の構築方法において、前記外枠部造形工程において、前記外枠部を複数の部位に分割して造形し、前記各部位を相互に回動自在に接続する回動手段を取り付ける回動手段取付工程を含む。

付記１２に記載の造形物の構築方法は、付記１から１１のいずれか一項に記載の造形物の構築方法において、前記外枠部の外表面に、外装材を取り付けるための外装材取付部を形成する外装材取付部形成工程と、前記外装材取付部形成工程において形成した前記外装材取付部に対して、外装材を取り付ける外装材取付工程と、を含む。

付記１３に記載の造形物は、付記１から１２のいずれか一項に記載の造形物の構築方法により造形される。

（付記の効果）
付記１に記載の造形物の構築方法、及び付記１３に記載の造形物によれば、３次元造形装置によって中空空間部を囲繞する外枠部を造形し、造形された外枠部を補強するので、対象造形物の外枠を高強度の材料により造形せずとも対象造形物の耐力を確保することができ、これに伴って対象造形物の外枠を任意の造形材料を使用して造形することができるので、材料の観点における意匠上の制約を減ずることが可能であり、また、上部の層をせり出した積層造形に適した造形材料を選ぶことで、形態の観点においても意匠上の制約を減ずることが可能となる。また、対象造形物の外枠を高強度の材料により造形せずとも対象造形物の耐力を確保することができ、これに伴って充分な強度に乾燥させるまでに時間を要する造形材料（例えばコンクリート）を使用せずに対象造形物を充分な耐力で造形できるので、対象造形物の施工時間を短縮することが可能となる。さらに、中空空間部を形成せずに対象造形物の全体を３次元造形装置により造形する場合と比べて造形材料の使用量を低減できるので、３次元造形装置の処理負荷を低減することが可能となる。

付記２に記載の造形物の構築方法によれば、中空空間部に補強材を充填することによって前記外枠部を補強するので、補強材の充填という極めて容易な方法により外枠部を補強することができ、施工時間を短縮する事が可能となる。

付記３に記載の造形物の構築方法によれば、補強材充填後に外枠部を除去するので、外枠部として用いた造形材料を再利用することができ、構築に要する費用の削減が可能となる。さらに、中空空間部に充填された補強材は、中空空間部の形状に基づいて形状が定まるので、補強材の形状を容易に決定することが可能となる。

付記４に記載の造形物の構築方法によれば、補強材の充填に伴う前記外枠部の変形を抑制する変形抑制手段を設置するので、補強材の重量により外枠部が外側向きの力を受けて変形又は破壊されてしまうことを防止でき、施工性や安全性を向上させることが可能となる。

付記５に記載の造形物の構築方法によれば、外枠部造形工程において、外枠部と、外枠部固定手段とを一体に造形するので、外枠部の造形後に外枠部固定手段を別個取り付ける手間や時間を削減することができ、対象造形物の施工性を向上させることが可能となる。

付記６に記載の造形物の構築方法によれば、補強材管の管内に補強芯材を挿入するので、対象造形物の耐力を増大させることが可能となる。

付記７に記載の造形物の構築方法によれば、補強材管の管内に補強材が流入するように補強材管を形成するので、補強材と補強芯材との接触面積を増大させることができ、対象造形物の耐力を一層増大させることが可能となる。

付記８に記載の造形物の構築方法によれば、外枠部の内表面に凸部又は凹部の少なくとも一方を造形するので、外枠部と補強材との接触面積を増大させることができ、対象造形物の耐力を向上させることが可能となる。また、外枠部の内表面に造形した凸部又は凹部によって補強材の外表面に模様等の意匠を施すことができ、外枠部を除去した場合において外観を構成する部分である補強材の外形の意匠性を向上させることが可能となる。また、外枠部の内表面に造形した凸部又は凹部によって、補強材の外表面と当該外表面に取り付ける外装材との接触面積を増大させることができ、外装材の接着性を向上させることが可能となる。

付記９に記載の造形物の構築方法によれば、外枠部を多孔質構造に造形するので、外枠部の断熱性能を向上させることが可能となると共に、外枠部を軽量化することが可能となる。

付記１０に記載の造形物の構築方法によれば、複数の外枠部を継手又は仕口により相互に接続することにより対象造形物を造形するので、部位毎に細分化して運搬及び組立ができ、対象造形物の施工性を向上させることが可能となる。また、３次元造形装置により一度に造形できる３次元造形物の大きさに上限がある場合においても、複数の外枠部を組み合わせて大きな対象造形物を造形することが可能となる。また、第一外枠部の継手又は仕口とのみ対応する継手又は仕口を第二外枠部に造形するため、第一外枠部と第二外枠部とを容易に接続することが可能となると共に、その他の外枠部との誤接続を防止することが可能となる。

付記１１に記載の造形物の構築方法によれば、外枠部を複数の部位に分割形成して、それぞれを回動手段で接続するので、外枠部を施工現場に運搬する際には外枠部を折りたたんで小さい形状に変形させ、施工現場まで運搬した後に元の規定形状に変形させることができ、外枠部の運搬効率を向上させることが可能となる。

付記１２に記載の造形物の構築方法によれば、外枠部の外表面に、外装材を取り付けるための外装材取付部を形成するので、外枠部に対して極めて容易な方法により外装材を取り付けることができ、外装材の取付に要する手間を削減することが可能となる。

１ 対象造形物
２ 床スラブ
３ 天井スラブ
４ アンカー
１０ 単位構造体
１１ 第一構造体
１２ 第二構造体
１３ 第三構造体
１４ 第四構造体
１５ 第五構造体
２０ 外枠部
２１ 上面
２２ 下面
２３ 内突起
２４ 外装穴
３０ 補強材
４０ セパレータ
５０ 外枠部管
５１ 補強芯材
６０ 補強材管
６１ 補強芯材
７０ 外装材
８０ 継手
８１ａ、８１ｂ 円形凹部
８１ｃ、８１ｄ 矩形凸部
８２ａ、８２ｂ 円形凸部
８２ｃ、８２ｄ 矩形凹部
８２ｅ、８２ｆ 円形凹部
８２ｇ、８２ｈ 菱形凸部
９０ 外枠部
９１、９２、９３、９４ 部位
９５ 回動手段

Claims (13)

1. ３次元造形物を造形する３次元造形装置によって、対象造形物の少なくとも一部の外枠に対応する形状を有する外枠部であって、中空空間部を囲繞する外枠部を造形する外枠部造形工程と、
   前記外枠部造形工程において造形した外枠部を補強する補強工程と、を含む、
   造形物の構築方法。
2. 前記補強工程において、前記中空空間部に補強材を充填することによって前記外枠部を補強する、
   請求項１に記載の造形物の構築方法。
3. 前記補強工程において前記補強材を充填した後に、前記外枠部造形工程において造形した外枠部を除去する外枠部除去工程を含む、
   請求項２に記載の造形物の構築方法。
4. 前記外枠部に対して、補強材の充填に伴う前記外枠部の変形を抑制する変形抑制手段を設置する変形抑制工程を含む、
   請求項２又は３に記載の造形物の構築方法。
5. 前記外枠部造形工程において、前記外枠部の内表面におけるいずれかの位置と、前記外枠部の内表面における他の位置とを、前記中空空間部を介して接続する外枠部固定手段を有する形状に、前記外枠部を造形する、
   請求項２から４のいずれか一項に記載の造形物の構築方法。
6. 前記中空空間部に充填された補強材に対して少なくとも一部において接触する管である補強材管を形成する補強材管形成工程と、
   前記補強材管形成工程において形成した補強材管の管内に補強芯材を挿入する補強材補強芯材挿入工程と、を含む、
   請求項２から５のいずれか一項に記載の造形物の構築方法。
7. 前記補強材管形成工程において、前記補強材管の管内に前記補強材が流入するように前記補強材管を形成する、
   請求項６に記載の造形物の構築方法。
8. 前記外枠部造形工程において、前記外枠部の内表面に凸部又は凹部の少なくとも一方を造形する、
   請求項２から７のいずれか一項に記載の造形物の構築方法。
9. 前記外枠部造形工程において、前記外枠部を多孔質構造に造形する、
   請求項１から８のいずれか一項に記載の造形物の構築方法。
10. 前記対象造形物の一部の外枠部である第一外枠部に継手又は仕口を形成し、前記対象造形物の他の一部の外枠部である第二外枠部に、前記第一外枠部の継手又は仕口にのみ対応する継手又は仕口を形成する接触部形成工程と、
    前記第一外枠部と前記第二外枠部とを前記継手又は仕口により相互に接続する接続工程と、を含む、
    請求項１から９のいずれか一項に記載の造形物の構築方法。
11. 前記外枠部造形工程において、前記外枠部を複数の部位に分割して造形し、
    前記各部位を相互に回動自在に接続する回動手段を取り付ける回動手段取付工程を含む、
    請求項１から１０のいずれか一項に記載の造形物の構築方法。
12. 前記外枠部の外表面に、外装材を取り付けるための外装材取付部を形成する外装材取付部形成工程と、
    前記外装材取付部形成工程において形成した前記外装材取付部に対して、外装材を取り付ける外装材取付工程と、を含む、
    請求項１から１１のいずれか一項に記載の造形物の構築方法。
13. 請求項１から１２のいずれか一項に記載の造形物の構築方法により造形された造形物。
    

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