JP2020026686A - Structure formation method and structure - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、モルタルによって形成される構造物の形成方法及びその構造物に関する。 The present invention relates to a method for forming a structure formed by mortar and the structure.
立体の構造物を形成する場合、３次元（３Ｄ）プリンターを利用することがある。この３Ｄプリンターは、ノズルから材料を吐出させながらノズルを移動させて層を形成し、形成した層を徐々に積み重ねることにより立体形状を形成する。更に、各層の形状を変更することにより、複雑な立体形状を形成することもできる。 When forming a three-dimensional structure, a three-dimensional (3D) printer may be used. In this 3D printer, a layer is formed by moving a nozzle while discharging material from the nozzle, and a three-dimensional shape is formed by gradually stacking the formed layers. Further, a complicated three-dimensional shape can be formed by changing the shape of each layer.
このような３Ｄプリンターによるコンクリート構造物も検討されている（例えば、非特許文献１参照。）。この文献においては、セメント系材料で構成されたインクをノズルから吐出して、このノズルを取り付けたロボットアームを所定の方向に動かして層を形成し、この層を積み重ねて、構造物を形成する。 A concrete structure using such a 3D printer is also being studied (for example, see Non-Patent Document 1). In this document, ink composed of a cement-based material is discharged from a nozzle, a robot arm to which the nozzle is attached is moved in a predetermined direction to form a layer, and the layers are stacked to form a structure. .
しかし、コンクリート等のセメント系材料は、高い圧縮強度を有するが、引張強度は低い。そこで、内部に鉄筋を挿入して、３Ｄプリンターを用いてコンクリート構造物を構築する技術も検討されている（例えば、非特許文献２，３参照。）。この非特許文献２においては、モルタルで形成した部材の組立時に鉄筋を挿入する。また、非特許文献３においては、３Ｄプリンターで積層する際に、ノズル先端から配力筋ケーブルを供給し、このケーブルをモルタルに練り込みながら造形する。 However, cement-based materials such as concrete have high compressive strength but low tensile strength. Therefore, a technique of inserting a reinforcing bar inside to construct a concrete structure using a 3D printer has been studied (for example, see Non-Patent Documents 2 and 3). In Non-Patent Document 2, a reinforcing bar is inserted when assembling a member formed of mortar. In Non-Patent Document 3, when laminating with a 3D printer, a distribution cable is supplied from the tip of the nozzle, and the cable is formed while kneading the cable into a mortar.
しかしながら、非特許文献２に記載された技術では、３Ｄプリンターで形成した構造に、後から鉄筋を挿入する作業が必要であるため、効率が悪い。また、非特許文献３に記載された技術では、３Ｄプリンターに、鉄筋等の鋼材を挿入する機構を設ける必要があり、装置構成が複雑になる。 However, the technique described in Non-Patent Document 2 is inefficient because it requires a later operation of inserting a reinforcing bar into a structure formed by a 3D printer. Further, in the technology described in Non-Patent Document 3, it is necessary to provide a mechanism for inserting a steel material such as a reinforcing bar in a 3D printer, which complicates the device configuration.
上記課題を解決する構造物の形成方法は、第１組成の第１モルタルを、孔部を区画しながら積層させることにより、外形を形成し、前記孔部に、第１組成とは異なる第２組成の第２モルタルを注入する。 According to a method for forming a structure that solves the above problem, an outer shape is formed by laminating a first mortar having a first composition while defining a hole, and a second mortar having a second composition different from the first composition is formed in the hole. Inject a second mortar of composition.
上記課題を解決する構造物は、第１モルタルによって構築された第１部材と、第２モルタルによって構築された第２部材とを備え、前記第１部材の内部で耐引張力を補強する位置に、前記第２部材を埋設する。 A structure that solves the above problem includes a first member constructed of a first mortar and a second member constructed of a second mortar, and is provided at a position where the tensile strength is reinforced inside the first member. The second member is embedded.
本発明によれば、引張強度を有する構造物を、効率的に形成することができる。 According to the present invention, a structure having a tensile strength can be efficiently formed.
（第１の実施形態）
以下、図１〜図６を用いて、構造物の形成方法及び構造物を具体化した第１の実施形態を説明する。本実施形態では、構造物の外形を形成する第１部材としての外形成体と、外形成体の内部に形成される第２部材としての内構造体とを備えた構造物を構築する。
(First embodiment)
Hereinafter, a first embodiment that embodies a structure forming method and a structure will be described with reference to FIGS. 1 to 6. In the present embodiment, a structure including an outer formed body as a first member forming the outer shape of the structure and an inner structure as a second member formed inside the outer formed body is constructed.
図１に、本実施形態の構造物Ｃ１を示す。この構造物Ｃ１は、概略、直方体形状を有する。なお、図１及び図２（ｃ）では、説明のために、構造物Ｃ１の高さを５層で示す。
構造物Ｃ１は、外形成体１０と内構造体２０とを含んで構成される。外形成体１０は、構造物Ｃ１の外形を構成し、３次元（３Ｄ）プリンターを用いて、積層可能な硬化性を有するセメント系材料（第１モルタル）を積層させて形成される。内構造体２０は、外形成体１０の内部に形成され、外形成体１０よりも高強度の部材で形成される。この内構造体２０の形成には、第２モルタルとして、例えば、スリムクリート（登録商標）等、繊維を混合したセメント系材料（繊維補強コンクリート材料）を用いる。
FIG. 1 shows a structure C1 of the present embodiment. This structure C1 has a substantially rectangular parallelepiped shape. In FIGS. 1 and 2C, the height of the structure C1 is indicated by five layers for the sake of explanation.
The structure C1 includes the outer formed
外形成体１０の外側は、構造物Ｃ１の外形である略四角枠形状を積層して形成される。この外形成体１０の各層は、複数の孔部１０ａを直線状に並べた形状であり、この形状を一筆書きにより形成する。外形成体１０においては、仮に構造物Ｃ１を鉄筋コンクリートにより構築した場合に、鉄筋が配置される領域を含むように各孔部１０ａを設ける。
本実施形態の外形成体１０は、第１レイヤとしての奇数層部１１と、第２レイヤとしての偶数層部１２とを交互に積層して構成する。
The outer side of the outer formed
The outer formed
図２（ａ）及び図２（ｂ）に、奇数層部１１と偶数層部１２の形状を示す。
図２（ａ）に示すように、奇数層部１１は、第１領域としての外形状部１１ａと、第２領域としてのリブ部１１ｂとを備える。外形状部１１ａは、２点鎖線で示すように、構造物Ｃ１の略四角枠（外形）を構成する。リブ部１１ｂは、２点鎖線で示すように、外形状部１１ａに接続され、構造物Ｃ１の内部に形成される各孔部１０ａを区画する。本実施形態では、外形状部１１ａ及びリブ部１１ｂを、一筆書きの移動経路で構成する。なお、リブ部１１ｂは、往路に接した復路からなる一筆書きで形成される。
FIGS. 2A and 2B show the shapes of the odd-numbered
As shown in FIG. 2A, the odd-numbered
図２（ｂ）に示すように、偶数層部１２は、第３領域としての外形状部１２ａと、第４領域としてのリブ部１２ｂとを備える。外形状部１２ａは、奇数層部１１の外形状部１１ａと同様に、構造物Ｃ１の略四角枠（外形）を構成する。リブ部１２ｂは、外形状部１２ａに接続され、奇数層部１１のリブ部１１ｂと同様に、構造物Ｃ１の内部に形成される各孔部１０ａを区画する。
As shown in FIG. 2B, the even-numbered
そして、偶数層部１２のリブ部１２ｂは、奇数層部１１のリブ部１１ｂの上方（又は下方）に形成されるとともに、それぞれの外形状部（１１ａ，１２ａ）の長手方向に延在する軸に対して対称の位置に接続される。リブ部１２ｂも、リブ部１１ｂと同様に、往路に接した復路からなる一筆書きで形成される。
The
図２（ｃ）に示すように、内構造体２０は、複数の鉛直部２１によって構成される。各鉛直部２１は、リブ部（１１ｂ，１２ｂ）、外形状部（１１ａ，１２ａ）に囲まれた孔部１０ａ内に、繊維補強コンクリート材料（第２モルタル）が充填されて形成される。
As shown in FIG. 2C, the
＜外形成体１０を形成する３Ｄプリンターの構成＞
次に、図３を用いて、外形成体１０を形成する３Ｄプリンター３０の構成について説明する。
<Configuration of 3D Printer Forming
Next, the configuration of the
本実施形態の３Ｄプリンター３０は、吐出部としてのノズル３１、ロボットアーム３５及び制御装置４０を備える。
ノズル３１は、その先端部（図中の左側端部）が縮径し、その先端が開口した吐出口３１ａを有している。本実施形態では、吐出口３１ａは、下方を向いている。ノズル３１の吐出口３１ａと反対側の端部には、ホース３２の端部が接続されている。ホース３２は、圧送ポンプ（図示せず）に接続されている。この圧送ポンプの圧力により、ホース３２を介してノズル３１に供給された第１モルタルは、吐出口３１ａから下方に吐出される。
The
The
ノズル３１には、取付部３４を介して、移動手段としてのロボットアーム３５が取り付けられる。ノズル３１は、このロボットアーム３５に支持され、このロボットアーム３５の動きに従って水平方向や上下方向に移動する。ロボットアーム３５は、制御装置４０の制御部４１からの指示によって移動が制御される。本実施形態の制御部４１は、移動時にノズル３１からの第１モルタルの吐出方向が常に下方になるように、ロボットアーム３５を制御する。
A
制御装置４０は、制御部４１、入力部（図示せず）及び出力部（図示せず）を備えている。入力部は、キーボードやポインティングデバイス等を備え、形成する構造物に関する情報を制御部４１に供給する。出力部は、ディスプレイ等を備え、入力された情報や形成する構造物の経路等を表示する。
The
制御部４１は、制御手段（ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ等）を備え、構造物形成処理を行なう。そのため、記憶部に格納された構造物形成プログラムを実行することにより、制御部４１は、積層管理部４１１、移動制御部４１２及び吐出量制御部４１３として機能する。
The
積層管理部４１１は、構造物を形成するために、積層させるモルタルの経路及び高さを管理する処理を実行する。積層管理部４１１は、１層の高さ、構造物高さ（設計上の構造物Ｃ１の高さ）、基準高さ及び孔部毎の接続面高さを記憶している。基準高さは、３Ｄプリンター３０による積層を中断する高さである。接続面高さは、孔部１０ａに第２モルタルを同時期に注入する高さであり、奇数層部１１又は偶数層部１２の一階層の途中の高さ位置を用いる。更に、積層管理部４１１は、積層した層数をカウントする。
移動制御部４１２は、経路に応じてノズル３１を移動させるロボットアーム３５の動きを制御する処理を実行する。
吐出量制御部４１３は、ノズル３１から吐出するモルタルを圧送するポンプを制御する処理を実行する。
The
The
The discharge
＜構造物の移動経路＞
次に、図４を用いて、外形成体１０の奇数層部１１及び偶数層部１２を形成するための移動経路について説明する。
<Structure movement route>
Next, a movement path for forming the odd-numbered
図４（ａ）は、各層の外形成体１０の設計上の基本形状である。この外形成体１０は、四角枠形状の外形状部１５と、リブ部１６とを備える。この外形成体１０を、一筆書きで形成するための移動経路（ルート）を生成する。
FIG. 4A shows a design basic shape of the outer formed
ここでは、図４（ｂ）に示すように、奇数層部１１を形成する移動経路においては、外形状部１５の長辺の途中で、対向する長辺に先端が接するように一往復させてリブ部１１ｂを形成する。
Here, as shown in FIG. 4 (b), in the movement path for forming the odd-numbered
図４（ｃ）に示すように、偶数層部１２を形成する移動経路においては、奇数層部１１とは異なる長辺においてリブ部１２ｂを形成する。
このように、奇数層部１１及び偶数層部１２の移動経路を接続させた一筆書き経路を積層管理部４１１に記憶させる。
As shown in FIG. 4C, in the movement path for forming the even-numbered
As described above, the single-stroke writing path connecting the movement paths of the odd-numbered
＜構造物の形成方法＞
次に、図５を用いて、構造物Ｃ１の形成方法について説明する。ここでは、所定の高さ（基準高さ）までの連続的な形成を繰り返しながら、構造物Ｃ１を構築する。具体的には、奇数層部１１及び偶数層部１２を積層させて、基準高さまで到達した場合、３Ｄプリンターによる形成を中断する。そして、所定の中断期間の経過後に、再び基準高さ分の形成を繰り返す。この中断期間において、所定の高さ（接続面高さ）分の第２モルタルを注入して、鉛直部２１を形成する。本実施形態では、外形成体１０の基準高さより低く、かつ隣接する孔部１０ａにおいては異なる接続面高さで、第２モルタルを注入することにより、目地の高さを不揃いにする。
<Method of forming structure>
Next, a method for forming the structure C1 will be described with reference to FIG. Here, the structure C1 is constructed while repeating continuous formation up to a predetermined height (reference height). Specifically, when the odd-numbered
まず、３Ｄプリンター３０は、積層形成工程としての積層形成処理を実行する（ステップＳ１−１）。具体的には、制御装置４０の制御部４１は、ノズル３１から第１モルタルを吐出させながら、移動経路に沿ってロボットアーム３５を移動させることにより、奇数層部１１を形成し（第１工程）、この奇数層部１１上に偶数層部１２を形成する（第２工程）。そして、第１工程及び第２工程を交互に繰り返して、第１モルタルを積層する。
First, the
次に、３Ｄプリンター３０は、構造物高さまで到達したか否かの判定処理を実行する（ステップＳ１−２）。具体的には、制御装置４０の制御部４１は、連続して形成した積層高さ（積層した層数×１層の高さ）と、構造物Ｃ１の構造物高さとを、定期的に（例えば１層分、積層する毎に）比較する。
Next, the
構造物高さに到達していないと判定した場合（ステップＳ１−２において「ＮＯ」の場合）、３Ｄプリンター３０は、基準高さまで到達したか否かの判定処理を実行する（ステップＳ１−３）。具体的には、制御装置４０の制御部４１は、積層開始（又は直近の積層中断後の積層再開）からの高さと基準高さとを比較する。
When it is determined that the height has not reached the structure height (in the case of “NO” in Step S1-2), the
基準高さまで到達していないと判定した場合（ステップＳ１−３において「ＮＯ」の場合）、３Ｄプリンター３０は、積層形成処理（ステップＳ１−１）を繰り返す。この場合には、制御装置４０の制御部４１は、次の奇数層部１１又は偶数層部１２を形成する。
When it is determined that the reference height has not been reached (in the case of “NO” in step S1-3), the
一方、基準高さまで到達したと判定した場合（ステップＳ１−３において「ＹＥＳ」の場合）、３Ｄプリンター３０は、積層形成処理（ステップＳ１−１）を中断する。
そして、孔部１０ａ毎に予め定められた接続面高さまで、第２モルタルを注入する注入工程を実行する（ステップＳ１−４）。
On the other hand, when it is determined that the reference height has been reached (in the case of “YES” in step S1-3), the
Then, an injection step of injecting the second mortar up to a predetermined connection surface height for each
この場合、図６（ａ）に示すように、隣接する孔部１０ａ毎に、異なる接続面高さまで第２モルタルを注入することにより、部分（２１ａ１，２１ａ２，２１ａ３）を形成する。なお、孔部１０ａにおいて、既に注入された第２モルタルがある場合には、この第２モルタルの上に、接続面高さまで、新たな第２モルタルを注入する。
In this case, as shown in FIG. 6A, the portions (21a1, 21a2, 21a3) are formed by injecting the second mortar to different connection surface heights for each of the
そして、各孔部１０ａにおいて接続面高さまでの第２モルタルの注入を完了した場合、再び、３Ｄプリンター３０を用いて積層形成処理を実行する（ステップＳ１−１）。この場合、外形成体１０となる先行して積層した第１モルタルの上に、奇数層部１１又は偶数層部１２を積層する。
Then, when the injection of the second mortar up to the connection surface height is completed in each
一方、構造物高さまで到達した場合（ステップＳ１−２において「ＹＥＳ」の場合）、３Ｄプリンター３０は、積層形成処理（ステップＳ１−１）を終了する。
そして、孔毎に、構造物高さまで第２モルタルを注入する（ステップＳ１−５）。具体的には、各孔部１０ａに、構造物Ｃ１の外形成体１０の最上面まで第２モルタルを注入する。
On the other hand, if the height has reached the height of the structure (“YES” in step S1-2), the
Then, the second mortar is injected into each hole up to the structure height (step S1-5). Specifically, the second mortar is injected into each
この場合には、図６（ｂ）に示すように、各孔部１０ａに、構造物高さまで第２モルタルを注入することにより、部分（２１ｂ１，２１ｂ２，２１ｂ３）を形成する。これら部分（２１ｂ１，２１ｂ２，２１ｂ３）は、直下の部分（２１ａ１，２１ａ２，２１ａ３）と接続面において接続して一体化する。
In this case, as shown in FIG. 6B, the portions (21b1, 21b2, 21b3) are formed by injecting the second mortar into each
本実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１−１）本実施形態では、孔部１０ａを有し構造物Ｃ１の外形を構成する外形成体１０と、孔部１０ａに注入して形成される内構造体２０とを備えた構造物Ｃ１を形成する。内構造体２０を、高強度材料で構成することにより、強度が高い構造物Ｃ１を構築することができる。また、第２モルタルは、孔部１０ａのみに使用するので、使用量を低減することができる。
According to the present embodiment, the following effects can be obtained.
(1-1) In the present embodiment, a structure including the outer formed
（１−２）本実施形態では、３Ｄプリンター３０のノズル３１を一筆書きの移動経路で動かして各層（１１，１２）を形成し、これを繰り返して積層させることにより、外形成体１０を形成する。これにより、効率的に外形成体１０を形成することができる。
(1-2) In the present embodiment, the outer formed
（１−３）本実施形態では、外形成体１０は、奇数層部１１と偶数層部１２とを交互に積層して構成される。奇数層部１１と偶数層部１２とでは、外形状部１１ａ，１２ａに対して、リブ部１１ｂ，１２ｂの接続位置が異なる。これにより、目地の発生を抑制することができる。
(1-3) In the present embodiment, the outer formed
（１−４）本実施形態では、外形成体１０は、複数の孔部１０ａを区画するためのリブ部１１ｂ，１２ｂを有する。これにより、リブ部１１ｂ，１２ｂが、外形状部１１ａ，１２ａの長手方向の部材（長辺）同士を連結して補強するため、外形状部１１ａ，１２ａを高く形成しても安定して積層することができる。
(1-4) In the present embodiment, the outer formed
（１−５）本実施形態では、３Ｄプリンター３０により、外形成体１０を基準高さまで到達した場合（ステップＳ１−３において「ＹＥＳ」の場合）、各孔部１０ａへの第２モルタルの注入する処理（ステップＳ１−４）を繰り返して、構造物Ｃ１を形成する。これにより、第１モルタル及び第２モルタルの硬化状態と作業効率とを考慮して、構造物Ｃ１を形成することができる。
(1-5) In the present embodiment, when the
（１−６）本実施形態では、外形成体１０に形成された孔部１０ａに注入する第２モルタルは、外形成体１０の基準高さより低い接続面高さまで注入する。これにより、外形成体１０と内構造体２０との目地の高さを不揃いに配置できる。
(1-6) In this embodiment, the second mortar to be injected into the
（１−７）本実施形態では、外形成体１０に形成された複数の孔部１０ａのうち、隣接する孔部１０ａにおいて、異なる接続面高さで第２モルタルを注入する。これにより、鉛直部２１の目地の高さを不揃いに配置できる。
(1-7) In the present embodiment, of the plurality of
（１−８）本実施形態では、外形成体１０を、積層可能な硬化性を有するセメント系材料で構成し、内構造体２０を、繊維を混合したセメント系材料で構成する。これにより、外形成体１０を積層により形成し、その内部に高強度の内構造体２０を形成することができる。
(1-8) In the present embodiment, the outer formed
（１−９）本実施形態では、鉛直部２１を、仮に構造物Ｃ１を鉄筋コンクリートにより構築した場合に、鉄筋が配置される領域を含む位置に設けた孔部１０ａ内に第２モルタルを充填して形成する。これにより、鉛直部２１を鉄筋の代わりに効率的に配置して、高い引張強度を有する構造物Ｃ１を形成することができる。
(1-9) In the present embodiment, when the
（第２の実施形態）
次に、図７〜図９を用いて、構造物の形成方法及び構造物を具体化した第２の実施形態を説明する。本実施形態では、上記第１実施形態と同様に、外形成体１０と内構造体２０とを備えた構造物を形成する。本実施形態では、構造物の形状に応じて、内部に形成する孔部１０ａの配置を変更する。例えば、構造物の幅の変化に応じて、高さや大きさが異なる複数の孔部１０ａを形成する。なお、本実施形態において、上記実施形態と同様の部分については、同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
(Second embodiment)
Next, a second embodiment that embodies the structure forming method and the structure will be described with reference to FIGS. In the present embodiment, similarly to the first embodiment, a structure including the outer formed
本実施形態では、図７に示すように、正面形状が台形形状で、平面断面が四角形状の構造物Ｃ２を形成する。すなわち、構造物Ｃ２の幅は、上方に従って狭くなる。そこで、積層する外形成体１０の長手方向の長さを徐々に短くする。この場合、長手方向の端部の孔部１０ａを積層に従って狭くするとともに、基準高さＨ１毎に孔部１０ａの数を減らす。
この構造物Ｃ２は、上記第１実施形態と同じく、３Ｄプリンター３０によって第１モルタルを積層して形成される外形成体１０と、内部に形成された孔部１０ａに注入した第２モルタルで形成される内構造体２０とを備える。本実施形態では、内構造体２０は、両端に位置する鉛直部２１が、外形成体１０の外形状部（１１ａ，１２ａ）に沿う形状で形成される。そして、構造物Ｃ２は、両端の孔部１０ａを基準高さＨ１毎に減る構造である。このため、制御装置４０の制御部４１は、各孔部の上端の高さ（孔部上端高さ）を記憶する。
In the present embodiment, as shown in FIG. 7, a structure C2 having a trapezoidal front shape and a square planar cross section is formed. That is, the width of the structure C2 becomes narrower upward. Therefore, the length of the outer formed
This structure C2 is formed of the outer formed
次に、図８を用いて、この構造物Ｃ２の形成方法について説明する。
図８に示すように、ステップＳ１−１，Ｓ１−２と同様に、３Ｄプリンター３０は、積層形成処理を実行し（ステップＳ２−１）、構造物高さまで到達したか否かの判定処理を実行する（ステップＳ２−２）。
Next, a method for forming the structure C2 will be described with reference to FIG.
As shown in FIG. 8, similarly to steps S1-1 and S1-2, the
構造物高さに到達していないと判定した場合（ステップＳ２−２において「ＮＯ」の場合）、ステップＳ１−３と同様に、３Ｄプリンター３０は、基準高さまで到達したか否かの判定処理を実行する（ステップＳ２−３）。
When it is determined that the height of the structure has not been reached (in the case of “NO” in step S2-2), the
基準高さまで到達していないと判定した場合（ステップＳ２−３において「ＮＯ」の場合）、３Ｄプリンター３０は、積層形成処理（ステップＳ２−１）を繰り返す。
一方、基準高さまで到達したと判定した場合（ステップＳ２−３において「ＹＥＳ」の場合）、３Ｄプリンター３０は、積層形成処理（ステップＳ２−１）を中断する。
When it is determined that the reference height has not been reached (in the case of “NO” in step S2-3), the
On the other hand, when it is determined that the reference height has been reached (in the case of “YES” in step S2-3), the
次に、孔部上端高さに到達した孔があるか否かの判定を行なう（ステップＳ２−４）。この孔部上端高さとは、構造物の幅の変化に応じて、孔部１０ａを閉じる高さである。
孔部上端高さに到達した孔がある場合（ステップＳ２−４において「ＹＥＳ」の場合）には、孔部上端高さに到達した孔において、第２モルタルを孔部上端高さまで注入する注入工程を実行する（ステップＳ２−５）。具体的には、基準高さの上面まで、孔部１０ａに第２モルタルを注入する。
Next, it is determined whether or not there is a hole that has reached the hole top end height (step S2-4). The hole upper end height is a height at which the
If there is a hole that has reached the hole upper end height (in the case of “YES” in step S2-4), the second mortar is injected to the hole upper end height in the hole that has reached the hole upper end height. The process is executed (Step S2-5). Specifically, the second mortar is injected into the
図９（ａ）は、構造物Ｃ２の形成途中の断面形状であり、図９（ｂ）は構造物Ｃ２の上端部を形成した断面形状である。図９においては、内構造体２０を区切るリブ部は、外形状部に対して縦断面を四角形状で簡略化して示している。
図９（ａ）に示すように、両端に位置する孔部１０ａが孔部上端高さに到達した場合、この孔部１０ａには、孔部上端高さまで、第２モルタルを注入する。
一方、図８に示すように、孔部上端高さに到達した孔がない場合（ステップＳ２−４において「ＮＯ」の場合）、ステップＳ２−５をスキップする。
FIG. 9A is a cross-sectional shape during the formation of the structure C2, and FIG. 9B is a cross-sectional shape in which the upper end portion of the structure C2 is formed. In FIG. 9, the rib section dividing the
As shown in FIG. 9A, when the
On the other hand, as shown in FIG. 8, when there is no hole that has reached the hole upper end height (in the case of “NO” in step S2-4), step S2-5 is skipped.
次に、残りの孔毎に、各接続面高さまで第２モルタルを注入する注入工程を実行する（ステップＳ２−６）。具体的には、第１実施形態と同様に、隣接する孔部１０ａ毎に、異なる接続面高さまで、第２モルタルを注入する。この場合も、接続面高さとして、奇数層部１１又は偶数層部１２の途中となる高さを用いる。
Next, an injection step of injecting the second mortar to each connection surface height is performed for each of the remaining holes (step S2-6). Specifically, similarly to the first embodiment, the second mortar is injected into each
図９（ａ）に示すように、中央領域の孔部１０ａにおいて、既に注入していた接続面高さの第２モルタルの上に更に第２モルタルを注入する。そして、各孔部１０ａにおいて、異なる接続面高さまで第２モルタルを注入することにより、部分（２１ｃ２，２１ｃ３）を構成する。
次に、各孔部１０ａへの第２モルタルの注入を完了した場合、再び、３Ｄプリンター３０を用いて積層形成処理を実行する（ステップＳ２−１）。
As shown in FIG. 9A, in the
Next, when the injection of the second mortar into each
一方、図８に示すように、構造物高さまで到達した場合（ステップＳ２−２において「ＹＥＳ」の場合）、３Ｄプリンター３０は、積層形成処理（ステップＳ２−１）を中断する。そして、ステップＳ１−５と同様に、孔毎に、構造物高さまで第２モルタルを注入する（ステップＳ２−７）。
On the other hand, as shown in FIG. 8, when the height reaches the structure height (“YES” in step S2-2), the
この場合には、図９（ｂ）に示すように、各孔部１０ａにおいて、既に注入していた接続面高さの第２モルタルの上に、構造物高さまで第２モルタルを注入することにより、部分（２１ｃ３）の上に形成された部分（２１ｄ３）の上に、最上部（２１ｅ３）を形成して、内構造体２０を形成する。
In this case, as shown in FIG. 9 (b), in each
従って、本実施形態によれば、上記（１−１）〜（１−９）に記載の効果に加えて、以下の効果を得ることができる。
（２−１）本実施形態では、外形成体１０の長手方向の長さを徐々に短くなるように積層させるので、上方に従って幅が狭くなる構造物Ｃ２を形成することができる。
Therefore, according to the present embodiment, the following effects can be obtained in addition to the effects described in (1-1) to (1-9).
(2-1) In the present embodiment, since the outer formed
（２−２）本実施形態では、基準高さＨ１毎に孔部１０ａの数を減らす。これにより、上方に従って幅が狭くなる構造物Ｃ２の端部においても、内構造体２０を形成することができる。
(2-2) In the present embodiment, the number of the
本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
・上記各実施形態では、構造物Ｃ１，Ｃ２の外形成体１０は、長手方向の向きを変更した奇数層部１１と偶数層部１２とを交互に積層することにより構成した。構造物の積層は、２つの層を交互に積層する場合に限られず、１つの層を積層してもよいし、３つ以上の層を交互に積層してもよい。更に、異なる形状の層部をランダムに積層してもよい。例えば、図１０に示すように、各長辺部１３ａを形成する際に一部のリブ部１３ｂを往復して形成する経路に沿って形成される層部１３を含めて積層してもよい。
This embodiment can be implemented with the following modifications. The present embodiment and the following modified examples can be implemented in combination with each other within a technically consistent range.
In each of the above embodiments, the outer formed
・上記実施形態では、外形成体１０を、構造物Ｃ１，Ｃ２の外形となる略四角枠形状で形成した。外形成体の形状は、構造体の外形を備えた形状であれば、略四角枠形状に限定されない。例えば、リブ部を有しない外形（例えば、円筒や多角錐、多角柱等）の構造体の外形を形成する外形成体であってもよい。
In the above-described embodiment, the outer formed
・上記実施形態では、内構造体２０を充填する複数の孔部１０ａを、一直線に並べた。各孔部１０ａの配置は、一直線に限定されない。仮に構造物Ｃ１を鉄筋コンクリートにより構築した場合に、鉄筋が配置される領域を含むように配置すればよく、２次元的に配置にしてもよい。また、内構造体２０を構造物Ｃ１，Ｃ２の鉛直方向に延在するように形成したが、内構造体２０を水平方向に延在するように配置してもよいし、格子状に配置してもよい。
In the above embodiment, the plurality of
・上記各実施形態では、第１モルタルによって外形を形成する外形成体１０の内部に配置する内構造体２０は、外形成体１０よりも高強度の部材を構成するモルタルで構成した。内構造体２０は、外形成体１０と同等の強度の部材又は低強度の部材で構成してもよい。これらの場合においても、外形成体１０が積層して形成した後に、外形成体１０を型枠として用いて内構造体２０を打設して、構造物を形成することができる。
In each of the above embodiments, the
・上記各実施形態では、基準高さまで到達した場合、３Ｄプリンターによる形成を中断し、第２モルタルを注入する。これに代えて、第２モルタルを、３Ｄプリンターを用いて注入してもよい。この場合には、ノズルを各孔部に移動させて、接続高さまでのモルタル量の第２モルタルを注入する。 In each of the above embodiments, when the height reaches the reference height, the formation by the 3D printer is interrupted, and the second mortar is injected. Alternatively, the second mortar may be injected using a 3D printer. In this case, the nozzle is moved to each hole, and the second mortar of the mortar amount up to the connection height is injected.
Ｃ１，Ｃ２…構造物、Ｈ１…基準高さ、１０…外形成体、１０ａ…孔部、１１…奇数層部、１１ａ，１２ａ，１５…外形状部、１１ｂ，１２ｂ，１３ｂ，１６…リブ部、１２…偶数層部、１３…層部、１３ａ…長辺部、２０…内構造体、２１…鉛直部、３０…３Ｄプリンター、３１…ノズル、３１ａ…吐出口、３２…ホース、３４…取付部、３５…ロボットアーム、４０…制御装置、４１…制御部、４１１…積層管理部、４１２…移動制御部、４１３…吐出量制御部。 C1, C2: Structure, H1: Reference height, 10: Outer body, 10a: Hole, 11: Odd layer, 11a, 12a, 15: Outer shape, 11b, 12b, 13b, 16: Rib , 12 ... even layer part, 13 ... layer part, 13a ... long side part, 20 ... internal structure, 21 ... vertical part, 30 ... 3D printer, 31 ... nozzle, 31a ... discharge port, 32 ... hose, 34 ... mounting Unit, 35: robot arm, 40: control device, 41: control unit, 411: stack management unit, 412: movement control unit, 413: discharge amount control unit.
Claims (8)
前記孔部に、第１組成とは異なる第２組成の第２モルタルを注入することを特徴とする構造物の形成方法。 An outer shape is formed by stacking a first mortar of a first composition while defining a hole,
A method of forming a structure, wherein a second mortar having a second composition different from the first composition is injected into the hole.
前記孔部に前記第２モルタルを注入する注入工程とを繰り返して、前記構造物の高さまで形成することを特徴とする請求項１又は２に記載の構造物の形成方法。 A lamination forming step of laminating and forming the outer shape to a reference height by the first mortar;
3. The method according to claim 1, wherein the step of injecting the second mortar into the hole is repeated to form the structure up to the height of the structure. 4.
前記複数の孔部には、異なる接続面高さまで前記第２モルタルを注入することを特徴とする請求項３に記載の構造物の形成方法。 Laminating the first mortar so as to define the plurality of holes,
The method according to claim 3, wherein the second mortar is injected into the plurality of holes to different connection surface heights.
第２モルタルによって構築された第２部材とを備え、
前記第１部材の内部で耐引張力を補強する位置に、前記第２部材を埋設したことを特徴とする構造物。 A first member constructed by a first mortar,
A second member constructed of a second mortar,
A structure wherein the second member is embedded at a position where the tensile strength is reinforced inside the first member.
前記第２モルタルは、繊維を混合したセメント系材料で構成されていることを特徴とする請求項６又は７に記載の構造物。 The first mortar is formed of a cement-based material having a curable property that can be laminated,
The structure according to claim 6, wherein the second mortar is made of a cement-based material in which fibers are mixed.
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