JP2023126194A - Method for producing panel - Google Patents

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Abstract

To provide a component of a building capable of reducing a time (construction period) and a cost while maintaining strength withstanding a natural disaster or the like compared with the conventional building.SOLUTION: In a method for producing a panel composing a part of a building, an A face member 11 made of concrete or the like is formed by discharging the concrete or the like from a header of a 3D printer. By discharging an adiabatic foam material from the header of the 3D printer to a prescribed face of the A face member 11 to apply the adiabatic foam material to the prescribed face of the A face member 11, an adiabatic member 12 made of the adiabatic foam material is laminated. By discharging the concrete or the like from the header of the 3D printer to the prescribed face of the adiabatic face 12 to apply the concrete or the like to the prescribed face of the adiabatic member 12, a B face member 13 made of the concrete or the like is laminated on the prescribed face of the adiabatic member 12 to produce a panel in which the adiabatic member 12 is sandwiched between the A face member 11 and the B face member 13.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、パネルの生産方法に関する。 The present invention relates to a method for producing panels.

従来、建築物、特に家については、施工するためのコスト及び時間(施工期間)が非常にかかるという課題があった。
この課題を解決すべく、3Dプリンタ(例えば特許文献1参照)で建築物を生産する技術が想定されている。
BACKGROUND ART Conventionally, buildings, especially houses, have had a problem in that the construction costs and time (construction period) are extremely high.
In order to solve this problem, a technology for producing buildings using a 3D printer (for example, see Patent Document 1) is being considered.

特開2017-128073号公報Japanese Patent Application Publication No. 2017-128073

本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、従来の建築物と比較して、自然災害等に耐える強度を維持したうえで、時間(施工期間)及びコストを削減可能な建築物の部品を提供することを目的とする。 The present invention was made in view of this situation, and provides a building that maintains the strength to withstand natural disasters and can reduce time (construction period) and cost compared to conventional buildings. The purpose is to provide parts for things.

上記目的を達成するため、本発明の一態様のパネルの生産方法は、
建築物の一部を構成するパネルの生産方法において、
建築物のデジタルデータに基づいて、3Dプリンタのヘッダから、コンクリート、モルタル又はセラミックの第1材料を吐出することで、当該第1材料からなる第1部材を形成させる第1ステップと、
前記3Dプリンタのヘッダから断熱用フォーム材たる第2材料を、第1部材の所定面に吐出して、当該第2材料を第1部材の当該所定面に塗布することで、前記第1部材の当該所定面の上に、当該第2材料からなる断熱部材を積層させる第2ステップと、
前記3Dプリンタのヘッダから前記第1材料を前記断熱部材の所定面に吐出して、当該第1材料を当該断熱部材の所定面に塗布するか、又は、人手で当該第1材料を当該断熱部材の当該所定面に塗布することで、当該断熱部材の当該所定面に、当該第1材料からなる第2部材を積層させて、前記第1部材と前記第2部材の間に前記断熱部材が挟まれた前記パネルを製造する第3ステップと、
を含む。
In order to achieve the above object, a method for producing a panel according to one embodiment of the present invention includes:
In the production method of panels that constitute part of a building,
A first step of forming a first member made of the first material by discharging a first material of concrete, mortar, or ceramic from a header of a 3D printer based on digital data of the building;
By discharging a second material, which is a heat insulating foam material, from the header of the 3D printer onto a predetermined surface of the first member and applying the second material to the predetermined surface of the first member, the first member is a second step of laminating a heat insulating member made of the second material on the predetermined surface;
Either the first material is applied onto the predetermined surface of the heat insulating member by discharging the first material from the header of the 3D printer onto the predetermined surface of the heat insulating member, or the first material is manually applied to the predetermined surface of the heat insulating member. By applying the second member made of the first material to the predetermined surface of the heat insulating member, the heat insulating member is sandwiched between the first member and the second member. a third step of manufacturing the panel;
including.

本発明によれば、従来の建築物と比較して、自然災害等に耐える強度を維持したうえで、時間(施工期間)及びコストを削減可能な建築物の部品を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide building components that can reduce time (construction period) and cost while maintaining strength to withstand natural disasters and the like, compared to conventional buildings.

本発明の一実施形態に係るパネルの生産方法で製造されたパネルであって、両外面の基準形状が平面に基づくパネルの等角図である。FIG. 2 is an isometric view of a panel manufactured by a panel production method according to an embodiment of the present invention, in which the reference shape of both outer surfaces is based on a plane. 図1に示すパネルの断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view of the panel shown in FIG. 1; 本発明の一実施形態に係るパネルの生産方法で製造された、図1とは異なり、両外面の基準形状が曲面に基づく複合曲線状構成に基づいたパネルの等角図である。FIG. 2 is an isometric view of a panel manufactured by a method for producing a panel according to an embodiment of the present invention, which is different from FIG. 1 and is based on a compound curved configuration in which the reference shape of both outer surfaces is curved. 図3に示すパネルの断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view of the panel shown in FIG. 3; 本発明の一実施形態に係るパネルの生産方法で製造された、図1乃至図4とは異なり、一方の外面の基準形状が平面に基づき、他法の外面の基準形状が局面に基づいたパネルの等角図である。Unlike FIGS. 1 to 4, the panel produced by the panel production method according to an embodiment of the present invention has one outer surface reference shape based on a plane and another method outer surface reference shape based on a curved surface. FIG. 図5に示すパネルの断面図である。6 is a cross-sectional view of the panel shown in FIG. 5. FIG. 本発明の一実施形態に係るパネルの生産方法で製造された、図1乃至図6とは異なり、両外面の基準形状が夫々独立した2つの複合曲線に基づくパネルの等角図である。FIG. 7 is an isometric view of a panel manufactured by a panel production method according to an embodiment of the present invention, which is different from FIGS. 1 to 6 and whose reference shapes on both outer surfaces are based on two independent compound curves. 図7に示すパネルの断面図である。8 is a cross-sectional view of the panel shown in FIG. 7. FIG.

以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。
ここで、以下、4種類の形状のパネルの例を用いて説明する。そこで、図1及び図2の例のパネルをパネル1-1、図3及び図4の例のパネルをパネル1-2、図5及び図6のパネルをパネル1-3、図7及び図8の例のパネルをパネル1-4と呼ぶ。なお、パネル1-1乃至1-4を個々に区別する必要がない場合、これらをまとめて「パネル1」と呼ぶ。
また、詳しくは後述するが、パネル1-2乃至1-4の夫々を構成する部材は、パネル1-1を構成する部材と対応づいている。そこで、「パネル1」と呼んでいる際に、パネル1を構成する部材を説明する際には、適宜パネル1-1を構成する部材の符号を用いて説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
Hereinafter, explanation will be given using examples of panels of four types of shapes. Therefore, the panels in the examples of FIGS. 1 and 2 are panel 1-1, the panels in FIGS. 3 and 4 are panel 1-2, the panels in FIGS. 5 and 6 are panel 1-3, and the panels in FIGS. 7 and 8 are The panels in this example are called panels 1-4. Note that when there is no need to distinguish panels 1-1 to 1-4 individually, they are collectively referred to as "panel 1."
Further, as will be described in detail later, the members constituting each of the panels 1-2 to 1-4 correspond to the members constituting the panel 1-1. Therefore, when referring to the panel 1 as "panel 1", when explaining the members constituting the panel 1, the reference numerals of the members constituting the panel 1-1 will be used as appropriate.

図1は、本発明の一実施形態に係るパネルの生産方法で製造されたパネルの等角図である。
図2は、図1に示すパネルの断面図である。
図1及び図2に示すパネル1-1は、A面部材11と、断熱部材12と、B面部材13と、から構成されている。
本発明の一実施形態に係るパネルの生産方法で製造されたパネル1は、工場に配置された積層造形を行う3Dプリンタを用いて製造される。
FIG. 1 is an isometric view of a panel manufactured by a panel production method according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view of the panel shown in FIG.
The panel 1-1 shown in FIGS. 1 and 2 is composed of an A-side member 11, a heat insulating member 12, and a B-side member 13.
The panel 1 manufactured by the panel production method according to an embodiment of the present invention is manufactured using a 3D printer that performs additive manufacturing that is located in a factory.

まず、以下、建築において、3Dプリンタ印刷された建築物の組立用の部品を用いる意義について説明する。 First, the significance of using 3D printer-printed building assembly parts in architecture will be explained below.

3Dプリンタは、パネルの材料を、3Dプリンタのヘッダから吐出させる。
まず、3Dプリンタからの材料の吐出の概念について、図示はしないが、xyzからなる3次元直交座標系を用いて説明する。
例えば、3Dプリンタは、予め用意されたパネルの3次元モデルに基づいて、xy平面に略平行な所定面に対して材料を配置させることで1つの層を形成すると、さらに、ヘッダを略z方向(略垂直方向)に移動させて、当該層に積み重ねるように次の層を形成する。このようにして、3Dプリンタは、略z方向(略垂直方向、重力方向)に複数の層を積み重ねることで、家の壁面を成形する。
このように、本発明の生産方法の一実施形態は、予め用意されたパネル(例えば、パネル1)の3次元モデルに基づいて、積層造形を行う3Dプリンタのヘッダから出力されるコンクリート、モルタル又はセラミックの材料を、略z方向(略垂直方向)に積層させていくことで、家1の壁面を成形する手法(以下、「3Dプリント積層造形工法」と呼ぶ)を採用した生産方法である。
The 3D printer ejects the material for the panel from the 3D printer's header.
First, the concept of ejecting material from a 3D printer will be explained using a three-dimensional orthogonal coordinate system consisting of xyz, although not shown.
For example, when a 3D printer forms one layer by arranging materials on a predetermined plane approximately parallel to the xy plane based on a three-dimensional model of a panel prepared in advance, the 3D printer also prints a header approximately in the z direction. (substantially vertically) to form the next layer so as to stack on top of the layer. In this way, the 3D printer forms the wall surface of the house by stacking a plurality of layers in the approximately z direction (approximately vertical direction, direction of gravity).
As described above, one embodiment of the production method of the present invention is based on a three-dimensional model of a panel (for example, panel 1) prepared in advance, and produces concrete, mortar, or This production method employs a method (hereinafter referred to as "3D printing additive manufacturing method") in which the walls of house 1 are formed by layering ceramic materials in the approximately z direction (approximately vertical direction).

具体的には、従来の家のコストの多くは、木材の物流費が占めていた。即ち、木材は、ヨーロッパやカナダで伐採され、日本の港に運びこまれ、さらに日本の工場へ運びこまれて加工されていた。このため、約100日間、大工や左官が、従来の家の建築のために現場に車で通う等する必要があった。このように、従来の家のコストの半分は物流費である。
また、日本国では、大工や左官の減少が大きな課題となっており、人件費も従来の家のコストの多くを占めることになる。
これに対して、3Dプリント積層造形工法を採用することで、木材は不要となり、かつ、3Dプリンタを操作するための必要最低限の人数を除けば多くの大工や左官が不要になるため、従来の家を造る場合と比較して、コストと時間(施工期間)という点で削減することができる。
Specifically, much of the cost of conventional houses was accounted for by the logistics costs of lumber. In other words, wood was felled in Europe and Canada, transported to Japanese ports, and then transported to Japanese factories for processing. As a result, for about 100 days, carpenters and plasterers had to drive to the site to construct the conventional houses. In this way, half of the cost of a conventional house is logistics costs.
Furthermore, in Japan, the decline in the number of carpenters and plasterers is a major issue, and labor costs will also account for a large portion of the cost of traditional houses.
On the other hand, by adopting the 3D printing additive manufacturing method, there is no need for wood, and there is no need for many carpenters and plasterers, except for the minimum number of people required to operate the 3D printer, which makes it possible to eliminate the need for many carpenters and plasterers. Compared to building a house, it is possible to reduce costs and time (construction period).

ところで、3Dプリント積層造形工法を採用して、曲線が存在しない直方体状の壁面から構成される家を造ることも可能である。
しかしながら、このような家は鉄筋等の構造体が必要となるため、従来の家と比較してコスト及び施工の削減効果は少ないものとなる。
そこで、本発明の生産方法の一実施形態として、単に3Dプリント積層造形工法を採用するだけではなく、図1乃至図8に示すように、3Dプリント積層造形工法により建築物(家)の部品である壁面となるパネルを生産する方法が採用されている。
By the way, it is also possible to use the 3D printing additive manufacturing method to build a house consisting of rectangular parallelepiped walls without curves.
However, since such a house requires a structure such as reinforcing steel, the cost and construction cost reduction effect is small compared to a conventional house.
Therefore, as an embodiment of the production method of the present invention, not only the 3D printing additive manufacturing method is adopted, but also parts of buildings (houses) are manufactured using the 3D printing additive manufacturing method, as shown in FIGS. 1 to 8. A method is used to produce panels that form a certain wall surface.

また、建築物(例えば家)の壁面は、曲線が存在しない直方体状の壁面とせず、家が略「球体」となる壁面から構成される家とすると好適である。即ち、3Dプリンタを用いて製造可能な建築物の「球体」の形状自体が、自然災害等に耐える強度を維持可能な構造体の役割をはたすため、鉄筋等の構造体が不要になる。その結果、本発明の生産方法の一実施形態は、従来の家を生産する場合や、3Dプリンタで直方体状の家を生産する場合と比較して、自然災害等に耐える強度を維持したうえで、コストと時間(施工期間)という点で大幅に削減することが可能になる。
しかしながら、3Dプリント積層造形工法を用いる場合、単にコンクリート、モルタル又はセラミックの材料のみを用いただけでは、住宅として十分な断熱を確保することが困難である。
Further, it is preferable that the wall surface of a building (for example, a house) is not a rectangular parallelepiped-shaped wall surface without curves, but a house composed of wall surfaces that are approximately "spherical". That is, the ``spherical'' shape of a building that can be manufactured using a 3D printer itself serves as a structure that can maintain strength to withstand natural disasters, so structures such as reinforcing bars are not required. As a result, one embodiment of the production method of the present invention can maintain strength to withstand natural disasters, etc., compared to producing conventional houses or producing rectangular parallelepiped houses using 3D printers. , it becomes possible to significantly reduce costs and time (construction period).
However, when using the 3D printing additive manufacturing method, it is difficult to ensure sufficient heat insulation for a house simply by using concrete, mortar, or ceramic materials.

ここで、従来、建築物においては、所定の2つの板状の構造の間に断熱材を挟み込むことで断熱を行うのが通常である。住宅の断熱材には、多くの場合、所定の幅及び厚みのシート状に加工されたグラスウールが用いられる。即ち例えば、木造建築の場合においては、柱壁の内側の間柱の間にグラスウールを敷き詰めることが行われる。 Here, conventionally, in buildings, heat insulation is usually performed by sandwiching a heat insulating material between two predetermined plate-like structures. BACKGROUND OF THE INVENTION In many cases, glass wool processed into a sheet having a predetermined width and thickness is used as insulation material for houses. For example, in the case of a wooden building, glass wool is spread between the studs inside the pillar wall.

しかしながら、従来の断熱材は、手作業で挟み込む必要がある。そのため、上述したように、3Dプリンタを用いて作業を効率化させることによりコストを削減することと相性が悪い。そこで、本実施形態においては、2つの板状の構造の間に、3Dプリンタを用いて断熱材を設置することで、このデメリットを解消することが出来る。 However, traditional insulation requires manual sandwiching. Therefore, as described above, it is not compatible with reducing costs by increasing work efficiency using a 3D printer. Therefore, in this embodiment, this disadvantage can be solved by installing a heat insulating material between the two plate-like structures using a 3D printer.

具体的には、本実施形態のパネル1は、発泡ポリウレタンまたは他の同様の断熱用フォーム材から形成される断熱部材12が、2層のコンクリートまたは他のセメント系材料からなるA面部材11及びB面部材13の間に接着されたサンドイッチ構造より構成される、建物または建物の一部分の部品に関する。
断熱用フォーム材とは、所定条件では粘性体として3Dプリンタのヘッダから吐出される材料であって、吐出後所定時間が経過すると硬化して断熱の機能を発揮する材料をいう。
Specifically, the panel 1 of this embodiment has a heat insulating member 12 made of expanded polyurethane or other similar insulating foam material, an A-side member 11 made of two layers of concrete or other cementitious material, and It relates to a building or part of a building, consisting of a sandwich structure glued between B-side members 13.
The heat-insulating foam material is a material that is ejected from the header of a 3D printer as a viscous material under predetermined conditions, and hardens after a predetermined period of time after being ejected to exhibit a heat-insulating function.

このような部品たるパネル11は、次の第1工程乃至第3工程により製造される。 The panel 11, which is such a component, is manufactured through the following first to third steps.

第1工程は、3Dプリント積層造形工法が適用された3Dプリンタが、外側コンクリート層のうちの少なくとも1層(ここではA面部材11の層とする)を3D印刷することで、当該1層(A面部材11)が、組立品たるパネル11の外形寸法を形成する工程である。
具体的には例えば、第1層たるA面部材11は、3Dプリンタにより、自由空間に印刷されてもよいし、既存の形状に対して印刷されてもよい。上述したように、3Dプリンタから吐出されて印刷される材料は、コンクリート、モルタル又はセラミックの材料である。
In the first step, a 3D printer to which the 3D printing additive manufacturing method is applied 3D prints at least one layer of the outer concrete layer (here, the layer of the A-side member 11), and the first layer ( This is a step in which the A-side member 11) forms the external dimensions of the panel 11, which is an assembled product.
Specifically, for example, the A-side member 11, which is the first layer, may be printed in free space or in an existing shape using a 3D printer. As mentioned above, the material ejected and printed from the 3D printer is concrete, mortar, or ceramic material.

ここで、自由空間に印刷するとは、3Dプリンタが、重力方向である図2に占めすX軸方向に、コンクリート、モルタル又はセラミックの材料を積層することをいう。その結果、XY平面と略平行にA面部材11が形成される。そして、A面部材11が適切な硬度まで硬化した後、重力方向が図2に示すZ軸負方向になるように、A面部材11を回転させる。そして、軸Z正方向に後述する断熱部材12を形成していくのである。
このように、自遊空間に印刷することで、後述の型や型からの取り外し作業が不要となる。即ち、型を利用するための工程の作業分のコストを削減することができる。
Here, printing in free space means that the 3D printer laminates concrete, mortar, or ceramic materials in the X-axis direction in FIG. 2, which is the direction of gravity. As a result, the A-plane member 11 is formed substantially parallel to the XY plane. After the A-side member 11 is hardened to an appropriate hardness, the A-side member 11 is rotated so that the direction of gravity is in the negative direction of the Z-axis shown in FIG. Then, a heat insulating member 12, which will be described later, is formed in the positive direction of the axis Z.
By printing in the free space in this way, there is no need for the mold or the removal work from the mold, which will be described later. That is, it is possible to reduce the cost of the work involved in the process of using the mold.

また、既存の形状に対して印刷するとは、次の通りである。即ち、既存の形状を有する型(所望する平面や曲面の形状の金属等からなる型)が用意される。この型は、面が重力方向と略垂直方向となるように配置される。そして、3Dプリンタは、この型の上面(重力と逆方向の面)に、コンクリート、モルタル又はセラミックの材料を積層する。そして、A面部材11が適切な硬度まで硬化した後、軸Z正方向に後述する断熱部材12を形成していくのである。
即ち、型の面は、A面部材の軸Z負方向の面を保持する部材として利用される。このように、(所望する)既存の形状に対して印刷することで、A面部材の回転等の工程を不要とすることができる。即ち、回転させるための工程の作業分のコストを削減することができる。
Moreover, printing on an existing shape is as follows. That is, a mold having an existing shape (a mold made of metal or the like having a desired flat or curved shape) is prepared. This mold is arranged so that its surface is substantially perpendicular to the direction of gravity. The 3D printer then laminates concrete, mortar, or ceramic material on the top surface of this mold (the surface in the opposite direction to gravity). Then, after the A-side member 11 is hardened to an appropriate hardness, a heat insulating member 12, which will be described later, is formed in the positive direction of the axis Z.
That is, the surface of the mold is used as a member that holds the surface of the A-side member in the negative direction of the axis Z. In this way, by printing on the (desired) existing shape, steps such as rotation of the A-side member can be made unnecessary. That is, it is possible to reduce the cost of the work involved in the process of rotating.

ここで、印刷されるA面部材11には、鋼鉄もしくはガラス繊維などの補強材、またはコンクリート形成工程で知られている他の引張改良材が適宜含まれてもよい。これらは、3D印刷時に挟み込まれることも、その後塗布されることもある。 Here, the printed A-side member 11 may optionally include reinforcing materials such as steel or fiberglass, or other tensile modifiers known in the concrete forming process. These may be sandwiched during 3D printing or applied afterwards.

そして、最終組立品たるパネル1は、次の第2工程及び第3工程により作られる。 The panel 1, which is the final assembled product, is manufactured through the following second and third steps.

第2工程は、次のような工程である。
即ち、3Dプリンタは、最初に印刷された第1層のA面部材11の所定面(パネル1の内側の面)に対して、フォーム材を吐出して硬化させることで、A面部材11の当該所定面上に断熱部材12を積層させる。
The second step is as follows.
That is, the 3D printer prints the A-side member 11 by discharging and curing the foam material on a predetermined surface (inner surface of the panel 1) of the A-side member 11 of the first layer printed first. The heat insulating member 12 is laminated on the predetermined surface.

第3工程は、次のような工程である。
3Dプリンタは、第2工程により硬化した断熱部材12に対して、コンクリート等の材料(第1工程と同一の材料)を吐出させて硬化させる(3D印刷をする)ことで、断熱部材12に対して第2層(外層)のB面部材13を積層させる。
なお、第3工程において、3Dプリンタではなく、手作業で、コンクリート等の材料を発熱断熱座12に対して塗布してもよい。
The third step is as follows.
The 3D printer discharges a material such as concrete (the same material as in the first step) to the heat insulating member 12 that has been hardened in the second step and hardens it (3D printing). Then, the second layer (outer layer) B-side member 13 is laminated.
Note that in the third step, the material such as concrete may be applied to the heat-generating heat insulating seat 12 manually instead of using a 3D printer.

このような第1工程乃至第3工程により、最終組立品たるパネル1が製造される。
この完成した部品(パネル1)は、壁要素、屋根および/または床要素、基礎および/土台要素、または建築用組立品に用いられる他のいずれかの構造部品になる。そして、最終組立品は、耐荷重要素として、また、熱伝導性、水分伝導性、ノイズ伝導性、放射伝導性、電気伝導性等が低い。即ち、その他絶縁特性に関連するすべてのもののようなエネルギー伝達を遅らせる絶縁要素として機能するように設計される。
即ち、上述の説明では、A面部材11とB面部材13との間には、断熱部材12が用いられているが、所望の機能を持たせるべく、その機能に対応した部材を用いてもよく、所望の複数の機能を持たせるべく混合された材料が3Dプリンタから吐出されてもよい。
Through these first to third steps, the panel 1, which is the final assembled product, is manufactured.
This finished part (panel 1) becomes a wall element, a roof and/or floor element, a foundation and/or foundation element, or any other structural part used in a building assembly. The final assembly then has low load-bearing elements, low thermal conductivity, low moisture conductivity, low noise conductivity, low radiation conductivity, low electrical conductivity, etc. That is, it is designed to function as an insulating element that retards energy transfer like all other related insulating properties.
That is, in the above description, the heat insulating member 12 is used between the A side member 11 and the B side member 13, but in order to provide the desired function, a member corresponding to the function may be used. Often, a 3D printer may eject materials that are mixed to have multiple desired functions.

本実施形態の生産方法で生産されたパネル1は、他の建築要素に明確に既に用いられている既存の材料から構成された建築要素の構造組立品に用いられている。
ここで、従来の建築物用の断熱パネルは、鋼板、合板または既製のプレスウッドなどの直線状の型枠を用いて製造されていた。
The panel 1 produced by the production method of this embodiment is used in the structural assembly of a building element constructed from existing materials that are clearly already used for other building elements.
Here, conventional thermal insulation panels for buildings have been manufactured using linear forms such as steel plates, plywood, or ready-made pressed wood.

これに対して本実施形態の生産方法は、画定された型枠に関連する画定特性を取り除き、3D印刷という作業を利用して、直線状(略平面)又は線形曲線と複合曲線(曲面)の両方の曲線要素も含み得る、画定された要素の形状を作ることができる。
即ち、図1及び図2には略平面の形状のパネル1-1が図示されているが、本実施形態の生産方法は、少なくとも一方が曲面の形状のパネルを生産する際にも有用である。少なくとも一方が曲面の形状のパネル1-2乃至1-4について、図3乃至図8を用いて後述する。
これにより、上述した略「球体」の形状をした建築物をコスト削減して実現することができるのである。
On the other hand, the production method of this embodiment removes the defining characteristics related to the defined formwork and uses 3D printing to create straight lines (substantially plane) or linear curves and compound curves (curved surfaces). A defined element shape can be created that may also include both curved elements.
That is, although FIGS. 1 and 2 show a panel 1-1 having a substantially flat shape, the production method of this embodiment is also useful when producing a panel having at least one curved surface. . Panels 1-2 to 1-4, at least one of which has a curved surface, will be described later with reference to FIGS. 3 to 8.
This makes it possible to realize the above-mentioned substantially spherical building at reduced cost.

また、本技術を応用することにより、建築物用の断熱パネルは、単一の断面寸法にとらわれない形状をとることができるようになるが、これは、要素が、製造される部品の構造的要求または島状の要求の強化または改善を満たすように、より厚い部分およびより薄い部分を有することができるためである。 Additionally, by applying this technology, insulating panels for buildings can take shapes that are not limited to a single cross-sectional dimension, since the elements are This is because it can have thicker and thinner sections to meet enhanced or improved requirements or islands of requirements.

パネル1は、建築用途の既製の建築用パネルに含まれる全要素の最終組立品である。パネル1には、コンクリートからなる外層が2層(A面部材11及びB面部材13)と、断熱用フォームからなる内層(断熱部材12)が1層ある。パネル1には、他の材料から作られた補強材のより多くの要素が含まれている場合があるが、これらの追加材料の使用は、本組立品を形成するのに専ら必要なわけではない。パネル1は、外層のうちの少なくとも1層(例えば、A面部材11の層)を印刷して、組立品を作る際に残りの部品の参照となる形状を形成することによって製造される。 Panel 1 is the final assembly of all elements included in a ready-made architectural panel for architectural applications. The panel 1 has two outer layers made of concrete (A-side member 11 and B-side member 13) and one inner layer (insulation member 12) made of insulation foam. Panel 1 may include more elements of reinforcement made from other materials, but the use of these additional materials is not exclusively necessary to form the present assembly. do not have. Panel 1 is manufactured by printing at least one of the outer layers (eg, the layer of A-side member 11) to form a shape that serves as a reference for the remaining parts in making the assembly.

このように、本実施形態の生産方法は、各種各様な形状のパネル1を生産することができるため、高度な構造組立品を作ることができる。
耐荷重設計では、従来の組み立て方法を用いる建築物用の断熱パネルでは実現できなかった、技術者または建築家が利用可能なより複雑な形状を考慮に入れることができる。本実施形態の生産方法は、生産対象のパネル1にアーチ型、球型、放物線型およびジャイロイド状の形状を含めることが可能なことにより、従来実現されていたものよりも低い質量または低い製造コストで、高い耐荷重性能が可能となる。本質的に、本製品は、本実施形態のパネル1以前には実現できなかった組み立て技術を創出することができる。コンクリート要素を作るのに用いられる従来の型枠には、3D印刷にはない制限がある場合がある。即ち、部品の製造を検討する場合、型枠を外す際に機械的干渉によってコンクリート部品を製造することができないとき、3D印刷では部品を製造することができることがある。このような創造の自由度をパネル1に適用すると、本技術では、これまでに存在したことのない組立品が可能となる。
In this way, the production method of the present embodiment can produce panels 1 of various shapes, and therefore can produce sophisticated structural assemblies.
Load-bearing design can take into account more complex geometries available to engineers or architects that are not possible with architectural insulated panels using traditional assembly methods. The production method of the present embodiment allows the panels 1 to be produced to include arcuate, spherical, parabolic and gyroid shapes, resulting in lower mass or lower production than previously realized. High load-bearing performance is possible at low cost. Essentially, this product can create assembly techniques that could not be realized before the panel 1 of this embodiment. Traditional formwork used to create concrete elements may have limitations that 3D printing does not have. That is, when considering the manufacture of parts, when it is impossible to manufacture concrete parts due to mechanical interference when removing the formwork, it may be possible to manufacture the parts with 3D printing. When this degree of creative freedom is applied to the panel 1, the present technology enables assemblies that have never existed before.

パネル1を作るために、その製造工程では、所定の位置に押し出され硬化して最終形状を形成する粘性材料(11及び13の材料たるコンクリート等、並びに、12の材料たる断熱用フォーム材)を積み重ねる自動堆積システム(3Dプリンタ)を用いる。最終組立品の構成要素であるこの硬化材料は、空気または他のガスを透過しない状態にして封じ込める発泡剤(断熱用フォーム材)である。この発泡剤(断熱用フォーム材)は、硬化して、発泡剤自体と捕捉されたガスとの硬質の集塊となり、この集塊は、B面部材13の層の接着部位を形成し、B面部材13の層は、自動堆積のA面部材11と同じ工程、またはA面部材11と同等の構造保全を有するが全く新しい堆積工程を用いることによって製造される。硬化させた発泡剤の接着部位の表面は、B面部材13の層および最終組立品全体の形状をより正確に画定するために、修正してもよい。 To make panel 1, the manufacturing process involves using viscous materials (materials 11 and 13, such as concrete, and material 12, insulation foam) that are extruded into place and hardened to form the final shape. A stacking automatic deposition system (3D printer) is used. This cured material, which is a component of the final assembly, is a blowing agent (insulating foam) that is impermeable to and encapsulates air or other gases. This foaming agent (insulating foam material) cures into a hard agglomerate of the foaming agent itself and the trapped gas, which agglomerate forms the bonding site for the layer of the B side member 13, and the B The layers of face member 13 are manufactured by using the same process as auto-deposited A-side member 11 or an entirely new deposition process with comparable structural integrity as A-side member 11. The surface of the cured foam adhesive site may be modified to more accurately define the layers of B-side member 13 and the overall shape of the final assembly.

図3は、本発明の一実施形態に係るパネルの生産方法で製造された、図1とは異なり、両外面の基準形状が曲面に基づく複合曲線状構成に基づいたパネルの等角図である。
図4は、図3に示すパネルの断面図である。
FIG. 3 is an isometric view of a panel manufactured by the panel production method according to an embodiment of the present invention, which is different from FIG. .
FIG. 4 is a cross-sectional view of the panel shown in FIG. 3.

図3及び図4に示すパネル1-2は、A面部材21と、断熱部材22と、B面部材23と、から構成されている。
図3及び図4に示すパネル1-2のA面部材21は、上述の図1及び図2に示すパネル1-1のA面部材11に対応する。
図3及び図4に示すパネル1-2の断熱部材22は、上述の図1及び図2に示すパネル1-1の断熱部材12に対応する。
図3及び図4に示すパネル1-2のB面部材23は、上述の図1及び図2に示すパネル1-1のB面部材13に対応する。
The panel 1-2 shown in FIGS. 3 and 4 is composed of an A-side member 21, a heat insulating member 22, and a B-side member 23.
The A-side member 21 of the panel 1-2 shown in FIGS. 3 and 4 corresponds to the A-side member 11 of the panel 1-1 shown in FIGS. 1 and 2 described above.
The heat insulating member 22 of the panel 1-2 shown in FIGS. 3 and 4 corresponds to the heat insulating member 12 of the panel 1-1 shown in FIGS. 1 and 2 described above.
The B-side member 23 of the panel 1-2 shown in FIGS. 3 and 4 corresponds to the B-side member 13 of the panel 1-1 shown in FIGS. 1 and 2 described above.

図3及び図4に示すパネル1-2の生産方法は、上述の実施形態の説明のパネル1-1の生産方法と基本的に同様であるが、図1及び図2の例と比較して、以下のような特徴を有する。
図3及び図4に示すように、パネル1-2のA面部材21、断熱部材22及びB面部材23のすべての形状は、A面部材21に基づく複合曲線状(曲面)形状に基づいている。そして、サンドイッチ構造体(A面部材21及びB面部材23)とインフィル(断熱部材22)はすべて、それぞれの要素の平行平面内にある。
The production method of the panel 1-2 shown in FIGS. 3 and 4 is basically the same as the production method of the panel 1-1 described in the above embodiment, but compared to the example of FIGS. 1 and 2. , has the following characteristics.
As shown in FIGS. 3 and 4, the shapes of the A-side member 21, the heat insulating member 22, and the B-side member 23 of the panel 1-2 are all based on a compound curved (curved) shape based on the A-side member 21. There is. The sandwich structure (A-side member 21 and B-side member 23) and infill (insulating member 22) are then all in parallel planes of their respective elements.

図5は、本発明の一実施形態に係るパネルの生産方法で製造された、図1乃至図4とは異なり、一方の外面の基準形状が平面に基づき、他法の外面の基準形状が局面に基づいたパネルの等角図である。
図6は、図5に示すパネルの断面図である。
In FIG. 5, the reference shape of one outer surface is based on a flat surface, and the reference shape of the outer surface of the other method is a curved surface, unlike FIGS. FIG. 2 is an isometric view of a panel based on FIG.
FIG. 6 is a cross-sectional view of the panel shown in FIG. 5.

図5及び図6に示すパネル1-3は、A面部材31と、断熱部材32と、B面部材33と、から構成されている。
図5及び図6に示すパネル1-3のA面部材31は、上述の図1及び図2に示すパネル1-1のA面部材11に対応する。
図5及び図6に示すパネル1-3の断熱部材32は、上述の図1及び図2に示すパネル1-1の断熱部材12に対応する。
図5及び図6に示すパネル1-3のB面部材33は、上述の図1及び図2に示すパネル1-1のB面部材13に対応する。
The panel 1-3 shown in FIGS. 5 and 6 is composed of an A-side member 31, a heat insulating member 32, and a B-side member 33.
The A-side member 31 of the panel 1-3 shown in FIGS. 5 and 6 corresponds to the A-side member 11 of the panel 1-1 shown in FIGS. 1 and 2 described above.
The heat insulating member 32 of the panel 1-3 shown in FIGS. 5 and 6 corresponds to the heat insulating member 12 of the panel 1-1 shown in FIGS. 1 and 2 described above.
The B-side member 33 of the panel 1-3 shown in FIGS. 5 and 6 corresponds to the B-side member 13 of the panel 1-1 shown in FIGS. 1 and 2 described above.

図5及び図6に示すパネル1-3の生産方法は、上述の実施形態の説明のパネル1-1の生産方法と基本的に同様であるが、図1及び図2の例と比較して、以下のような特徴を有する。
まず、図1及び図2の例においては、3Dプリンタは各材料を吐出してZ軸正方向に各部材を生成したが、図5及び図6の例においては、Z軸負方向に各部材を生成する。
図5及び図6に示すように、パネル1-3のA面部材31のみについて直線状(平面)構成に基づいている。そして、断熱部材12の初期基準(Z軸正方向の形状は、A面部材31の形状)に基づいている。そして、3Dプリンタは、各XY平面上の位置において指定された軸Z方向の厚みとなるように断熱用フォーム材を吐出する。これにより、各XY平面上の位置により異なる厚みの断熱部材32が生成される。即ち、断熱部材32のZ軸負方向の面の形状は、所定の曲面形状となる。そして、そのような断熱部材32のZ軸負方向の面に対してB面部材33が形成される。これにより、XY平面の任意の位置において任意の厚みの断熱部材を有するパネル1-3が生産される。
The production method of the panel 1-3 shown in FIGS. 5 and 6 is basically the same as the production method of the panel 1-1 described in the above embodiment, but compared to the example of FIGS. 1 and 2. , has the following characteristics.
First, in the examples shown in FIGS. 1 and 2, the 3D printer discharges each material to generate each member in the positive direction of the Z-axis, but in the examples shown in FIGS. 5 and 6, each member is produced in the negative direction of the Z-axis. generate.
As shown in FIGS. 5 and 6, only the A-side member 31 of the panel 1-3 is based on a linear (planar) configuration. Then, the initial reference of the heat insulating member 12 (the shape in the positive direction of the Z axis is the shape of the A-side member 31). Then, the 3D printer discharges the heat insulating foam material so that it has the specified thickness in the axis Z direction at each position on the XY plane. As a result, a heat insulating member 32 having a different thickness depending on the position on each XY plane is generated. That is, the shape of the surface of the heat insulating member 32 in the negative Z-axis direction is a predetermined curved shape. Then, a B-side member 33 is formed on the surface of such a heat insulating member 32 in the Z-axis negative direction. As a result, a panel 1-3 having a heat insulating member of an arbitrary thickness at an arbitrary position on the XY plane is produced.

図7は、両外面の基準形状が夫々独立した2つの複合曲線に基づくパネルの等角図である。
図7は、本発明の一実施形態に係るパネルの生産方法で製造された、図1乃至図6とは異なり、両外面の基準形状が夫々独立した2つの複合曲線に基づくパネルの等角図である。
図8は、図7に示すパネルの断面図である。
FIG. 7 is an isometric view of a panel in which the reference shapes of both outer surfaces are based on two independent compound curves.
FIG. 7 is an isometric view of a panel manufactured by the panel production method according to an embodiment of the present invention, which is different from FIGS. 1 to 6 and whose reference shapes on both outer surfaces are based on two independent compound curves. It is.
FIG. 8 is a cross-sectional view of the panel shown in FIG. 7.

図7及び図8に示すパネル1-4は、A面部材41と、断熱部材42と、B面部材43と、から構成されている。
図7及び図8に示すパネル1-4のA面部材41は、上述の図1及び図2に示すパネル1-1のA面部材11に対応する。
図7及び図8に示すパネル1-4の断熱部材42は、上述の図1及び図2に示すパネル1-1の断熱部材12に対応する。
図7及び図8に示すパネル1-4のB面部材43は、上述の図1及び図2に示すパネル1-1のB面部材13に対応する。
The panel 1-4 shown in FIGS. 7 and 8 is composed of an A-side member 41, a heat insulating member 42, and a B-side member 43.
The A-side member 41 of the panel 1-4 shown in FIGS. 7 and 8 corresponds to the A-side member 11 of the panel 1-1 shown in FIGS. 1 and 2 described above.
The heat insulating member 42 of the panel 1-4 shown in FIGS. 7 and 8 corresponds to the heat insulating member 12 of the panel 1-1 shown in FIGS. 1 and 2 described above.
The B-side member 43 of the panel 1-4 shown in FIGS. 7 and 8 corresponds to the B-side member 13 of the panel 1-1 shown in FIGS. 1 and 2 described above.

図7及び図8に示すパネル1-4の生産方法は、上述の実施形態の説明のパネル1-1の生産方法と基本的に同様であるが、図1及び図2の例と比較して、以下のような特徴を有する。
図7及び図8に示すように、パネル1-4のA面部材41は、所定の曲面(即ち、型の曲面)を基準形状として形成されている。そして、断熱部材12の初期基準(Z軸負方向の形状は、A面部材41の形状)に基づいている。そして、3Dプリンタは、各XY平面上の位置において指定された軸Z方向の厚みとなるように断熱用フォーム材を吐出する。これにより、各XY平面上の位置により異なる厚みの断熱部材42が生成される。即ち、断熱部材42のZ軸正方向の面の形状は、所定の曲面形状となる。そして、そのような断熱部材42のZ軸正方向の面に対してB面部材43が形成される。これにより、A面部材41及びB面部材43の夫々が異なる曲面形状に基づき、各XY平面上の点において任意の厚みの断熱部材42を有するパネル1-4が生産される。
The production method of the panel 1-4 shown in FIGS. 7 and 8 is basically the same as the production method of the panel 1-1 described in the above embodiment, but compared to the example of FIGS. 1 and 2. , has the following characteristics.
As shown in FIGS. 7 and 8, the A-side member 41 of the panel 1-4 is formed using a predetermined curved surface (ie, the curved surface of the mold) as a reference shape. Then, the initial reference of the heat insulating member 12 (the shape in the Z-axis negative direction is the shape of the A-side member 41) is based. Then, the 3D printer discharges the heat insulating foam material so that it has the specified thickness in the axis Z direction at each position on the XY plane. As a result, a heat insulating member 42 having a different thickness depending on the position on each XY plane is generated. That is, the shape of the surface of the heat insulating member 42 in the Z-axis positive direction becomes a predetermined curved shape. Then, a B-side member 43 is formed on the surface of such a heat insulating member 42 in the Z-axis positive direction. As a result, a panel 1-4 having a heat insulating member 42 of an arbitrary thickness at each point on the XY plane is produced based on the different curved shapes of the A-side member 41 and the B-side member 43, respectively.

このように、本実施形態の生産方法は、3Dプリンタを用いて、コストを削減しつつ、パネル1の両面(A面部材11及びB面部材13)の夫々を任意の形状の面(平面や曲面)を実現することが出来るのである。 In this way, the production method of this embodiment uses a 3D printer to reduce costs while printing each of the surfaces of the panel 1 (A-side member 11 and B-side member 13) in any shape (flat or flat). It is possible to realize curved surfaces.

1,1-1,1-2,1-3,1-4・・・断熱パネル、11,21,31,41・・・A面、12,22,32,42・・・断熱部材、31,32,33,43・・・B面 1, 1-1, 1-2, 1-3, 1-4...insulation panel, 11, 21, 31, 41...A side, 12, 22, 32, 42...insulation member, 31 , 32, 33, 43...B side

Claims (2)

建築物の一部を構成するパネルの生産方法において、
建築物のデジタルデータに基づいて、3Dプリンタのヘッダから、コンクリート、モルタル又はセラミックの第1材料を吐出することで、当該第1材料からなる第1部材を形成させる第1ステップと、
前記3Dプリンタのヘッダから断熱用フォーム材たる第2材料を、第1部材の所定面に吐出して、当該第2材料を第1部材の当該所定面に塗布することで、前記第1部材の当該所定面の上に、当該第2材料からなる断熱部材を積層させる第2ステップと、
前記3Dプリンタのヘッダから前記第1材料を前記断熱部材の所定面に吐出して、当該第1材料を当該断熱部材の所定面に塗布するか、又は、人手で当該第1材料を当該断熱部材の当該所定面に塗布することで、当該断熱部材の当該所定面に、当該第1材料からなる第2部材を積層させて、前記第1部材と前記第2部材の間に前記断熱部材が挟まれた前記パネルを製造する第3ステップと、
を含むパネルの生産方法。
In the production method of panels that constitute part of a building,
A first step of forming a first member made of the first material by discharging a first material of concrete, mortar, or ceramic from a header of a 3D printer based on digital data of the building;
By discharging a second material, which is a heat insulating foam material, from the header of the 3D printer onto a predetermined surface of the first member and applying the second material to the predetermined surface of the first member, the first member is a second step of laminating a heat insulating member made of the second material on the predetermined surface;
Either the first material is applied onto the predetermined surface of the heat insulating member by discharging the first material from the header of the 3D printer onto the predetermined surface of the heat insulating member, or the first material is manually applied to the predetermined surface of the heat insulating member. By applying the second member made of the first material to the predetermined surface of the heat insulating member, the heat insulating member is sandwiched between the first member and the second member. a third step of manufacturing the panel;
Panel production methods including.
前記第2材料は、前記第1部材に対して塗布されたときに発泡する材料を含む、
請求項1に記載のパネルの生産方法。
The second material includes a material that foams when applied to the first member.
A method for producing the panel according to claim 1.
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