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「建築用の3Dプリンターって本当に実用化されているの？」「人手不足や施工コストの課題を解決できるなら導入を考えたいけど、具体的なメリットや事例が知りたい」そんな疑問や関心を持つ建築業界の方が増えています。
実は、建築用3Dプリンターはすでに海外では施工実績があり、日本でも徐々に実用化に向けた動きが進んでいます。施工スピードの向上や人件費の削減といったメリットに加え、今後の建築業界における革新的な選択肢として注目を集めています。
この記事では、「建築用3Dプリンターは実際に施工に使えるのか？」という根本的な疑問に答えるとともに、活用のメリットや国内外の具体的な事例について詳しく解説します。
建築用の3Dプリンターは施工できる
近年、建築業界で注目を集めているのが「建築用3Dプリンター」です。「機械で家が作れるなんて本当？」と疑問に思う方も多いかもしれませんが、実際に海外ではこの技術を活用した住宅や施設の施工事例が数多く報告されています。
また、日本国内で初となる建築用3Dプリンターによる施工は、2022年2月に建築許可を得て実現されています。
引用：Polyuse | Polyuse製3Dプリンタでの10㎡以上の建築物施工に国内初成功致しました。
これにより、建築用3Dプリンターは単なる実験的な技術にとどまらず、「実用段階に入りつつある建設手法」として認識され始めています。施工事例の多くは、小規模な住宅や構造物に限られていますが、今後は公共インフラや中規模施設への展開も期待されています。
さらに、3Dプリンターを使った建築はSDGsの観点からも注目されており、資源の有効活用や廃棄物の削減、労働環境の改善など、持続可能な社会に貢献できる可能性を秘めています。
このように、3Dプリンター建築は「施工できるかどうか」ではなく、「どのように活用するか」が問われる段階に入っています。
建築用の3Dプリンターを活用するメリット
建築用の3Dプリンターを導入することで、従来の建築工法では実現が難しかった多くの利点を得ることができます。例えば、施工コストの削減や人員の最小化、建設期間の短縮に加え、設計の自由度が大きく広がる点が挙げられます。
これらの要素は、今後の建築業界において深刻化する「人手不足」や「資材価格の高騰」といった課題に対する、具体的かつ現実的な解決策となるでしょう。また、企業の差別化やブランディング戦略にもつながることから、多くの建築関係者が注目している分野です。
さらに、建築用3Dプリンターは持続可能な建築の実現にも貢献できます。必要な材料を必要な分だけ使用するため、建設時に発生する廃材や資源のロスを大幅に減らすことが可能です。
これは、廃棄物削減と環境保護という観点からも評価されており、エコ建築を重視する企業にとっては大きな魅力となります。このように、3Dプリンターを取り入れることは単なる省力化だけでなく、建築業界全体の生産性向上と品質革新につながるのです。
コストを削減できる
建築用3Dプリンターの最も大きな魅力のひとつが「コスト削減」です。従来の建築では、型枠の設置や解体、職人の人件費、複数業者の手配など、多くの工程にコストがかかっていました。
しかし、3Dプリンターを導入することで、それらの工程が大幅に自動化され、少人数でも住宅や構造物を建てられるようになります。また、特殊なモルタルを使用するため、木材や鉄鋼などの資材価格の変動による影響を受けにくいというメリットもあります。
さらに、材料は必要な分だけを積層して成形するため、余剰な資材の発注を抑えられ、建設現場での廃棄ロスを減らすことにもつながります。
これにより、これまで建築コストの中で大きな割合を占めていた「資材調達費」や「施工人件費」を大幅に抑えることが可能となります。加えて、施工期間が短縮されることで現場に必要な管理スタッフの人件費や、仮設設備の設置・維持コストも削減できます。
中小企業やスタートアップのような予算に制約のある事業者にとっては、初期投資がかかるものの、長期的には3Dプリンターの活用によって大きな経済的利益を得られる可能性があります。
施工期間を短縮できる
もうひとつ大きな利点は「施工スピードの高さ」です。従来の工法では、基礎工事から仕上げまでに数ヶ月を要するのが一般的ですが、建築用3Dプリンターを活用した建築では、わずか数日で構造体を完成させることも可能です。
実際に、過去には24時間未満で住宅の建築が完了した事例も存在しています。このような工期短縮が可能となる背景には、3Dプリンターが「設計から出力までを一体化できる」特性があるためです。
現場では、基礎工事と同時に構造体の出力を進めることができるため、全体の工程が重複して効率化されます。さらに、天候の影響を受けにくく、24時間稼働も可能なため、悪天候による工程遅延リスクも最小限に抑えられます。
施工期間の短縮は単に作業が早く終わるというだけでなく、結果的に現場管理コスト、労務費、仮設設備の維持費など、あらゆるコスト項目の削減につながります。
特に、災害時の仮設住宅の建設や、短期間で多くの建築物を必要とする場面では、建築用3Dプリンターの迅速な施工能力は非常に有効です。
デザインの自由度を向上できる
3Dプリンター建築の大きな特性のひとつが、「自由な造形が可能になる」という点です。これまでの建築工法では、直線的で規則的な構造が基本とされてきましたが、3Dプリンターを用いることで、曲線や複雑な形状もスムーズに再現できるようになります。
そのため、建築家やデザイナーが描く創造的なアイデアをより忠実にかたちにできるようになり、建物の個性や意匠性を大きく向上させることができます。
また、従来の建築では特殊な形状を実現しようとすると、型枠の加工や熟練職人による手作業が必要となり、コストや時間が大幅にかかることが一般的でした。
しかし3Dプリンターであれば、複雑な構造であっても追加コストや作業時間を大きく増やさずに対応できる点も、非常に大きなメリットです。
このように、建築の「制約」を減らし、「自由な表現」を実現する技術として、建築用3Dプリンターは今後さらに活躍の場を広げていくと考えられます。
建築用の3Dプリンターを活用するデメリット
3Dプリンター建築には多くのメリットがある一方で、まだ発展途上の技術であるがゆえの課題やデメリットも存在します。導入前には、期待できる利点だけでなく、あらかじめ想定されるリスクや制限についても把握しておくことが重要です。
例えば、施工可能な場所が限られることや、積層方式特有の外観の問題、さらには給排水や電気といったインフラ設備との連携の難しさなどが代表的な課題として挙げられます。
また、日本の建築基準法や生活環境に対応させるためには、まだ調整が必要な部分も多く、現場ごとの柔軟な対応力も求められます。さらに、技術の急速な進化とともに、操作に精通した人材の確保や運用体制の整備が追いつかないケースも見られます。
これらの課題を乗り越えて初めて、建築用3Dプリンターが本格的に普及すると言えるでしょう。このセクションでは、実際に建築現場で起こりうる代表的なデメリットや注意点について、詳しく解説していきます。
施工場所が制限される
建築用3Dプリンターは、プリンター本体の大きさや可動範囲、安定した作業環境を必要とすることから、施工できる場所に一定の制限があります。特に都市部や既存建物が密集している地域では、プリンターの設置スペースを確保すること自体が難しく、導入のハードルが高くなりがちです。
また、機材を設置するためには、ある程度の水平な地面や足場、電源の確保が必要であり、山間部や傾斜地、狭小地といった特殊な立地では、そのままでは施工が難しいケースもあります。
こうした制約は、3Dプリンターを全国的に普及させるうえでの大きな障壁となっており、今後は小型化や可搬性の向上も技術的な課題となっています。
積層痕が外観に現れやすい
3Dプリンター建築の基本的な造形方法は、素材を一層ずつ積み重ねて構造物を形成する「積層方式」です。この方法は効率的でありながらも、積み重ねた痕跡がそのまま外壁に現れてしまうというデメリットがあります。
いわゆる「積層痕」と呼ばれるもので、外観に凹凸や段差のようなラインが浮かび上がってしまうのです。この積層痕を目立たなくするためには、建物の完成後に左官処理を行ったり、外壁材や塗装による追加仕上げを施したりする必要があります。
また、施主や利用者にとっては、外観の仕上がりがそのまま印象や満足度に直結することもあるため、積層痕が目立つ状態では美観上の問題が懸念されます。特にデザイン性を重視した商業施設や住宅では、積層痕を許容できるかどうかがプロジェクトの成否に関わることもあるでしょう。
こうした課題に対応するため、近年では積層跡を目立たせない新しいプリント手法や、表面を滑らかに仕上げる高精度プリンターの開発も進められています。今後は、積層痕をどのように処理し、意匠性と機能性を両立させるかが、施工品質向上のカギとなるでしょう。
インフラ設備に対応できない
建築用3Dプリンターによる施工で最も見落とされがちな課題のひとつが、「住まいに必要なインフラ設備に対応しきれない」という点です。
具体的には、給排水設備、電気配線、ガス管、換気システム、空調配管など、住宅として必要不可欠な設備工事が、3Dプリンター単体では完結できないという現実があります。
3Dプリンターで建築できるのは、あくまでも「構造体」や「外郭部分」であり、内部のライフラインを整えるには、従来通りの職人による工事や、専門業者の介入が必要です。
例えば、壁や床の中に配管を通す場合、あらかじめ配線経路を想定した設計と施工計画が必要となり、後付けでの修正は難しくなります。
このため、3Dプリンターによる建築を進める際には、インフラ工事との連携を前提とした設計が欠かせません。不十分な場合、構造物完成後に大がかりな穴あけや削り作業が必要となり、本来の効率性を損なうおそれもあります。
さらに、地域ごとに異なる法令や配管規格、電力会社・ガス会社との調整も必要なため、単に「プリンターで家を建てられる」だけでは済まないのが実情です。
建築用の3Dプリンターで法律に準拠した建築物を建てる方法
建築用3Dプリンターで造られた建物を、正式な「建築物」として認めてもらうためには、法律への対応が不可欠です。
特に日本では「建築基準法」を満たすことが大前提となっており、これをクリアしなければ、いかに技術的に優れていても建物として認可されることはありません。
構造的な安全性、耐震性、耐火性などが明確に定められている日本の法制度のもとでは、「ただ建てられる」だけでは不十分で、「法律に適合した方法で建てられるかどうか」が問われます。
そのため、建築用3Dプリンターを導入する際には、施工技術と同じくらい法的要件の理解と対策が重要となります。このセクションでは、法律をクリアした建築物を3Dプリンターで建てるために必要な方法や材料、機器の選定基準などを詳しく解説していきます。
一般的な3Dプリンターを使用しない
建築用3Dプリンターを導入すれば、どんな機器でも家を建てられると思われがちですが、実はそう簡単ではありません。
例えば、家庭用や試作モデルに使われる3Dプリンターは、主に樹脂素材を用いる小型の機種が多く、建築基準法が求める耐震性・耐火性・耐風性といった条件をクリアすることはできません。
また、建築用3Dプリンターではモルタルの使用が一般的ですが、モルタルは建築基準法第37条で定められている「指定建築材料」ではないため、モルタルのみで建築された住宅は建築強度が法的に認められた基準を満たしていません。
建築基準法を満たしたモルタルを使用する
建築用3Dプリンターで法的に認可される建物を建てるためには、使用する「材料」も極めて重要な要素です。通常、建築用3Dプリンターで使われる素材は主にセメント系で、セメントと水と砂を混ぜたモルタルが一般的です。
しかし先述したように、モルタルは指定建築材料ではないため、特殊な素材を使用する必要があります。大林組が2023年に制作し、国土交通大臣認定を受けた建物では特殊なモルタルである「デンカプリンタル」とセメント系の「スリムクリート」が使用されています。
また、モルタルの性質によっては構造体の仕上がりや建築基準法上の評価にも大きく関わるため、導入時には材料メーカーとの連携や、試験施工による検証が不可欠です。
建築基準法を満たすには、3Dプリンター本体だけでなく、「どんな材料を使うか」が同じくらい重要な要素となります。
建築用の3Dプリンターの活用事例
実際に建築用3Dプリンターが活用されている国内企業の事例を知ることで、その技術の実用性や可能性がより具体的に見えてきます。日本でもすでに複数の企業が実証実験や実建設に取り組んでおり、メディアで取り上げられる機会も増えてきました。
3Dプリンター建築は、単なる話題性にとどまらず、コスト削減・短期間施工・意匠性の向上など、様々なメリットを実現できる革新的な工法です。特に、過疎地や災害地域、高コスト地域などにおける新たな選択肢として注目されています。
以下では、日本国内での代表的な事例として、「大林組」「セレンディクス」「Polyuse」の3社の取り組みを紹介し、それぞれの技術的特徴や社会的インパクトについて詳しく解説します。
大林組
大手ゼネコンである大林組は、建築用3Dプリンターの国内導入において先進的な取り組みを行っている企業のひとつです。2023年には、自社開発した大型建設用3Dプリンターを用いて、国内初の建築基準法に基づく認定を取得した建物の施工を成功させました。
（出典：https://www.obayashi.co.jp/news/detail/news20230425_1.html）
このプロジェクトでは、鉄筋を使用しないモルタル造の構造物を3Dプリンターで一体的に成形し、曲面を多用した複雑な形状を高精度で再現することに成功しています。
使用された素材は、建築基準法を満たすために開発された専用のセメント系モルタルで、強度・耐火性・耐久性に優れているのが特徴です。
また、大林組は施工時の安全性や精度を確保するため、施工管理や品質確認にも独自のノウハウを導入しており、3Dプリンター施工の現場対応力を高めています。
ゼネコンならではの厳格な品質管理体制と、実用性に即した施工ノウハウの蓄積により、今後は公共インフラや都市施設への応用も期待されています。
セレンディクス
住宅分野において注目されているのが、3Dプリンターによる住宅の開発と販売を手がけるスタートアップ企業「セレンディクス（Serendix）」です。
同社は、「車を買える価格で家を買える社会の実現」をビジョンに掲げ、日本の住宅業界に変革をもたらす存在として急成長しています。
2022年3月には、日本初の3Dプリンター住宅「serendix10」を、わずか23時間で完成させ話題となりました。その後、60代夫婦の生活を想定したセカンドモデル「serendix50」を先行販売し、実用化に向けた大きな一歩を踏み出しています。
（参考：https://www.atpress.ne.jp/news/390902）
この住宅は、球体のような独特なフォルムを採用しており、施工の効率性と空間効率、耐震性を両立させる設計となっています。外壁や構造体はすべて3Dプリンターで造形されており、軽量で高断熱な素材を使用している点も特徴です。
また、serendixの住宅は、あらかじめ設計されたデータをもとに、敷地にプリンターを搬入してそのまま施工できる仕組みになっており、設計から施工までの工程を大幅に短縮しています。
セレンディクスのように、設計思想から価格設定までを根本的に見直した住宅ビジネスモデルは、今後の住宅産業のあり方を変えるきっかけになるかもしれません。従来の建設業では届かなかった顧客層に、新しい価値と選択肢を提供しているのが同社の強みといえるでしょう。
株式会社Polyuse
土木・建設領域において、3Dプリンターの活用を積極的に進めているのが「株式会社Polyuse（ポリウス）」です。
同社は、日本国内で建築現場に持ち込める小型・軽量の建設用3Dプリンターの開発・実装を行っており、「現場で実際に使える3Dプリンター」をコンセプトに製品展開を進めています。
（参考：https://polyuse.xyz/2022/02/480/）
Polyuseの3Dプリンターは、運搬が容易で設置も簡便なため、都市部の狭小地や仮設工事、災害現場など、多様なロケーションでの活用が期待されています。従来の大型3Dプリンターが設置環境に制限されるのに対し、Polyuseの製品は可搬性と柔軟性を兼ね備えている点が大きな特徴です。
これにより、橋脚のフーチング（基礎）や落石防護柵など、土木構造物のパーツ製造にも幅広く応用されています。Polyuseは、地方自治体と連携しながらインフラ整備への実証導入も進めており、公共事業における新技術の活用事例として注目されています。
このように、Polyuseは都市部や特殊な現場環境でも対応可能な3Dプリンターを通じて、建設現場の効率化と省人化を実現し、次世代の土木建設をリードする存在となりつつあります。
建築用の3Dプリンターで建築物を建てる際の課題
建築用3Dプリンターは、建設業界においてコスト削減や工期短縮、デザイン自由度の向上といった多くの利点をもたらす革新的な技術です。しかし、現時点ではその活用が限定的であり、普及を阻む課題もいくつか存在しています。
特に、日本のように地震や台風などの自然災害が多発する国においては、「構造的な強度」や「法制度の適合性」がより厳しく求められます。また、施工技術そのものの成熟度や、現場での実用性と安全性の確保といった実務的な面も見過ごせません。
さらに、法律や建築基準の整備が従来の施工方法を前提としていることから、3Dプリンター建築に対する明確なガイドラインや評価基準が不足しており、行政手続きの煩雑さもボトルネックとなっています。
このセクションでは、建築用3Dプリンターを活用するうえで特に注目される3つの課題、「強度」「技術的限界」「法整備」について詳しく解説します。
強度
建築物にとって最も重要な要素のひとつが「構造的な強度」です。
従来の鉄筋コンクリート造では、鉄筋を内部に埋め込むことで建物全体の耐震性や耐荷重性を確保してきましたが、3Dプリンター建築では基本的に鉄筋を入れる工程がなく、構造の安定性に不安が残るケースがあります。
特に多層階の建物や、地震・台風の多い地域においては、高い構造強度を確保できないかぎり、3Dプリンター建築の適用は難しいとされます。そのため現在は、モルタルに繊維素材を混ぜ込むなど、強度を補完する新素材の研究が進められています。
また、プリントされた構造体がどのような経年劣化を起こすのかといった長期的なデータがまだ十分に蓄積されていない点も、建築物としての信頼性を判断する上で課題となります。
今後、耐震試験や構造解析によるデータの公開が進むことで、技術の信頼性が高まり、より多くの建築物に3Dプリンターを活用できる環境が整っていくでしょう。
技術
建築用3Dプリンターは急速に進化していますが、その技術的な特性が設計の自由度や施工範囲に制限をもたらしているのも事実です。
3Dプリンターは基本的に、材料を層ごとに積み上げて構造物を成形していく「積層造形方式」を採用していますが、この方式にはいくつかの制約があります。
まず、積層構造であるがゆえに、天井やオーバーハング、曲線や斜面など、複雑な形状を一体成形するのが難しいケースがあるという点が挙げられます。
これにより、建築設計において柔軟性が求められる住宅などでは、希望する意匠や形状が再現できない、あるいは再現に大きな技術的ハードルが伴う場合があります。
また、造形物のサイズにも限界があります。 現場に設置された3Dプリンターの可動範囲に収まらない大型の構造体を一体で出力することは難しく、分割して印刷したうえで接合作業が必要になることもあります。
この接合部分が構造的な弱点となるリスクもあり、技術的な工夫や検証が求められます。さらに、プリント中に気温や湿度などの環境条件が変化すると、硬化のタイミングや積層の精度に影響が出やすくなるため、安定した施工品質を確保するには、機械制御や材料調整の高度な技術も必要です。
このように、3Dプリンター建築には今なお技術的な限界があり、全ての建築ニーズを満たすには至っていないのが現状です。今後は、より高度なプリント方式の開発や、AIを活用した自動補正技術、複合素材への対応などによって、これらの制限を克服していくことが期待されています。
法整備
建築用3Dプリンターを日本で本格的に普及させるうえで、最大の障壁となっているのが「法整備」の遅れです。
現在の建築基準法や関連法令は、鉄筋コンクリート造や木造といった従来の建築工法を前提として設計されており、新しい技術である3Dプリンター建築に対応した明確な評価基準が整っていないのが現状です。
例えば、構造計算や耐火基準、材料の認可要件などは既存工法に基づいて定められているため、3Dプリンターで成形された構造物がこれらに準拠しているかどうかを判断する手段が曖昧です。
そのため、建築確認申請に時間がかかったり、行政側との調整に労力を要したりするケースも少なくありません。
また、3Dプリンターで使用される特殊なモルタルや独自の積層工法は、法律上「新技術」として扱われるため、国土交通省や自治体の審査担当者にとっても前例が少なく、慎重な対応が求められています。
これは、安全性を担保する意味では必要な対応ですが、開発スピードやビジネス導入にとっては大きな足かせとなっています。現在、一部の企業や研究機関が、国や自治体と連携しながら実証実験や検証データの提出を通じて制度整備に貢献しています。
しかし、3Dプリンター建築を全国的に普及させるには、設計基準や認証制度の明確化、行政手続きの簡素化といったルールの整備が急務です。
今後は、先進的な技術導入と安全性のバランスを取りながら、柔軟かつ合理的な法整備が進むことが、建築用3Dプリンターの普及を後押しする鍵となるでしょう。
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【まとめ】建築用の3Dプリンターで建築物は建てられるが法整備などの課題もある
建築用3Dプリンターは、今後の建設業界を大きく変革する可能性を秘めた先進的な技術です。すでに海外では住宅や公共施設への導入が進んでおり、日本国内においても大手ゼネコンやスタートアップ企業が実証実験や商品化に取り組み始めています。
施工コストの削減、工期の短縮、デザインの自由度向上といったメリットは、人手不足や資材高騰といった業界の課題解決に直結するものであり、特に将来的な建設現場の効率化に大きな期待が寄せられています。
また、環境負荷の低減や廃棄物削減といったサステナビリティの観点からも、非常に注目度の高い技術です。
一方で、現在の段階ではまだ技術的・法的な課題が残されているのも事実です。施工場所の制限、積層痕の外観処理、インフラ設備との連携の難しさなど、実用化の障壁は少なくありません。
さらに、日本の建築基準法への対応や、行政手続きの明確化といった「法整備」の遅れが、普及のスピードを鈍らせている要因のひとつです。
しかし、これらの課題は時間とともに技術の進化と制度の整備によって改善が期待されます。すでに複数の企業が認可取得に成功しており、実証データの蓄積や社会的理解が進めば、より多くのプロジェクトで3Dプリンターが活用されるようになるでしょう。
今後、建築用3Dプリンターは、災害復旧住宅、地方の空き地活用、環境配慮型建築など、様々な分野での応用が広がると考えられます。
建設業界の未来を見据えるうえで、この技術がもたらす可能性と課題の両面を正しく理解し、柔軟な対応と準備を進めることが求められます。
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