竹中工務店は、WAAM（Wire Arc Additive Manufacturing）方式による金属3Dプリンター製の接合部を、公的な建設許可を受けた建築物の構造部材として世界で初めて適用した。同部材は、2027年国際園芸博覧会「GREEN×EXPO 2027」に出展する「竹中グループ くるくるく」の構造接合部に採用されている。同社調べでは、2026年10月時点で世界初の事例となる。
採用したWAAM方式は、アーク溶接の技術を応用し、金属を溶かして積層造形する金属3Dプリンティング手法となり、設計データから直接部材を製作でき、型や治具を必要としないため、従来の製造方法では時間やコストがかかっていた複雑な形状にも対応できる。設置場所ごとに形状が異なる部材の製作や、多品種少量生産に適しており、製作工程の省人化や短縮にもつながる。
展示施設では、曲面屋根を構成する張弦梁の接合部に採用した。張弦梁は梁と弦材を組み合わせて屋根を支える構造で、設置箇所によって接合部の形状が異なる。WAAM方式を用いることで、異なる形状の接合部を同一の製作プロセスで効率的に製作した。
構造部材としての安全性については、第三者機関および指定確認検査機関による審査を受け、構造設計手法と品質管理方法の妥当性を確認。材料試験や実寸部材実験、有限要素解析なども実施し、必要な安全性を検証した。
また、金属3Dプリントの造形自由度を生かし、接合部の内部に照明を組み込んだ。構造部材と照明機能を一体化することで、建築の構造と空間演出を結び付けている。
同社は、これまで廃レールをアップサイクルした金属3Dプリンター製ベンチの開発などを進めてきた。今回の建築物への適用で得られた知見を蓄積し、今後は第三者機関による材料認証の取得や適用範囲の拡大を計画する。大規模建築物への展開も視野に、省人化や工期短縮、新たな建築表現、資源循環への貢献を目指す。
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BIMedia目線ーーこの取り組みは３次元設計データを製造工程に直接つなぐデジタルファブリケーションが、建築物の構造部材にまで広がった事例といえる。特に設置位置ごとに形状が異なる接合部を、個別の型や治具を用意せずに製作できる点は、複雑な形状を持つ建築の設計・施工に新たな選択肢をもたらす。構造部材として普及させるには造形精度や材料特性、品質管理、検査・認証の仕組みを確立することが欠かせない。設計データから製造、検査までを一貫して管理するデジタルプロセスの構築が、今後の適用拡大を左右することになりそうだ。
