土壁を用いた 3D プリンティングと建築への挑戦
Challenges of 3D printing and architecture with clay walls
2022 年から始まった、土壁を 3D プリントするプロジェクト群。陶芸用 3D プリンターを入手し、陶土の出力からスタートしたプロジェクトは建築的利用を見据え、土壁の出力を試みた。また、ブロック形状の出力により建築スケールへの拡大を試みた。さらなる、大型化を目指し、建設用 3D プリンターで土壁の出力を行った。
A group of projects to 3D print clay walls that began in 2022. The project started by obtaining a 3D printer for ceramic art and outputting ceramic clay. The project also attempted to expand to an architectural scale by outputting block shapes. Aiming to further expand the scale of the project, the clay wall was outputted using a 3D printer for construction use.
はじまり
土壁 3D プリント一連のプロジェクトは陶芸用 3D プリンターから始まった。2022 年当初、クラウドファンディングで話題を呼んでいた陶芸用 3D プリンター「EAZAO ZERO」を用いて、陶芸用の粘土を 2mm 程度のノズルで押し出すことにより積層を行い、プロトタイピングを繰り返した。
Beginning
The series of clay wall 3D printing projects started with a 3D printer for ceramic art. 2022, the EAZAO ZERO, a 3D printer for ceramic art, which had attracted much attention through crowdfunding, was used to extrude ceramic clay with a nozzle of about 2 mm to create layers, Prototyping was repeated.
WILD FAB FESTIVAL in 吉野 (WFF2022)
大雨で崩れた土壁が軒下に積まれているような年季のはいった古民家を舞台とし、展示をおこなうことになった。その土壁に水を加え練り直せば、陶芸用 3D プリンターで出力できると考え、土壁の出力に取り組むこととなった。土壁の出力は、乾燥した土壁を砕き、出力が可能な粒度となるまでふるいにかけ、水を少しづつ加えながら出力に適切な粘度にし、出力を行った。形状は音標本のプログラムを利用し、出力が可能となるように形状を調整したものを出力した。
WILD FAB FESTIVAL in Yoshino (WFF2022)
The exhibition was to be held in an old house that was showing its age, with mud walls that had collapsed in heavy rains and were piled up under the eaves. The clay walls were to be kneaded with water, which could be output with a 3D printer for ceramic art. For the output of the clay wall, the dried clay wall was crushed and sieved until it reached a particle size that could be output , and then water was added a little at a time to make the viscosity appropriate for output. The shape of the output was adjusted for output by using a program for sound specimens.
韓国土壁
ND3M のコラボレーターとして 3DP プロジェクトに参画していた韓国出身の学生と一緒に、何か新しいことができないかと模索していた。そんな折、韓国建築学会が 3D プリントの提案コンペを開催していることを知った。そこで、韓国の農業文化である農作業の休憩中に仲間と集まり、食事や語り合うための空間を、田畑の土を使って作るというアイデアを思いついた。これは、その土地の土を使い、セルフビルド的に建築を行う試みを提案した。
Korean Clay Wall
Together with a student from Korea who was participating in the 3DP project as a ND3M collaborator , we were searching for something new to do. At that time, we learned that the Architectural Institute of Korea was holding a competition for 3D printing proposals. This led me to the idea of using the soil of the fields to create a space for gathering with friends, eating, and talking during breaks from farming, which is a part of the Korean agricultural culture. This proposed an attempt to build a self-built structure using the soil of the land.
建設用 3D プリンターへの展開
陶芸用 3D プリンターを用いて行ってきたこのプロジェクトは、大型化を目指すうえで限界を迎えていた、吐出部分をより大きな造形範囲のものに変えたとしても、30cm 角のブロックの製造が限界であり、ブロック積みの手法を脱することができなかった。そのような中で建設用 3D プリンターの開発、製造をおこなう株式会社 Polyuse から声をかけていただき、建設用 3D プリンターでの土壁材料の出力実験を行うこととなった。
いきなり、土壁材料の造形の大型化の達成に近づくと思われたが、その道のりは長く、地道なものとなった。もともとは性状の整ったモルタルを出力する用途のため、廃棄土壁のように様々な材料が混合される材料をそのまま吐出することは難しい。そのため、廃棄土壁を粉砕し、篩にかけて出力可能な性状にする作業を行った。実験段階であり、使用する土壁の量はそれほど多くなかったため、人力で行ったが、初夏から夏に行ったその作業はもう二度とやりたくないほどに重労働であった。また、土壁は乾燥にて硬化させるため、出力可能な流動性の中で最大限、粘り気の高い状態とする必要があり、その調整に多くの時間を割くことになった。
前述したような事前準備を経て、土壁材料の建設用 3D プリンターでの出力までたどり着いた。出力は入念な事前準備のおかげもあり、スムーズに進んだ。造形開始からほどなくして、800×800×100mm 程度の大型の土壁ブロックの造形に成功した。日本において、土壁を大型 3D プリンターで造形した事例はいまだ少なく、プロジェクトを通して土壁材料の大型造形について様々な知見を得ることができた。また、その知見を普及する目的として、日本画像学会が主催する 4DFF2023 にて発表を行った。
現在は大型のブロックの造形にとどまっているが、今後は土壁 3D プリントによるベンチなどの作品制作を通し、建築への利用の道を模索していきたい。
Expansion to a 3D printer for construction
This project, which had been carried out using a 3D printer for ceramics, had reached its limits in aiming for a larger scale, and even if the discharge part was changed to one with a larger molding range, the production of 30 cm square blocks was the limit, and the block stacking method could not be broken out of The company was unable to break away from the block stacking method. In this situation, we were approached by Polyuse, a company that develops and manufactures 3D printers for construction use, and we decided to conduct an output experiment of soil wall materials using a 3D printer for construction use.
It seemed that we would be able to achieve a large scale modeling of soil wall materials, but it was a long and steady process. Since the original application of the printer was to output mortar with well-defined properties, it was difficult to discharge as-is a material such as waste soil wall, which is a mixture of various materials. Therefore, the waste soil wall was crushed and sieved to make it suitable for output. Since this was an experimental stage and the amount of soil wall to be used was not very large, the work was done by hand. In addition, since the clay walls were to be dried and hardened, it was necessary to make them as sticky as possible within the range of possible output fluidity, and a lot of time was devoted to this adjustment.
Through the aforementioned preliminary preparations, the output of the soil wall material on a 3D printer for construction was achieved. The output went smoothly, thanks in part to the careful advance preparation. Soon after the start of modeling, we succeeded in modeling a large earthen wall block of about 800800100mm in size. In Japan, there are still very few examples of clay walls modeled by large 3D printers, and we were able to gain various insights into the large-scale modeling of clay wall materials through this project. In addition, we made a presentation at 4DFF2023 organized by the Imaging Society of Japan with the aim of disseminating our findings.
Although the project is currently limited to the modeling of large blocks, we intend to explore the use of the material in architecture through the production of 3D printed clay wall benches and other works.
プロジェクト名称：廃棄土壁材料を用いた 3D プリンティング
場所：愛知県名古屋市 , 神奈川県鎌倉市 , 奈良県吉野町 , 韓国
期間：2022.01 – 現在
担当者：田住 梓 , 鷲見 良 , イ チャンユン
キーワード：3D プリンター , 土
プロジェクトタイプ：プロトタイピング
コラボ：株式会社 Polyuse
Project Title: 3D Printing with Waste Soil Wall Material
Location: Nagoya, Aichi , Kamakura, Kanagawa , Yoshino, Nara , Korea
Period: 2022.01 – Present
Project members:: Azusa Tazumi , Ryo Sumi , Changyun Lee
Keywords: 3D printer , soil
Project Type: Prototyping
Collaboration: Co. Polyuse