国内初、土を主原料とした3Dプリンターハウスが完成 「住宅版テスラ」を目指した挑戦とは?

注文住宅設計、施工の㈱Lib Workは2024年1月、国内初の土やもみ殻などを原料とした3Dプリンターハウスを完成させました。建築設計世界最大手のARUP(アラップ、英国)の日本法人などと提携し、建設用3Dプリンターを活用した人の手では表現できないデザイン性の高い住宅を開発。現在は、年内のモデルハウス完成を目指し研究開発を進めるほか、来年には一般発売も計画しています。

今回は、開発に携わった同社設計課の永野真史課長と西田仁誠さんに開発までの道のりや苦悩などについてインタビュー!「住宅版テスラ」を目指した同社の取り組みを取材しました。

 

お話を伺った方

 

西田仁誠さん(左)と永野真史さん

永野真史(ながの まさし)さん

大学卒業後、㈱Lib Workに入社。これまで、コーディネータ課および工務課の課長として、部門の管理とプロジェクトの推進に従事。現在は設計課の課長として、プロジェクトの一つである3Dプリンタープロジェクトの管理を行っている

西田仁誠(にしだ じんせい)さん

九州大学大学院人間環境学府空間システム専攻修了後、工務店に就職し手刻みの大工技術を学ぶ。
設計技術を身につけるため㈱Lib Workに入社。大学在学時のコンピューターテクノロジーを用いた活動が認められ、3Dプリンター専属チームに異動

 

21年、テスラ車のような“未来の家”開発プロジェクト始動

 

―3Dプリンターハウスの研究開発はいつから始められましたか?プロジェクトを始動した背景は?

永野 21年から当社の代表と室長の間では3Dプリンターハウスの計画があり、協力会社の選定などを行っていたようです。22年の年が明けてまもなく、「3Dプリンターを使って住まいをつくるプロジェクトを始めよう」と言われたのが私たちにとってのプロジェクトのスタートでした。代表は電気自動車の「テスラ」に試乗した際、これまでの自動車の常識を覆す進化に驚いた一方で、家づくりにおいては、イノベーションが起きていないことに危機感を覚えたようです。このままでは家が欲しいという人がいなくなってしまうのではないか、と。このようにして、当社の「“住宅版テスラ”を目指した、未来の家をつくる」プロジェクトは始動しました。

のち22年7月、オランダとイタリアへ渡り、建設用3Dプリンターを使って建設されたアムステルダムの橋などの視察に行きました。この視察では実際に3Dプリンターを使用している風景も見学することで建築のイメージが沸き、とても良い刺激になりましたね。

 

―土を主原料とした3Dプリンターハウスは国内初ですね。その案はいつから?

永野 視察の際に、今回採用した3Dプリンターでは土での施工も可能だということを聞き、自然と土を主原料にすることが決まりました。昔は土壁が主流だったように、土を主原料とすることは日本の文化に非常に合っています。また土は再利用可能な資源であるため、当社が目指すサステナブル(持続可能)な家づくり、サーキュラーエコノミー(循環型経済)を実現できます。そして何よりも日本には、土を主原料とした3Dプリンターハウスの事例がなかったことからも、全員「土の方がおもしろそう」という意見で一致しました。一方で、「難しいだろうな」という気持ちもあったのも正直なところです。

 

ー着工まではどのような研究を?苦労したことは。

 

ねんどでの実験に使用した模型用の3Dプリンター

永野 23年春頃に、小型の模型用3Dプリンターが届き、ねんどを使った研究から始めました。実現可能な形状の研究や、ねんどの硬さの調整には非常に苦労しましたね。水が多すぎるとドロドロになったり、少ないと固すぎて機械がうまく動作しなくなるなどの問題から、硬度計を活用したほか、ねんどの吐出量とスピードの違いなども関係するため、試行錯誤の連続でした。私たちはこれまで建築に携わってきましたが、建築では聞いたこともないような機材をたくさん使い、本当に未知の分野でした(笑)。   

また、建設用の3Dプリンターは、一般的な3Dプリンターとはまったく性能が違います。この機材についても非常に苦しめられました。

西田 私は、機材を動かすためのコードを制作することに非常に苦労しました。制作に使用しているソフトはもともと、宝石をデザインするような繊細な造形ができるモデリングソフトで、通常、ハウスメーカーでは使わないようなソフトです。私は23年2月に中途採用で入社し、学生時代にこのモデリングソフトを使っていた経験もあったことから、3Dプリンターハウスの研究開発チームに配属されました。このコードの作成は、研究開発を進める中で一番大変だったことです。

土の代わりにねんどを使い、水分量や実現可能な形状の研究

 

―23年5月に、イタリアへ機材の研修に行かれましたね。

西田 建設用3Dプリンターの操作の仕方や機材の組み立て方、データの作り方を学ぶため1週間研修に行きました。研修を終えて、建設用3Dプリンターで実現可能なこと、データの作り方などが想像できたため、帰国してからは大型の機材での建設を想定しながら、小型の方での研究に励みました。

永野 研修を終えて「大変そうだな」という印象はありましたが、稼働に向けて操作の復習をはじめ、3Dプリンターハウスに適した土の種類や原料の配合の研究に力を注ぎました。さまざまな形を試し、型枠にはめてひび割れの状況を経過観察するなど研究を重ねました。現在は、土、石灰、もみ殻、わらなどを配合していますが、土の種

類もたくさん試し、現在は淡路島の土を使用しています。

 

建設用3Dプリンターがついに熊本・山鹿へ

建設用3Dプリンター。実験開始当初は、簡易的なテントを建てて実施

 

―23年7月、実際の機材を使った実験を開始されました。

西田 23年7月、ついに建設用3Dプリンターが旧山内小学校をリノベーションした第二オフィス「Lib Work Lab(リブワークラボ)」に届きました。当初の予定では、機材は雨に濡れてはいけないため、雨をしのぐためのテント完成後に機材を使っての実験を開始する予定でした。ところが浜田晶則建築設計事務所(東京都)から、デザインの祭典「東京ミッドタウンDESIGNTOUCH」に出展する作品を制作するために建設用の3Dプリンターのノウハウを提供してほしいという依頼が。急遽、足場にブルーシートを張った簡易的なテントをつくり、建設用3Dプリンターを使った実験が始まりました。

実験を開始してからは、2日に1回は機械のトラブルが発生し、機械には、本当に苦しめられました。購入先は欧州のため、時差の都合上、連絡できるのは夕方のみ。浜田晶則設計事務所のスタッフの方にも手伝ってもらいながら、一緒にセッティング関連をできたのは、非常に助かりました。技術提供の末、当時では国内最大規模となる高さ1.4mの土壁の出力に成功!浜田晶則建築設計事務所の建築作品「土の群島」は東京ミッドタウン内の芝生広場に展示されました。

 

高さ3メートルの壁を出力、“家そのもののデジタル化”に成功

モデルハウスと同様の高さ3mの壁の出力に成功した際の記念写真

―モデルハウスと同様の高さを出力できた際の感想は?

西田 23年10月、モデルハウスと同様の高さまで成功し、着工を目前に控え、「いよいよだ」と高揚感でいっぱいになりました。しかし、同時に進めていた素材の強度試験で、「もう少し強度が必要」という結果が。それから2週間ほど、材料の配分を変えながらサンプルを何種類もつくりました。11月下旬に着工を予定していたため、着工の前日まで、構造やデザイン、機材を動かすためのコード作成などを行い、本当に慌ただしい日々を送っていましたね。

 

着工後はいかがでしたか? 

永野 着工後は意外とスムーズで、しっかりと養生期間を設けながら慎重に進めていきました。2週間ほどで3Dプリンターを使った壁だけは完成。その後、大工工事に入りましたが、これ以降も高い施工技術が求められることばかりで試練の連続でしたね。

 

―着工してから大変だったことは?

西田 円形の形状をとるのが本当に大変でした。3Dプリンターハウスは、すべてが特殊なんです!木造住宅の場合、円形という形状は非常にまれで、一般の木造住宅ではまずない形状です。床材も大工さんがきれいに丸く切り抜いてくださり、本当に助かりました。私は元大工のため、大工工事も一緒に手伝いました。年内には、建物自体はほぼ完成し、目標の「年内完成」も達成できました。

 

―完成したモデルハウスについて。

完成したモデルハウスの主構造は、木造金物工法、円形で平屋建て、広さは約15㎡。外壁の模様は自由にデザイン可能で、今回は斜め格子のデザインを採用したとのこと。工期は約3週間で、人の手では表現できないデザイン性の高い住宅を実現できることが特筆すべき点です。今後は、工期の短縮や大工をはじめとする職人の高齢化、人材不足など、業界の課題解決にもつなげる狙いがあります。

 

―完成していかがでしたか?24年中には100㎡規模のモデルハウス完成予定ですね。

永野 研修後に「目標は23年内に完成」という話を聞いた時は、正直「無理だよ」と思いましたが、さまざまな障壁に直面しながらも、目標を達成できたことは非常にうれしく思います。現在は年内のモデルハウス完成に向けて研究開発を進めていますが、現状よりかなり規模が大きくなるため、素材の強化などさらなるブラッシュアップが必要です。当社が目指す「サステナビリティ」や「サーキュラ―エコノミー(循環社会)」を実現しながら、強固な素材の開発など研究を進めています。問題は次々に起こりますが、一つ一つ解決することを楽しみながらやっていきたいと思っています。

西田 分からないことだらけで悪戦苦闘しましたが、完成して本当に良かったと感じています。25年からの一般販売も見据え、開発に力を注いでいるところです。今は考えることばかりでとても大変ですが、開発を終えて気軽にプランニングできるようになったらとても楽しいと思いますし、わくわくしますね。最近、3Dプリンターハウスをサウナ施設として活用するプランの制作も始め、楽しみながら取り組んでいます。

 

―問い合わせも増えていますね。今後の抱負は。

永野 全国各地から、そして有名な方からも問い合わせをいただき、非常にありがたく思っています。見学に来られる方も続々と増えています。それと同時に、購入を検討していただいている方々に、満足していただける商品を提供していきたいという気持ちが高まっています。その実現のためにも今は非常に大切な時期で、日々開発に励んでいます。まだ課題は山住みですが、それがあるから楽しいし、やりがいを感じていますね。

西田 宿泊施設など事業用で展開されたいという方、住まいとしてご検討されている方など、さまざまな方に興味を持っていただいています。3Dプリンターハウスの施工はすべてが特殊で、今もトラブル続きですが、次のステップに向けてチームで取り組んでいきたいと思います。