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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2025005422
(43)【公開日】2025-01-16
(54)【発明の名称】構造物の製造方法
(51)【国際特許分類】
B28B 1/30 20060101AFI20250108BHJP
E04B 1/35 20060101ALI20250108BHJP
【ＦＩ】
B28B1/30
E04B1/35 L
【審査請求】未請求
【請求項の数】8
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2024100948
(22)【出願日】2024-06-24
(31)【優先権主張番号】P 2023104713
(32)【優先日】2023-06-27
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(71)【出願人】
【識別番号】520332793
【氏名又は名称】株式会社Ｐｏｌｙｕｓｅ
(74)【代理人】
【識別番号】110002789
【氏名又は名称】弁理士法人ＩＰＸ
(72)【発明者】
【氏名】富田 悠貴
(72)【発明者】
【氏名】鎌田 太陽
(72)【発明者】
【氏名】松下 将士
【テーマコード（参考）】
4G052
【Ｆターム（参考）】
4G052DA01
4G052DB12
4G052DC06
(57)【要約】
【課題】工程上のボトルネックの発生を抑制できる構造物の製造方法等を提供する。
【解決手段】本発明の一態様によれば、構造物の製造方法であって、水和反応、重合反応又は焼成を経由して鉱物化する、粉体又はペースト材料である造形材料の３Ｄプリンタからの吐出によって、第１境界面と、第１境界面とは別の第２境界面とを含む造形部材を形成する造形部材形成工程と、造形部材の第１境界面を利用してコンクリート又はモルタルを打設することで打設部材を形成する打設工程と、造形部材の第２境界面を他の構造と接合する造形部材接合工程と、を備える、構造物の製造方法が提供される。
【選択図】図１
【解決手段】本発明の一態様によれば、構造物の製造方法であって、水和反応、重合反応又は焼成を経由して鉱物化する、粉体又はペースト材料である造形材料の３Ｄプリンタからの吐出によって、第１境界面と、第１境界面とは別の第２境界面とを含む造形部材を形成する造形部材形成工程と、造形部材の第１境界面を利用してコンクリート又はモルタルを打設することで打設部材を形成する打設工程と、造形部材の第２境界面を他の構造と接合する造形部材接合工程と、を備える、構造物の製造方法が提供される。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
構造物の製造方法であって、
水和反応、重合反応又は焼成を経由して鉱物化する、粉体又はペースト材料である造形材料の３Ｄプリンタからの吐出によって、第１境界面と、前記第１境界面とは別の第２境界面とを含む造形部材を形成する造形部材形成工程と、
前記造形部材の前記第１境界面を利用してコンクリート又はモルタルを打設することで打設部材を形成する打設工程と、
前記造形部材の前記第２境界面を他の構造と接合する造形部材接合工程と、
を備える、構造物の製造方法。
水和反応、重合反応又は焼成を経由して鉱物化する、粉体又はペースト材料である造形材料の３Ｄプリンタからの吐出によって、第１境界面と、前記第１境界面とは別の第２境界面とを含む造形部材を形成する造形部材形成工程と、
前記造形部材の前記第１境界面を利用してコンクリート又はモルタルを打設することで打設部材を形成する打設工程と、
前記造形部材の前記第２境界面を他の構造と接合する造形部材接合工程と、
を備える、構造物の製造方法。
【請求項2】
請求項１に記載の構造物の製造方法において、
前記打設工程では、前記造形部材の前記第１境界面に接触するようにコンクリート又はモルタルを打設することで前記打設部材を形成し、
前記造形部材接合工程では、前記第１境界面が前記打設部材に接触した状態で、前記造形部材の前記第２境界面を他の構造と接合する、構造物の製造方法。
前記打設工程では、前記造形部材の前記第１境界面に接触するようにコンクリート又はモルタルを打設することで前記打設部材を形成し、
前記造形部材接合工程では、前記第１境界面が前記打設部材に接触した状態で、前記造形部材の前記第２境界面を他の構造と接合する、構造物の製造方法。
【請求項3】
請求項１に記載の構造物の製造方法において、
前記造形部材接合工程では、前記打設部材において前記第１境界面により形成される第１接合面とは別の、第２接合面をさらに他の構造と接合する、構造物の製造方法。
前記造形部材接合工程では、前記打設部材において前記第１境界面により形成される第１接合面とは別の、第２接合面をさらに他の構造と接合する、構造物の製造方法。
【請求項4】
請求項３に記載の構造物の製造方法において、
前記第２境界面の法線と前記第２接合面の法線とは交差する、構造物の製造方法。
前記第２境界面の法線と前記第２接合面の法線とは交差する、構造物の製造方法。
【請求項5】
請求項１に記載の構造物の製造方法において、
他の構造によって画定される空間の形状に基づいて、前記造形部材の形状を設計する造形部材設計工程をさらに備える、構造物の製造方法。
他の構造によって画定される空間の形状に基づいて、前記造形部材の形状を設計する造形部材設計工程をさらに備える、構造物の製造方法。
【請求項6】
請求項５に記載の構造物の製造方法において、
前記造形部材設計工程では、前記造形部材の外寸を、前記造形部材が配置される領域の外寸よりも小さく設計する、構造物の製造方法。
前記造形部材設計工程では、前記造形部材の外寸を、前記造形部材が配置される領域の外寸よりも小さく設計する、構造物の製造方法。
【請求項7】
請求項１に記載の構造物の製造方法において、
構造物の完成図から前記造形部材又は前記打設部材で構成する部位を選択し、選択した部位の形状に基づいて前記造形部材の形状を設計する造形部材設計工程をさらに備える、構造物の製造方法。
構造物の完成図から前記造形部材又は前記打設部材で構成する部位を選択し、選択した部位の形状に基づいて前記造形部材の形状を設計する造形部材設計工程をさらに備える、構造物の製造方法。
【請求項8】
請求項１に記載の構造物の製造方法において、
前記３Ｄプリンタを制御するコードを設計するコード設計工程をさらに備え、
前記コードは、前記造形部材を形成するための連続した吐出経路を含む、構造物の製造方法。
前記３Ｄプリンタを制御するコードを設計するコード設計工程をさらに備え、
前記コードは、前記造形部材を形成するための連続した吐出経路を含む、構造物の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、構造物の製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
コンクリート製の構造物の施工現場では、事前にコンクリートを成形したプレキャスト品を繋ぎ合わせる工法が用いられる（特許文献１参照）。また、３Ｄプリンタを利用して特定形状の部材を形成する工法も知られている（特許文献２及び特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０２１－３２００４号公報
【特許文献2】特開２０１９－９８６９４号公報
【特許文献3】特開２０２２－１７１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
構造物の形状、周囲環境との境界等の条件によっては、規格化されたプレキャスト品が使用できない部位が存在する。このような部位に対して特注品を用意する場合は、特注品製造のための追加の時間及びコストが必要となる。特許文献１に開示されるように、現場で型枠を作り、コンクリートを流し込んで打設を行う場合、型枠を作成する工数が必要となる。さらに、規格化されたプレキャスト品を現場で位置付けして、不要な部分を切断する手法も存在するが、この場合は切断加工の工数が必要となる。そのため、このような規格品を用いることができない部位への対応が工程上のボトルネックとなる。
【0005】
ここで、特許文献２又は特許文献３に開示されるように、３Ｄプリンタによって型枠を造形することで、型枠作成の工数を低減することが可能であるが、打設後に型枠の取り外しの工数が必要となるほか、型枠を産業廃棄物として廃棄する必要がある。さらに、特許文献３に開示されるように、特注品自体を３Ｄプリンタで造形することも考えられるが、この場合は、特注品の形状精度が不十分となるおそれがある。
【0006】
本発明では上記事情に鑑み、工程上のボトルネックの発生を抑制できる構造物の製造方法等を提供することとした。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明の一態様によれば、構造物の製造方法であって、水和反応、重合反応又は焼成を経由して鉱物化する、粉体又はペースト材料である造形材料の３Ｄプリンタからの吐出によって、第１境界面と、第１境界面とは別の第２境界面とを含む造形部材を形成する造形部材形成工程と、造形部材の第１境界面を利用してコンクリート又はモルタルを打設することで打設部材を形成する打設工程と、造形部材の第２境界面を他の構造と接合する造形部材接合工程と、を備える、構造物の製造方法が提供される。
【0008】
このような態様によれば、規格化が難しい部位の一部を造形部材で構成し、残りの部分をこの造形部材を型枠又は型枠の位置決め部材として用いた打設によって形成することができる。そのため、形状精度を維持しつつ、現場での作業工数を低減できる。その結果、工程上のボトルネックの発生が抑制される。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】本態様の構造物の製造方法によって得られる構造物１００の構成を示す模式図である。
【図2】第１実施形態における構造物の製造方法のフロー図である。
【図3】第１実施形態における造形部材ＭＥの形状を示す模式図である。
【図4】第２実施形態における構造物の製造方法のフロー図である。
【図5】第２実施形態における造形部材ＭＥの形状を示す模式図である。
【図6】第２実施形態における造形部材ＭＥの形状の別の例を示す模式図である。
【図7】第３実施形態における構造物の製造方法のフロー図である。
【図8】第３実施形態における造形部材ＭＥの形状を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下、図面を用いて本発明の実施形態について説明する。以下に示す実施形態中で示した各種特徴事項は、互いに組み合わせ可能である。
【0011】
図１は、本態様の構造物の製造方法によって得られる構造物１００の構成を示す模式図である。構造物１００は、複数の部材（パーツ）で構成される土木構造物又は建築構造物である。構造物１００としては、例えば、側溝、配管、ブロック、壁等が挙げられる。構造物１００は、全体がコンクリート、モルタル又はセラミックスであってもよいし、コンクリートの部位とモルタルの部位とセラミックスの部位とのうち少なくとも２つが混在していてもよい。
【0012】
図１Ａに示すように、構造物１００は、複数の部材（第１部材１０１、第２部材１０２、及び第３部材１０３）が連結されることで構成されている。第１部材１０１及び第２部材１０２は、例えば、コンクリート又はモルタル製の構造形成用部品としての規格品（例えば、プレキャストコンクリート）である。第１部材１０１及び第２部材１０２は、構造物１００を構築する場所とは別の製造施設にて形成された上で、構築現場に設置される。
【0013】
また、第１部材１０１及び第２部材１０２は、構造物１００を構築する場所に予め存在する既存構造であってもよい。既存構造としては、例えば、地面、法面、建築構造物（例えば壁）、土木構造物（例えばブロック）等が挙げられる。
【0014】
第３部材１０３は、第１部材１０１と第２部材１０２とに連結されている。図１Ｂに示すように、第３部材１０３が配置される空間Ｓは、互いに法線が交差する（つまり平行ではない）２つの連結面（第１連結面ＳＦ１及び第２連結面ＳＦ２）を有する。第１連結面ＳＦ１は、第１部材１０１との境界である。第２連結面ＳＦ２は、第２部材１０２との境界である。第１連結面ＳＦ１及び第２連結面ＳＦ２は、典型的には平坦面である。
【0015】
このように周囲環境に基づく独自の形状を有する空間Ｓに対しては、既存の製品を配置することが難しい。そこで、当該製造方法では、この空間Ｓに配置される第３部材１０３として、打設により得られる打設部材及び／又は３Ｄプリンタの造形により得られる造形部材を用いる。特に、２つの連結面が平行でない空間Ｓにおいては、配置される部材の設計条件が厳しいため、当該製造方法によって工程上のボトルネックの発生が効果的に抑制される。
【0016】
<第１実施形態>
図２は、第１実施形態における構造物の製造方法のフロー図である。当該製造方法は、コンクリート、モルタル又はセラミックスで構成される構造物１００を製造するための方法である。
図２は、第１実施形態における構造物の製造方法のフロー図である。当該製造方法は、コンクリート、モルタル又はセラミックスで構成される構造物１００を製造するための方法である。
【0017】
当該製造方法は、造形部材設計工程Ｓ１１０と、コード設計工程Ｓ１２０と、造形部材形成工程Ｓ１３０と、打設工程Ｓ１４０と、打設部材配置工程Ｓ１５０とを備える。
【0018】
<造形部材設計工程>
造形部材設計工程Ｓ１１０は、製造する構造物１００の仕様又は周囲環境によって、２つの設計手順のうち少なくとも一方を選択できる。第１設計手順では、他の構造によって画定される空間の形状に基づいて、造形部材の形状を設計する。これにより、構造物１００の構築現場の環境に基づいて、適切な形状の造形部材を造形することができる。
造形部材設計工程Ｓ１１０は、製造する構造物１００の仕様又は周囲環境によって、２つの設計手順のうち少なくとも一方を選択できる。第１設計手順では、他の構造によって画定される空間の形状に基づいて、造形部材の形状を設計する。これにより、構造物１００の構築現場の環境に基づいて、適切な形状の造形部材を造形することができる。
【0019】
本実施形態の造形部材は、打設部材を形成する（打設する）ための型枠の一部を構成する。図３は、第１実施形態における造形部材ＭＥの形状を示す模式図である。図３Ａに示すように、本工程では、造形部材ＭＥは、空間Ｓの第１連結面ＳＦ１に沿った形状の第１境界面ＢＦ１を有する。
【0020】
第１境界面ＢＦ１は、第１連結面ＳＦ１（第１接合面ＪＦ１）の形状に合わせて設計される。造形部材ＭＥの第１境界面ＢＦ１以外の部分の形状は、打設部材の形状、重量等に応じて任意に設計される。図３Ｂに示すように、第３部材１０３となる打設部材ＣＥは、第１部材１０１と接合される第１接合面ＪＦ１と、第２部材１０２と接合される第２接合面ＪＦ２とを含む。第１境界面ＢＦ１は、コンクリート又はモルタルの打設により形成される打設部材ＣＥに他の構造との接合面である第１接合面ＪＦ１を形成する用途を有する。
【0021】
なお、第１連結面ＳＦ１、第２連結面ＳＦ２、第１接合面ＪＦ１、第２接合面ＪＦ２及び第１境界面ＢＦ１は、それぞれ、平坦面であってもよいし、湾曲面であってもよいし、屈曲面であってもよいし、これらが組み合わせられた複合面であってもよい。
【0022】
第２設計手順では、構造物の完成図から打設部材で構成する部位を選択し、選択した部位の形状に基づいて造形部材の形状を設計する。これにより、構造物の設計段階から造形部材の形状を設計することができるため、造形部材の形状精度を高められる。
【0023】
具体的には、まず、図１Ａの構造物１００の完成図において、規格化が難しい（プレキャスト工法又は型枠工法による規格化のコスト及び労力が大きくならざるを得ない）第３部材１０３を「打設部材で構成する部位」として選択する。その後、第３部材１０３の打設を行うための部材として、造形部材ＭＥの形状を設計する。造形部材ＭＥの具体的な形状の設計思想については、第１設計手順と同様である。
【0024】
<コード設計工程>
コード設計工程Ｓ１２０では、造形部材設計工程Ｓ１１０で設計した造形部材ＭＥを造形するために、３Ｄプリンタを制御するコードを設計する。
コード設計工程Ｓ１２０では、造形部材設計工程Ｓ１１０で設計した造形部材ＭＥを造形するために、３Ｄプリンタを制御するコードを設計する。
【0025】
コードの形式としては、例えば、ＳＴＬ、Ｇコード、ＯＢＪ、３ＭＦ等が例示される。本工程で設計されるコードは、造形部材を形成するための連続した吐出経路を含む。これにより、次の造形部材形成工程Ｓ１３０において、迅速に造形部材を形成することが可能となる。
【0026】
図３Ｃに示すように、吐出経路Ｒは、平面上で連続した一本の経路であり、吐出経路Ｒに沿って造形材料が吐出される。吐出経路Ｒを往復又は循環するように３Ｄプリンタの吐出ノズルが移動することで、造形材料の積層体が形成される。
【0027】
３Ｄプリンタによる造形では、造形部材の表面には造形材料の積層に伴う凹凸が生じうる。そのため、造形部材ＭＥの外面（第１境界面ＢＦ１を含む）に対しては、左官による平坦化、又は他の部材との接合時における接着材料（モルタル又はコンクリート）の充填による平滑化が行われることがある。平滑化が行われる場合、造形部材設計工程Ｓ１１０及び／又はコード設計工程Ｓ１２０では、このような平滑化による寸法変化を考慮して造形部材ＭＥの形状又はコードを設計する。
【0028】
なお、造形現場の環境又は条件に合わせて、コードの追加、コードの編集等を後工程で行うことができる。また、造形部材形成工程Ｓ１３０において、造形時にリアルタイムでコード（例えば経路以外の造形速度等の入力情報）の調整が行われてもよい。
【0029】
<造形部材形成工程>
造形部材形成工程Ｓ１３０では、水和反応、重合反応又は焼成を経由して鉱物化する、粉体又はペースト材料である造形材料の３Ｄプリンタからの吐出によって第１境界面ＢＦ１を含む造形部材ＭＥを形成する。ここで、「鉱物化」とは、主成分（質量ベースで最も多く含有される成分）が無機材である硬化物に変化することを意味する。典型的には、造形部材ＭＥは、コンクリート、モルタル又はセラミックスで構成される。具体的には、コード設計工程Ｓ１２０で設計したコードを３Ｄプリンタに入力し、造形部材ＭＥを形成させる。また、得られた造形部材ＭＥに対し、必要に応じて第１境界面ＢＦ１の平滑化を行ってもよい。
造形部材形成工程Ｓ１３０では、水和反応、重合反応又は焼成を経由して鉱物化する、粉体又はペースト材料である造形材料の３Ｄプリンタからの吐出によって第１境界面ＢＦ１を含む造形部材ＭＥを形成する。ここで、「鉱物化」とは、主成分（質量ベースで最も多く含有される成分）が無機材である硬化物に変化することを意味する。典型的には、造形部材ＭＥは、コンクリート、モルタル又はセラミックスで構成される。具体的には、コード設計工程Ｓ１２０で設計したコードを３Ｄプリンタに入力し、造形部材ＭＥを形成させる。また、得られた造形部材ＭＥに対し、必要に応じて第１境界面ＢＦ１の平滑化を行ってもよい。
【0030】
<打設工程>
打設工程Ｓ１４０では、造形部材ＭＥの第１境界面ＢＦ１に接触するようにコンクリート又はモルタルを打設することで打設部材（第３部材１０３）を形成する。
打設工程Ｓ１４０では、造形部材ＭＥの第１境界面ＢＦ１に接触するようにコンクリート又はモルタルを打設することで打設部材（第３部材１０３）を形成する。
【0031】
例えば、造形部材ＭＥを筒状の枠体の内部に配置する。次に、造形部材ＭＥが配置された枠体の内部にコンクリート又はモルタルで構成される打設材料を充填する。型枠に充填した打設材料が凝結することで、造形部材ＭＥの第１境界面ＢＦ１に接触する第１接合面ＪＦ１と、第２部材１０２に接合される第２接合面ＪＦ２とを有する打設部材ＣＥ（第３部材１０３）が形成される。
【0032】
<打設部材配置工程>
打設部材配置工程Ｓ１５０では、造形部材ＭＥの第１境界面ＢＦ１により形成される第１接合面ＪＦ１が他の構造（第１部材１０１）と接合されるように打設部材（第３部材１０３）を配置する。これにより、３Ｄプリンタを用いた型枠の形成作業によって現場における打設の工数を低減しつつ、規格化が難しい第３部材１０３を含む構造物１００を製造することができる。
打設部材配置工程Ｓ１５０では、造形部材ＭＥの第１境界面ＢＦ１により形成される第１接合面ＪＦ１が他の構造（第１部材１０１）と接合されるように打設部材（第３部材１０３）を配置する。これにより、３Ｄプリンタを用いた型枠の形成作業によって現場における打設の工数を低減しつつ、規格化が難しい第３部材１０３を含む構造物１００を製造することができる。
【0033】
本工程では、打設部材（第３部材１０３）の第１接合面ＪＦ１とは別の第２接合面ＪＦ２がさらに他の構造（第２部材１０２）と接合されるように打設部材を配置する。これにより、工程上のボトルネックの発生を抑制しつつ、第３部材１０３によって２つの部材（第１部材１０１及び第２部材１０２）を連結することができる。第３部材１０３は、例えば接着材料によって第１部材１０１及び第２部材１０２に接合される。
【0034】
ここで、第１接合面ＪＦ１の法線と第２接合面ＪＦ２の法線とは交差する。すなわち、第１接合面ＪＦ１と第２接合面ＪＦ２とは平行ではない。当該製造法によれば、このような規格化が難しい２つの接合面を含む空間に、適切な打設部材を配置することができる。
【0035】
<第２実施形態>
図４は、第２実施形態における構造物の製造方法のフロー図である。当該製造方法は、第１実施形態と同様に、図１のコンクリート、モルタル又はセラミックスで構成される構造物１００を製造するための方法である。
図４は、第２実施形態における構造物の製造方法のフロー図である。当該製造方法は、第１実施形態と同様に、図１のコンクリート、モルタル又はセラミックスで構成される構造物１００を製造するための方法である。
【0036】
当該製造方法は、造形部材設計工程Ｓ２１０と、コード設計工程Ｓ２２０と、造形部材形成工程Ｓ２３０と、打設工程Ｓ２４０と、造形部材接合工程Ｓ２５０とを備える。
【0037】
<造形部材設計工程>
造形部材設計工程Ｓ２１０は、製造する構造物１００の仕様又は周囲環境によって、２つの設計手順のうち少なくとも一方を選択できる。第１設計手順では、他の構造によって画定される空間の形状に基づいて、造形部材の形状を設計する。第１設計手順は、第１実施形態の造形部材設計工程Ｓ１１０と同様のものである。ただし、本実施形態では、造形部材は、打設部材を形成する（打設する）ための型枠の一部を構成するとともに、図１Ａに示される第３部材１０３の一部を構成する。
造形部材設計工程Ｓ２１０は、製造する構造物１００の仕様又は周囲環境によって、２つの設計手順のうち少なくとも一方を選択できる。第１設計手順では、他の構造によって画定される空間の形状に基づいて、造形部材の形状を設計する。第１設計手順は、第１実施形態の造形部材設計工程Ｓ１１０と同様のものである。ただし、本実施形態では、造形部材は、打設部材を形成する（打設する）ための型枠の一部を構成するとともに、図１Ａに示される第３部材１０３の一部を構成する。
【0038】
図５は、第２実施形態における造形部材ＭＥの形状を示す模式図である。図５Ａに示すように、造形部材ＭＥは、コンクリート又はモルタルの打設により形成される打設部材に他の構造との接合面を形成する用途を有する第１境界面ＢＦ１と、第１境界面ＢＦ１とは別の第２境界面ＢＦ２とを含む。本実施形態の第１境界面ＢＦ１は、第１実施形態とは異なり、空間Ｓの第１連結面ＳＦ１に依存しない形状を有する。
【0039】
第２境界面ＢＦ２は、他の構造（第１部材１０１）と接合される。第２境界面ＢＦ２は、空間Ｓの第１連結面ＳＦ１に沿った形状を有する。また、造形部材ＭＥの第１境界面ＢＦ１及び第２境界面ＢＦ２以外の部分の形状も、空間Ｓの形状に合わせて設計される。造形部材ＭＥは、図５Ｂに示すように、板状以外の形状とすることができる。なお、第２境界面ＢＦ２は、平坦面であってもよいし、湾曲面であってもよいし、屈曲面であってもよいし、これらが組み合わせられた複合面であってもよい。
【0040】
本工程では、造形部材ＭＥの外寸を、空間Ｓの造形部材ＭＥが設けられる領域の外寸よりも小さく設計する。これにより、寸法誤差によって造形部材ＭＥが目的の位置に配置できなくなることを回避しつつ、接着材料の充填によって造形部材ＭＥを他の構造と接合することができる。
【0041】
第２設計手順では、構造物の完成図から造形部材又は打設部材で構成する部位を選択し、選択した部位の形状に基づいて造形部材の形状を設計する。具体的には、まず、図１Ａの構造物１００の完成図において、規格化が難しい第３部材１０３を「造形部材と打設部材とで構成する部位」として選択する。その後、第３部材１０３の形状と、造形部材で構成する部位と打設部材で構成する部位との割合等の設計条件とに合わせて造形部材ＭＥの形状を設計する。
【0042】
<コード設計工程>
コード設計工程Ｓ２２０では、造形部材設計工程Ｓ２１０で設計した造形部材ＭＥを造形するために、３Ｄプリンタを制御するコードを設計する。本工程は、第１実施形態のコード設計工程Ｓ１２０と同様のものである。つまり、本工程で設計されるコードは、造形部材を形成するための連続した吐出経路を含む。
コード設計工程Ｓ２２０では、造形部材設計工程Ｓ２１０で設計した造形部材ＭＥを造形するために、３Ｄプリンタを制御するコードを設計する。本工程は、第１実施形態のコード設計工程Ｓ１２０と同様のものである。つまり、本工程で設計されるコードは、造形部材を形成するための連続した吐出経路を含む。
【0043】
なお、造形現場の環境又は条件に合わせて、コードの追加、コードの編集等を後工程で行うことができる。また、造形部材形成工程Ｓ２３０において、造形時にリアルタイムでコード（例えば経路以外の造形速度等の入力情報）の調整が行われてもよい。
【0044】
<造形部材形成工程>
造形部材形成工程Ｓ２３０では、水和反応、重合反応又は焼成を経由して鉱物化する、粉体又はペースト材料である造形材料の３Ｄプリンタからの吐出によって、第１境界面ＢＦ１と、第２境界面ＢＦ２とを含む造形部材ＭＥを形成する。具体的には、コード設計工程Ｓ２２０で設計したコードを３Ｄプリンタに入力し、造形部材ＭＥを形成させる。また、得られた造形部材ＭＥに対し、必要に応じて第１境界面ＢＦ１及び第２境界面ＢＦ２の平滑化を行ってもよい。
造形部材形成工程Ｓ２３０では、水和反応、重合反応又は焼成を経由して鉱物化する、粉体又はペースト材料である造形材料の３Ｄプリンタからの吐出によって、第１境界面ＢＦ１と、第２境界面ＢＦ２とを含む造形部材ＭＥを形成する。具体的には、コード設計工程Ｓ２２０で設計したコードを３Ｄプリンタに入力し、造形部材ＭＥを形成させる。また、得られた造形部材ＭＥに対し、必要に応じて第１境界面ＢＦ１及び第２境界面ＢＦ２の平滑化を行ってもよい。
【0045】
<打設工程>
打設工程Ｓ２４０では、造形部材ＭＥの第１境界面ＢＦ１を利用してコンクリート又はモルタルを打設することで打設部材（第３部材１０３の一部）を形成する。具体的には、造形部材ＭＥの第１境界面ＢＦ１に接触するようにコンクリート又はモルタルを打設することで打設部材ＣＥを形成する。
打設工程Ｓ２４０では、造形部材ＭＥの第１境界面ＢＦ１を利用してコンクリート又はモルタルを打設することで打設部材（第３部材１０３の一部）を形成する。具体的には、造形部材ＭＥの第１境界面ＢＦ１に接触するようにコンクリート又はモルタルを打設することで打設部材ＣＥを形成する。
【0046】
例えば、造形部材ＭＥを筒状の枠体の内部に配置する。次に、造形部材ＭＥが配置された枠体の内部にコンクリート又はモルタルで構成される打設材料を充填する。型枠に充填した打設材料が凝結することで、図５Ｃに示すように、第２部材１０２に接合される第２接合面ＪＦ２を有する打設部材ＣＥ（第３部材１０３の一部）が形成される。打設部材ＣＥは、造形部材ＭＥの第１境界面ＢＦ１に接触した状態で形成される。
【0047】
打設材料の凝結後、第３部材１０３（打設部材ＣＥと造形部材ＭＥとの接合体）を枠体から取り外す。この第３部材１０３では、打設部材ＣＥの第１接合面ＪＦ１（第１境界面ＢＦ１によって形成される面）は、第１境界面ＢＦ１と接合されており、外部に露出しない。一方で、造形部材ＭＥの第２境界面ＢＦ２は、他の構造と接合される面として外部に露出する。
【0048】
図６は、第２実施形態における造形部材ＭＥの形状の別の例を示す模式図である。図６Ａに示されるように、造形部材ＭＥの第１境界面ＢＦ１は、造形部材ＭＥの内部空間ＭＳを画定する内面であってもよい。この場合は、打設部材ＣＥは、造形部材ＭＥの内部空間ＭＳ内に打設される。すなわち、この場合は、造形部材ＭＥがそれ単体で打設部材ＣＥの型枠として機能する。また、図６Ａの例では、打設部材ＣＥは、造形部材ＭＥの内部空間ＭＳに形成されるため、他の部材と接合される接合面（第２接合面ＪＦ２）を有しない（つまり、打設部材ＣＥは、他の部材とは接合されない）。
【0049】
<造形部材接合工程>
造形部材接合工程Ｓ２５０では、第１境界面ＢＦ１が打設部材ＣＥに接触した（接合された）状態で、造形部材ＭＥを他の構造と接合する。具体的には、第２境界面ＢＦ２を他の構造（第１部材１０１）と接合する。接合は、例えば接着材料によって行われる。これにより、３Ｄプリンタを用いた型枠の形成作業によって現場における打設の工数を低減しつつ、規格化が難しい第３部材１０３を含む構造物１００を製造することができる。また、造形部材ＭＥがそのまま第３部材１０３の一部となることで、構造物１００の製造における消費材料及び産業廃棄物の発生量を低減することができる。
造形部材接合工程Ｓ２５０では、第１境界面ＢＦ１が打設部材ＣＥに接触した（接合された）状態で、造形部材ＭＥを他の構造と接合する。具体的には、第２境界面ＢＦ２を他の構造（第１部材１０１）と接合する。接合は、例えば接着材料によって行われる。これにより、３Ｄプリンタを用いた型枠の形成作業によって現場における打設の工数を低減しつつ、規格化が難しい第３部材１０３を含む構造物１００を製造することができる。また、造形部材ＭＥがそのまま第３部材１０３の一部となることで、構造物１００の製造における消費材料及び産業廃棄物の発生量を低減することができる。
【0050】
本工程では、打設部材ＣＥにおいて第１境界面ＢＦ１により形成される第１接合面ＪＦ１とは別の、第２接合面ＪＦ２をさらに他の構造（第２部材１０２）と接合する。具体的には、造形部材ＭＥの第２境界面ＢＦ２を第１部材１０１に接合するとともに、打設部材ＣＥの第２接合面ＪＦ２を第２部材１０２に接合する。これにより、工程上のボトルネックの発生を抑制しつつ、第３部材１０３によって２つの部材（第１部材１０１及び第２部材１０２）を連結することができる。なお、図６Ａのように、打設工程Ｓ２４０で形成される打設部材ＣＥが第２接合面ＪＦ２を有しない場合は、打設部材ＣＥと他の構造との接合は行われない。
【0051】
ここで、第２境界面ＢＦ２の法線と第２接合面ＪＦ２の法線とは交差する。すなわち、第２境界面ＢＦ２と第２接合面ＪＦ２とは平行ではない。当該製造法によれば、このような規格化が難しい２つの接合面を含む空間に、適切な打設部材を配置することができる。
【0052】
<第２実施形態の変形例>
第２実施形態の打設工程Ｓ２４０では、図６Ｂに示されるように、造形部材ＭＥの第１境界面ＢＦ１に接触するように打設用の型枠ＦＷを配置し、型枠ＦＷの内部空間ＦＳ内に打設部材ＣＥを打設してもよい。図６Ｂの例では、型枠ＦＷの外面の少なくとも一部が、造形部材ＭＥの第１境界面ＢＦ１に接触することで、空間Ｓに対する型枠ＦＷの位置決めがされる。型枠ＦＷは、打設部材ＣＥの打設後に除去される。打設部材ＣＥと造形部材ＭＥとの間の空隙は、例えば、接着材料（モルタル又はコンクリート）によって充填される。これにより、打設部材ＣＥが造形部材ＭＥの第１境界面ＢＦ１に接合される。したがって、図６Ｂの例では、造形部材接合工程Ｓ２５０において、第１境界面ＢＦ１が打設部材ＣＥに接触した（接合された）状態で、造形部材ＭＥが他の構造と接合される。
第２実施形態の打設工程Ｓ２４０では、図６Ｂに示されるように、造形部材ＭＥの第１境界面ＢＦ１に接触するように打設用の型枠ＦＷを配置し、型枠ＦＷの内部空間ＦＳ内に打設部材ＣＥを打設してもよい。図６Ｂの例では、型枠ＦＷの外面の少なくとも一部が、造形部材ＭＥの第１境界面ＢＦ１に接触することで、空間Ｓに対する型枠ＦＷの位置決めがされる。型枠ＦＷは、打設部材ＣＥの打設後に除去される。打設部材ＣＥと造形部材ＭＥとの間の空隙は、例えば、接着材料（モルタル又はコンクリート）によって充填される。これにより、打設部材ＣＥが造形部材ＭＥの第１境界面ＢＦ１に接合される。したがって、図６Ｂの例では、造形部材接合工程Ｓ２５０において、第１境界面ＢＦ１が打設部材ＣＥに接触した（接合された）状態で、造形部材ＭＥが他の構造と接合される。
【0053】
図６Ｂの型枠ＦＷは、造形部材ＭＥと同様に、造形材料の３Ｄプリンタからの吐出によって形成された造形型枠であってもよい。この場合は、型枠ＦＷは、打設部材ＣＥの打設後に除去されず、そのまま構造の一部として使用される。型枠ＦＷが造形型枠である場合は、造形部材ＭＥの第１境界面ＢＦ１に打設部材ＣＥは接触せず、代わりに造形型枠が接触する。そのため、この場合は、造形部材接合工程Ｓ２５０において、第１境界面ＢＦ１が型枠ＦＷ（造形型枠）に接触した（接合された）状態で、造形部材ＭＥが他の構造と接合される。
【0054】
また、造形部材形成工程Ｓ２３０と打設工程Ｓ２４０とは、繰り返し行われてもよい。例えば、図５Ａ、図６Ａ、図６Ｂ等に示される造形部材ＭＥと、これに対応する打設部材ＣＥとの組を互いに連結されるように連続することで、空間Sに対応する第３部材１０３を形成してもよい。この場合は、先に形成された造形部材ＭＥ又は打設部材ＣＥの外面を利用して、新たな造形部材ＭＥが形成され、さらに、新たな造形部材ＭＥの第１境界面ＢＦ１を利用して、新たな打設部材ＣＥが形成される。
【0055】
<第３実施形態>
図７は、第３実施形態における構造物の製造方法のフロー図である。当該製造方法は、第１実施形態と同様に、図１のコンクリート、モルタル又はセラミックスで構成される構造物１００を製造するための方法である。
図７は、第３実施形態における構造物の製造方法のフロー図である。当該製造方法は、第１実施形態と同様に、図１のコンクリート、モルタル又はセラミックスで構成される構造物１００を製造するための方法である。
【0056】
当該製造方法は、造形部材設計工程Ｓ３１０と、コード設計工程Ｓ３２０と、造形部材形成工程Ｓ３３０と、造形部材接合工程Ｓ３４０とを備える。
【0057】
<造形部材設計工程>
造形部材設計工程Ｓ３１０は、製造する構造物１００の仕様又は周囲環境によって、２つの設計手順のうち少なくとも一方を選択できる。第１設計手順では、他の構造によって画定される空間の形状に基づいて、造形部材の形状を設計する。第１設計手順は、第１実施形態の造形部材設計工程Ｓ１１０と同じである。ただし、本実施形態では、造形部材は、図１Ａに示される第３部材１０３全体を構成する。
造形部材設計工程Ｓ３１０は、製造する構造物１００の仕様又は周囲環境によって、２つの設計手順のうち少なくとも一方を選択できる。第１設計手順では、他の構造によって画定される空間の形状に基づいて、造形部材の形状を設計する。第１設計手順は、第１実施形態の造形部材設計工程Ｓ１１０と同じである。ただし、本実施形態では、造形部材は、図１Ａに示される第３部材１０３全体を構成する。
【0058】
図８は、第３実施形態における造形部材ＭＥの形状を示す模式図である。図８Ａに示すように、造形部材ＭＥは、自身が他の構造と接合される用途を有する第１境界面ＢＦ１と、第１境界面ＢＦ１とは別の第２境界面ＢＦ２とを含む。本実施形態の第１境界面ＢＦ１は、空間Ｓの第１連結面ＳＦ１に沿った形状を有し、第２境界面ＢＦ２は、空間Ｓの第２連結面ＳＦ２に沿った形状を有する。
【0059】
第１境界面ＢＦ１は、他の構造（第１部材１０１）と接合される。第２境界面ＢＦ２も、他の構造（第２部材１０２）と接合される。また、造形部材ＭＥの第１境界面ＢＦ１及び第２境界面ＢＦ２以外の部分の形状も、空間Ｓの形状に合わせて設計される。本工程では、造形部材ＭＥの外寸を、空間Ｓの造形部材ＭＥが設けられる領域の外寸よりも小さく設計する。
【0060】
第２設計手順では、構造物の完成図から造形部材で構成する部位を選択し、選択した部位の形状に基づいて造形部材の形状を設計する。具体的には、まず、図１Ａの構造物１００の完成図において、規格化が難しい第３部材１０３を「造形部材で構成する部位」として選択する。その後、第３部材１０３の形状に合わせて造形部材ＭＥの形状を設計する。
【0061】
<コード設計工程>
コード設計工程Ｓ３２０では、造形部材設計工程Ｓ３１０で設計した造形部材ＭＥを造形するために、３Ｄプリンタを制御するコードを設計する。本工程は、第１実施形態のコード設計工程Ｓ１２０と同じである。
コード設計工程Ｓ３２０では、造形部材設計工程Ｓ３１０で設計した造形部材ＭＥを造形するために、３Ｄプリンタを制御するコードを設計する。本工程は、第１実施形態のコード設計工程Ｓ１２０と同じである。
【0062】
なお、造形現場の環境又は条件に合わせて、コードの追加、コードの編集等を後工程で行うことができる。また、造形部材形成工程Ｓ３３０において、造形時にリアルタイムでコード（例えば経路以外の造形速度等の入力情報）の調整が行われてもよい。
【0063】
<造形部材形成工程>
造形部材形成工程Ｓ３３０では、水和反応、重合反応又は焼成を経由して鉱物化する、粉体又はペースト材料である造形材料の３Ｄプリンタからの吐出によって第１境界面ＢＦ１と第２境界面ＢＦ２とを含む造形部材ＭＥを形成する。具体的には、コード設計工程Ｓ３２０で設計したコードを３Ｄプリンタに入力し、造形部材ＭＥを形成させる。また、得られた造形部材ＭＥに対し、必要に応じて第１境界面ＢＦ１及び第２境界面ＢＦ２の平滑化を行ってもよい。
造形部材形成工程Ｓ３３０では、水和反応、重合反応又は焼成を経由して鉱物化する、粉体又はペースト材料である造形材料の３Ｄプリンタからの吐出によって第１境界面ＢＦ１と第２境界面ＢＦ２とを含む造形部材ＭＥを形成する。具体的には、コード設計工程Ｓ３２０で設計したコードを３Ｄプリンタに入力し、造形部材ＭＥを形成させる。また、得られた造形部材ＭＥに対し、必要に応じて第１境界面ＢＦ１及び第２境界面ＢＦ２の平滑化を行ってもよい。
【0064】
造形部材ＭＥの造形は、第３部材１０３を配置する空間Ｓで直接行われてもよい。すなわち、造形材料を空間Ｓに直接吐出及び積層してもよい。また、造形部材ＭＥは、空間Ｓの外で造形された後に、空間Ｓに設置されてもよい。
【0065】
<造形部材接合工程>
造形部材接合工程Ｓ２５０では、造形部材ＭＥ（第３部材１０３）の第１境界面ＢＦ１を他の構造（第１部材１０１）と接合する。接合は、例えば接着材料によって行われる。これにより、型枠の形成作業が省略できるため、現場工数を低減しつつ、規格化が難しい第３部材１０３を含む構造物１００を製造することができる。また、第３部材１０３が造形によって直接形成されるため、産業廃棄物の発生量を低減できる。
造形部材接合工程Ｓ２５０では、造形部材ＭＥ（第３部材１０３）の第１境界面ＢＦ１を他の構造（第１部材１０１）と接合する。接合は、例えば接着材料によって行われる。これにより、型枠の形成作業が省略できるため、現場工数を低減しつつ、規格化が難しい第３部材１０３を含む構造物１００を製造することができる。また、第３部材１０３が造形によって直接形成されるため、産業廃棄物の発生量を低減できる。
【0066】
本工程では、第２境界面ＢＦ２をさらに他の構造（第２部材１０２）と接合する。具体的には、図８Ｂに示すように、第３部材１０３の第１境界面ＢＦ１を第１部材１０１に接合するとともに、第３部材１０３の第２境界面ＢＦ２を第２部材１０２に接合する。これにより、工程上のボトルネックの発生を抑制しつつ、第３部材１０３によって２つの部材（第１部材１０１及び第２部材１０２）を連結することができる。
【0067】
ここで、第１境界面ＢＦ１の法線と第２境界面ＢＦ２の法線とは交差する。すなわち、第１境界面ＢＦ１と第２境界面ＢＦ２とは平行ではない。当該製造法によれば、このような規格化が難しい２つの接合面を含む空間に、適切な打設部材を配置することができる。
【0068】
４．作用
本実施形態の作用をまとめると、次の通りとなる。すなわち、規格化が難しい部位の一部を造形部材で構成し、残りの部分をこの造形部材を型枠として用いた打設によって形成することができる。そのため、形状精度を維持しつつ、現場での作業工数を低減できる。その結果、工程上のボトルネックの発生が抑制される。
本実施形態の作用をまとめると、次の通りとなる。すなわち、規格化が難しい部位の一部を造形部材で構成し、残りの部分をこの造形部材を型枠として用いた打設によって形成することができる。そのため、形状精度を維持しつつ、現場での作業工数を低減できる。その結果、工程上のボトルネックの発生が抑制される。
【0069】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されることなく、その発明の技術的思想を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【0070】
５．その他
１つの構造物１００に対し、複数の造形部材が形成及び使用されてもよい。
１つの構造物１００に対し、複数の造形部材が形成及び使用されてもよい。
【0071】
次に記載の各態様で提供されてもよい。
【0072】
（１）構造物の製造方法であって、水和反応、重合反応又は焼成を経由して鉱物化する、粉体又はペースト材料である造形材料の３Ｄプリンタからの吐出によって、第１境界面と、前記第１境界面とは別の第２境界面とを含む造形部材を形成する造形部材形成工程と、前記造形部材の前記第１境界面を利用してコンクリート又はモルタルを打設することで打設部材を形成する打設工程と、前記造形部材の前記第２境界面を他の構造と接合する造形部材接合工程と、を備える、構造物の製造方法。
【0073】
（２）上記（１）に記載の構造物の製造方法において、前記打設工程では、前記造形部材の前記第１境界面に接触するようにコンクリート又はモルタルを打設することで前記打設部材を形成し、前記造形部材接合工程では、前記第１境界面が前記打設部材に接触した状態で、前記造形部材の前記第２境界面を他の構造と接合する、構造物の製造方法。
【0074】
（３）上記（１）又は（２）に記載の構造物の製造方法において、前記造形部材接合工程では、前記打設部材において前記第１境界面により形成される第１接合面とは別の、第２接合面をさらに他の構造と接合する、構造物の製造方法。
【0075】
（４）上記（３）に記載の構造物の製造方法において、前記第２境界面の法線と前記第２接合面の法線とは交差する、構造物の製造方法。
【0076】
（５）上記（１）から（４）のいずれか１つに記載の構造物の製造方法において、他の構造によって画定される空間の形状に基づいて、前記造形部材の形状を設計する造形部材設計工程をさらに備える、構造物の製造方法。
【0077】
（６）上記（５）に記載の構造物の製造方法において、前記造形部材設計工程では、前記造形部材の外寸を、前記造形部材が配置される領域の外寸よりも小さく設計する、構造物の製造方法。
【0078】
（７）上記（１）から（６）のいずれか１つに記載の構造物の製造方法において、構造物の完成図から前記造形部材又は前記打設部材で構成する部位を選択し、選択した部位の形状に基づいて前記造形部材の形状を設計する造形部材設計工程をさらに備える、構造物の製造方法。
【0079】
（８）上記（１）から（７）のいずれか１つに記載の構造物の製造方法において、前記３Ｄプリンタを制御するコードを設計するコード設計工程をさらに備え、前記コードは、前記造形部材を形成するための連続した吐出経路を含む、構造物の製造方法。
もちろん、この限りではない。
もちろん、この限りではない。
【0080】
最後に、本開示に係る種々の実施形態を説明したが、これらは、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。当該新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。当該実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【0081】
１００ ：構造物
１０１ ：第１部材
１０２ ：第２部材
１０３ ：第３部材
ＢＦ１ ：第１境界面
ＢＦ２ ：第２境界面
ＣＥ ：打設部材
ＪＦ１ ：第１接合面
ＪＦ２ ：第２接合面
ＭＥ ：造形部材
Ｒ ：吐出経路
Ｓ ：空間
ＳＦ１ ：第１連結面
ＳＦ２ ：第２連結面
１０１ ：第１部材
１０２ ：第２部材
１０３ ：第３部材
ＢＦ１ ：第１境界面
ＢＦ２ ：第２境界面
ＣＥ ：打設部材
ＪＦ１ ：第１接合面
ＪＦ２ ：第２接合面
ＭＥ ：造形部材
Ｒ ：吐出経路
Ｓ ：空間
ＳＦ１ ：第１連結面
ＳＦ２ ：第２連結面
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】