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Development of Innovative Production Systems for Constructed Emergency Housing That Can be Built Immediately After a Disaster

Research Project

Project/Area Number 23K26279
Project/Area Number (Other) 23H01585 (2023)
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Allocation TypeMulti-year Fund (2024)
Single-year Grants (2023)
Section一般
Review Section Basic Section 23030:Architectural planning and city planning-related
Research InstitutionKokushikan University

Principal Investigator

位田 達哉  国士舘大学, 理工学部, 准教授 (40434279)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 梅津 信二郎  早稲田大学, 理工学術院, 教授 (70373032)
高口 洋人  早稲田大学, 理工学術院, 教授 (90318775)
宮津 裕次  東京理科大学, 創域理工学部建築学科, 准教授 (70547091)
脇田 健裕  早稲田大学, 理工学術院, 客員主任研究員(研究院客員准教授) (10469025)
Project Period (FY) 2023-04-01 – 2026-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2024)
Budget Amount *help
¥19,370,000 (Direct Cost: ¥14,900,000、Indirect Cost: ¥4,470,000)
Fiscal Year 2025: ¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2023: ¥13,520,000 (Direct Cost: ¥10,400,000、Indirect Cost: ¥3,120,000)
Keywords3Dプリンタ / 3Dスキャナ / 建設型応急住宅 / ICT施工 / パラメトリック解析 / 生物模倣 / 木質フィラメント / FDM
Outline of Research at the Start

我が国において地震災害の脅威は免れず,被災後の建築資材不足が問題となる。災害復旧においてはその初動が重要であるにも関わらず,被災直後には建築資材の不足が生じ,建設型応急住宅の着工は後回しにせざるを得ない。
本研究では,被災によって発生した住宅系の災害廃棄物を用い,被災後速やかに構築できる緊急シェルターとしての建設型応急住宅を提案する。

Outline of Annual Research Achievements

我が国において地震災害の脅威を免れずことはできず,被災後の建築資材不足は大きな問題のひとつとなる。災害復旧においては,その初動が重要であるにも関わらず,被災直後には建築資材の不足が生じてしまうことなどから,建設型応急住宅の着工は後回しにせざるを得ない。本研究では,被災によって発生した住宅系の災害廃棄物を用い,被災後速やかに構築できる緊急仮設シェルターとしての建設型応急住宅を提案する。研究初年度である2023年度は,下記の2項目について検討した。
1.3Dスキャナと3Dプリンタを活用した不定形な自然素材の接合方法の検討
災害廃棄物の素材・形状に着目し,これらの接合方法を検討するため,不定形な線材同士を(1)3Dスキャン(2)点群をメッシュデータとした接合部の形成(3)接合部の3Dプリントおよび接合の3段階で検討した。その結果,可変的な接合だけでなく解体も可能な試作品ができた。
2.災害廃棄物を混合した再生フィラメントの製造
仕口・継手ユニットは,樹脂フィラメントに被災地で調達可能な廃材を混入し,地産地消の資材で極力賄えるような計画としている。3Dプリント用のフィラメントは、構成材料の比率を変えることによって機械的特性の調整が可能である。今回、市販のフィラメント製造器を改造して廃木材の粉体を混ぜた再生フィラメントを製造するため,熱可塑性樹脂をバインダーとして,その一部を廃材粉末で置換した再生フィラメントを試作した。このフィラメントを用い,現時点では,一般に普及しているフィラメントを用いるFFF(Fused Filament Fabrication)方式で20%,ペレットを用いるFGF(Fused Granulate Fabrication)方式で30%の木粉を樹脂から置換した3Dプリント生成物を印刷することができた。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

3Dスキャナと3Dプリンタを用いた非定型な部材同士の接合を可能とする技術に目処は立った。ただし,発生しうる災害廃棄物を想定したケーススタディまでは至っておらず,継続した検討が必要である。また,再生フィラメントの製造については,まだまだ改善の余地があり,力学的性質を保持したうえで,最適な災害廃棄物の置換率を定めるまでに至っていない。これらの検討は2023年度で終える予定であったが,予想外にパラメータが多くあり,2024年度にも継続して実施する方針とし,2024年度の研究計画と並行して進める。

Strategy for Future Research Activity

2023年度の取り組みから,3Dスキャナと3Dプリンタを用いた部材接続の方法について検討を深めることができた。また,3Dプリンタを用いた廃材プリント技術に見通しを立てることができた。
2024年度は,これらの建築構造的な特性を明らかにするため,接続部位の強度特性を実験的に調査するとともに,パラメトリックな接続方法についての検討を進める。また,2023年度の研究で課題となった設計パラメータや災害廃棄物の置換率に関する追加研究も並行しておこなう。
最終年度となる2025年度は,材料・構造的な検討を踏まえた試験施工および環境評価によって,本研究で提案する建設型応急住宅の実用可能性を明らかにする。

Report

(1 results)
  • 2023 Annual Research Report
  • Research Products

    (7 results)

All 2024 2023 Other

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results) Presentation (5 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] 自然に還る素材を用いた建材導入の課題および事例2023

    • Author(s)
      位田達哉
    • Journal Title

      材料の科学と工学

      Volume: 60 Pages: 15-18

    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 3D Printed Joining System Inspired by Traditional Japanese Wooden Joinery for ISRU2024

    • Author(s)
      Yusuke Hozumi, Takehiro Wakita, Ayato Doki, Hiroto Takaguchi, Tatsuya Inden, Shinjiro Umezu, Yuji Miyazu
    • Organizer
      The 10th International Conference on Construction Engineering and Project Management (ICCEPM 2024)
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 3Dスキャンと3Dプリントを活用した不定形な自然素材の接合2024

    • Author(s)
      穂積佑亮, 銅木彩人, 宮津裕次, 位田達哉, 脇田健裕, 高口洋人
    • Organizer
      日本建築学会大会学術講演梗概集(関東)
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] 3Dプリンタを用いた木粉・PLA樹脂複合材の製造方法に関する研究2024

    • Author(s)
      野崎大和, 位田達哉, 梅津信二郎, 高口洋人, 宮津裕次, 脇田健裕, 穂積佑亮, 銅木彩人
    • Organizer
      日本建築学会大会学術講演梗概集(関東)
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] Wood Filament Production and Mechanical Properties by FDM/FFF Method 3D Printer2024

    • Author(s)
      AKIMOTO Marina, INDEN Tatsuya
    • Organizer
      The 10th International Conference on Functional Materials and Applications (ICFMA2023)
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Mechanical Properties of Wood-Plastic Composites Produced by FDM/FGF Method 3D Printer2024

    • Author(s)
      KOBA Kota, INDEN Tatsuya
    • Organizer
      The 10th International Conference on Functional Materials and Applications (ICFMA2023)
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Remarks] 国士舘大学 位田達哉研究室

    • URL

      https://kokushikan-arch.net/indenlab

    • Related Report
      2023 Annual Research Report

URL: 

Published: 2023-04-18   Modified: 2024-12-25  

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