Development of cementitious materials for 3D construction printers and establishment of printing methods

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 21K04344
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 23010:Building structures and materials-related
• Research Institution: Meijo University
• Principal Investigator: TERANISHI Kohji 名城大学, 理工学部, 教授 (30340293)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 3Dプリンター / モルタル / セメント系材料 / 繊維 / レオロジー / チクソトロピー / 静的降伏応力 / 回転粘度計

Outline of Final Research Achievements

In this study, a rational evaluation method for thixotropic properties of cementitious materials was first established. Next, a 3D printing mortar was developed that simultaneously satisfies extrudability, buildability and blockage resistance by effectively imparting thixotropy. Extrusion and lamination tests were then conducted using a 3D printer, and its performance was confirmed. In addition, the way was paved for the development of a rapid-hardening mortar for 3D printing. Furthermore, a printing method that minimizes the reduction of interlayer bond strength and durability of the 3D-printed mortar laminates was identified.

Free Research Field

工学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

建設用3Dプリンターのためのモルタルを、その要求性能と照らし合わせながら、レオロジーに基づき理論的に開発した点に学術的意義がある。また、建設3Dプリンティングのための材料は、これまでも3Dプリンターメーカーにより独自に開発されてきたが、その構成材料や調合は非公開であった。このような状況下において、本研究の成果が公開され、だれもが汎用の3Dプリンティング用モルタルを使用できるようになったことで、建設3Dプリンティングの今後の普及に弾みがつくことが期待される。