複雑形状GRC製造における自動吹付工法と形状変化する型枠の開発

ユーザ入力に基づいて自動で吹付を行うロボットアーム
型枠は動的に制御可能で、吹付部は自動吹付用にカスタム設計・製作されています。複雑曲面を持つGFRCパネルの効率的な生産を可能にします。

自動吹付ロボットのモーター、減速機、ギア類および取り付け金物を含む構成要素を用いたシステムの構築を計画している。現在は材料の準備と並行して、組立作業およびモーターと角度センサーを制御するプログラムの開発を進める予定である。

自動制御型枠について、各種部材を用いた構造および制御システムの構築を計画している。現在は材料の準備と並行して、リニアアクチュエーターおよびセンサーの制御プログラムの開発を進める予定であり、あわせてGFRPの太さに関する性能検証も行う計画である。

目標形状からアクチュエーターの変位を算出するGrasshopper（GH）プログラムはすでに作成済みである。今後は、実際のアクチュエーターを用いてGHの出力を検証し、物理装置に対する制御方法の検討と調整を行う予定です。

吹付ガンの位置・姿勢データからGFRCパネルの厚み分布を推定するシミュレータ。大規模パネルの厚み分布を高速かつ高精度に推定します。

吹付経路の自動生成システム。入力形状から吹付経路を自動で設計し、厚み誤差とばらつきを最小化するよう吹付パラメータを最適化します。

コンクリート吹き付け型枠のために、物理モデルによるABAGサーフェス構造の実験を行っています。
Auxetic Bending-Active Gridshell (ABAG) は、拡張と曲げによって、従来の四辺形グリッドの限界を超えた滑らかで適応性の高い曲面を形成します。

センシング技術を用いて工場での吹付作業データを取得し、任意の曲面形状から吹付ガンの軌道や吹付距離、速度などを自動設計する吹付けシミュレーションプログラムをRhinocerosとGrasshopperにより作成します。

GRCは鉄筋を使用しないため、PCなどの他材料に対して複雑形状の製造における優位性があります。しかし、膨大なコストや型枠廃棄物、製造の担い手不足など課題が多くあります。

複雑形状GRC（Glassfiber Reinforced Cement）における低コストかつ持続可能な工法の確立を目的としたプロジェクトです。設計形状に合わせて自動で吹付を行う機器システムとフレキシブルに変形する型枠の開発を目指しています。（旭ビルウォール株式会社共同研究）