GS E&Cにおける建築用スケールモデルの3Dプリント

顧客プロファイル

1969年に設立されたGS E&Cは、韓国を代表する「ビッグ5」建設会社の一つです。同社は、建築、住宅、土木、プラントなど建設業界全般にわたって事業を展開しており、国土交通省の建設能力評価において常に上位にランクインしています。 現在、アジア、中東、ヨーロッパをはじめとする世界各地で大規模プロジェクトを成功裏に遂行することで、グローバルなEPC（エンジニアリング、調達、建設）企業としての地位を確固たるものにしています。

課題

建設プロジェクトを推進する上で、コミュニケーションと連携は最も重要な要素です。これは、建設業界において、設計から施工に至るまでのあらゆる段階で、さまざまな専門分野のステークホルダーが密接に連携して作業を行うためです。

従来、建設業界におけるコミュニケーションとコラボレーションの主な手段は2D図面でしたが、最近ではデジタルベースの3D設計が、詳細を3次元で確認するための優れた手法となっています。

しかし、それが100％完璧というわけではありません。3D設計モデルだけを使って、設計変更時に発生するエラーや建物内の複雑な干渉を完璧に確認することは、事実上不可能です。 その補助手段として、GS E&Cは施工前の縮尺モデルを作成し、3Dモデルでは見落としがちな構造上の干渉や施工上の課題を特定しています。例えば、コンクリート型枠の設置時に生じる干渉や、安全な施工を確保する方法などを、モデルを通じて早期に特定し、設計に反映させることで、プロセスの改善を図っています。

縮尺モデルを用いた事前検討の必要性がより顕著になり、成果物への需要が高まるにつれ、GS E&Cのフューチャー・テクノロジー・インスティテュート／BIMチーム（以下、GS E&C）は、3Dプリント環境の高度化が必要であると認識しました。 従来使用されていた小型3Dプリンターは、印刷サイズに制限があったため、大型の建築模型を製作する上で様々な点で非効率でした。例えば、構造物を複数のパーツに分けて印刷・組み立てる作業には時間がかかり、労力もかかる上、精度や表面品質の低下といった問題も生じていました。

解決策

GS E&Cは、明確な目標を掲げて3Dプリンターの導入を検討しました。課題は単純明快でした。それは、出力サイズが大きく、信頼性の高い機械を見つけることでした。 GS E&Cは、出力品質だけでなく、装置の稼働時間、メンテナンス、技術サポートを含む長期的な運用安定性も考慮しました。その結果、2024年1月、StratasysのFDMシステムの中で最大のビルドチャンバーを備えた産業用3Dプリンター「F770」が導入されました。

F770の技術的特徴も、GS E&Cの用途にぴったりでした。この3Dプリンターは、完全に密閉された加熱式ビルドチャンバーを備えており、プリントの反りや歪みを最小限に抑え、完了までに数日かかる大規模なプリント作業でも安定した品質を確保できます。 ABS-M30やASAといった耐久性に優れた熱可塑性樹脂は、建築模型の印刷に最適でした。また、GS E&Cは、3Dモデルの印刷を容易にする「GrabCAD Print」ソフトウェアを活用した効率的なワークフローにより、既存のスケールモデル制作プロセスを改善しました。

影響

Stratasys F770の導入以来、GS E&Cはいくつかの分野で大きなメリットを実感しています。まず、プロジェクトの設計検討における協業の効率が大幅に向上しました。

その好例が、都心の中心部で建設中の高層複合用途プロジェクトです。このプロジェクトには3つの大きな課題がありました。第一に、地下8階、地上37階という規模であること、第二に、敷地が都市部の限られたエリアにあること、そして最後に、トップダウン工法を採用しなければならなかったことです。 このため、3Dモデルだけでは、複雑な施工順序、車両の通行計画、資材の積み置き場所などの検討が困難でした。 

GS E&Cは、F770を用いて地下階から地上8階までの構造物の縮小模型を作成しました。また、ダンプトラック、コンクリートポンプ車、タワークレーンの模型も印刷し、実際の車両の移動ルートや資材配置計画をシミュレーションしました。 これにより、現場、本社、下請け各社は、トップダウン工法の鍵となる「階ごとの鉄骨設置順序」や「土留め壁の撤去時期」といった複雑な情報を直感的に理解し、共有することが可能になりました。その結果、設計変更の回数が減少し、工程上の衝突リスクを未然に軽減することができました。 

一方、モジュール式木造住宅を手掛ける子会社のXiGEISTも、顧客とのコミュニケーションにおいて縮尺模型を積極的に活用しています。XiGEISTは、外観を提示するだけでなく、顧客が住宅の内部レイアウトを直接確認し、家具の配置を計画できるようなオーダーメイドの模型を提供しています。 さらに、GS E&Cは、F770を用いて未来技術研究所が開発中の技術のプロトタイプを印刷しています。例えば、屋上緑化や室内照明の実験用プロトタイプを印刷し、その性能を実証しています。

結論

GS E&Cは、3Dプリンティング技術を通じて、建設分野における小規模模型の活用に向けた新たな方向性を提示しています。GS E&Cは、実際のプロジェクトにおいて、より徹底した設計レビューの有効性や関係者間のコミュニケーション強化などのメリットを実証し、コミュニケーションの効率化を図りながらプロジェクトリスクの低減に成功しました。 その結果、F770を用いて作成された建築模型は、設計や施工からクライアントへのプレゼンテーションに至るまでの全プロセスで活用されるようになり、GS E&Cの競争力を強化する重要なツールとなりつつあります。 現在、この技術は主に未来技術研究所のBIMチームによって運用されていますが、成功事例が増加していることを受け、将来的には他の事業部門へも3Dプリンティングの適用を拡大する計画です。