次世代インフラの形成：構造物イノベーションが切り開く新たな地平
2024.03.26
現代社会の基盤となる建築物やインフラ等の構造物は、技術革新により急速に進化しています。
より持続可能で、効率的で、レジリエンスのある構造物の開発に目を向けています。
この記事では、構造物イノベーションの最前線で活躍する事例を紹介し、その経緯と今後のインフラ企業に与える影響を探ります。
スマート材料の利用
スマート材料は、温度、光、力、電磁気などの外部刺激に反応して形状、性質、機能などが変わる素材です。様々な分野で応用されることが期待されており、研究開発が活発に進められています。
スマート材料の事例：電気を使用しない冷却システム
スタンフォード大学の研究チームは、スマート材料を用いて、電気を使用せずに冷却する新しいシステムを開発しました。
このシステムは、スマート材料として太陽光の約97%を反射し、同時に表面の熱エネルギーを大気中に放出できる特殊な光学フイルムを用いて、建物の屋根に設置されたパネルを通じて余分な熱を大気中に放出します。
このプロセスにより、周囲の空気温度よりも低い温度で流体を冷却することが可能になります。この流体を用いてエネルギー効率の高い冷却ソリューションを提供します。
この技術を構造物に応用することでエネルギー効率が高い建築が可能になります。
例えば、ビルの屋根にこのシステムを組み込むことで、太陽光を反射し、同時に建物内の熱を大気中に放出することが可能になります。
これにより、建物の冷却システムにかかる電力消費を減らし、夏場の冷房負荷を軽減することが可能です。
3Dプリンティング技術の進化
3Dプリンティング技術は、カスタマイズされた形状や複雑な構造物の迅速なプロトタイピングを可能にしました。
さらに、この技術は建設コストを削減し、建設廃材を最小限に抑えることで環境への影響も低減します。
一部の企業は、地元供給の砂を原料とする生態学的に持続可能な建材を用いた3Dプリント住宅を開発しています。
3Dプリンティング技術の事例：砂を利用した持続可能な3Dプリント建設
砂を利用した3Dプリント建設は、持続可能な建築材料の革新的な利用方法です。
Sandhelden社は、地元供給の砂と持続可能なバインダーを使用して3Dプリントされた製品を製造しているスタートアップです。
現在は主に衛生設備に焦点を当てていますが、家屋建築用のモジュールも開発しており、建設産業のプロセスを再定義することに協力しています。
今後5年間で、建設産業における3Dプリントされたコンポーネントのリーディングカンパニーになることを目指しています。
Sandhelden社の3Dプリント技術は、砂漠地帯での資源の有効活用はもちろん、建築コストの削減や建設プロセスの高速化にも寄与する可能性があります。
また、砂を基材とした3Dプリント技術は、建築物のカスタマイズ性を高め、設計の柔軟性を提供します。
このような革新的な取り組みは、建築界におけるサステナビリティと効率性の向上に貢献することが期待されています。
デジタルツインの活用
デジタルツインは、現実世界の建築物やインフラ等の構造物をデジタルで正確に複製したモデルを用いて、現実世界の構造物の改善等につなげます。
この技術は、物理的なオブジェクトの性能をリアルタイムで監視し、シミュレーションを通じて将来の挙動を予測することができます。
メンテナンスのスケジューリング、運用コストの削減、リスク管理など、多岐にわたる利点があります。
デジタルツイン技術の事例：バーチャル・シンガポール
シンガポールは、持続可能な都市開発と先進的なテクノロジーの活用で知られる都市です。その中でも、バーチャル・シンガポールは都市計画とデジタルツインの融合によって注目を集めています。
バーチャル・シンガポールは、実際の都市環境をデジタルで再現した3Dモデルです。
このモデルは、シンガポール全体の地形、建物、道路、緑地などの詳細な情報をリアルタイムで収集し、可視化します。
このデジタルツインは、都市の変化や課題を理解し、効果的な都市計画や施策の立案に役立ちます。
バーチャル・シンガポールの利用は多岐にわたります。
例えば、都市の交通システムの最適化や新しい建築物の設計に活用されます。
また、災害時の避難計画や環境保護活動にも役立ちます。
さらに、デジタルツインは市民参加型の都市開発にも活用され、市民が都市の未来に参加する機会を提供します。
バーチャル・シンガポールの導入により、都市計画の透明性と効率性が向上し、持続可能な都市開発の推進に貢献しています。
この取り組みは、シンガポールが未来に向けて持続可能な都市を築くための先駆的な取り組みの一環として位置付けられています。
まとめ
構造物のイノベーションは、持続可能性、効率性、レジリエンスを中心に展開しています。これらの技術革新は、インフラ企業に新たなビジネス機会を提供し、より良い未来を築くための基盤を形成しています。今後も、構造物のイノベーションは私たちの生活や社会に不可欠な役割を果たし続けるでしょう。
