3Dプリンターでのコンクリート押出しに、AKO 空圧式ピンチバルブ VMP シリーズを使用

AKOでは、ロボット型3Dプリンターを使ったコンクリート押出成形のための、空圧式ピンチバルブを提供しています。VMPシリーズ (呼び径 DN25) のこのバルブには、耐摩耗性に優れたスリーブを搭載しており、長期間にわたって安定した動作を保証します。さらにピンチバルブには安全回路を設置し、圧縮空気の供給が停止した際にはバルブが閉じたままに維持されます。

AKO空圧式ピンチバルブを組み込んだロボット型3Dプリンターに用いられるのは、0.3 mm～1 mmの添加剤が加えられた高性能コンクリートです。そのため研磨力が高い材料にも耐えうる、高性能天然ゴム製で耐摩耗性に優れたバルブスリーブが採用されました。

世界初のロボット型コンクリート押出成形用3Dプリンターは、およそ2年間の開発期間を経て、2018年末に市場投入される見込みです。市場投入後は、AKO空圧式ピンチバルブもその一部となる建設用プリンティングロボットを使って、さまざまなコンクリート部材が現場で製造されることになります。小さなコンクリート部材のプレキャスト化から外壁の被覆材まで、現場の指示で製造することが可能になります。

人間と同じ高さで、ガントリークレーン状のコンポーネントに6軸アームが設置されている3Dプリンティングロボットは、指定のタスクを柔軟かつスピーディにこなします。コンクリートは振り子運動で噴射ノズル (直径約10 mm) から指定の寸法に押し出され、層を重ねながら設定した形状になる、あるいは立体的な造形を「プリント」することができます。取り付けられているAKOのVMPシリーズ空圧式ピンチバルブは噴射ノズルの前で動作して定量排出を助けるとともに、高性能コンクリートの遮断と排出を正確に制御します。内部のスリーブは耐摩耗性に優れているため、添加剤が混ざったコンクリートの摩擦にピンチバルブが影響を受けることはありません。

類似の環境でバルブをご利用の皆さまへ
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最初のテストでは、空圧式シリンダーを搭載したバルブが使われました。そこでは装置内で発生するかもしれない過圧状態について、損傷を与えず安全に圧力を逃がせる確実な方法が無かったため、計画に安全上の懸念が生じました。過圧状態で空圧式シリンダーが制御不能になる恐れがあったことがその理由です。

さまざまな代替品を熟考した結果、最終的に選ばれたのが、現在使用されているAKO VMPシリーズ空圧式ピンチバルブです。ピンチバルブから圧縮空気を排出することで装置の稼働を妨げずに過剰な圧力を逃がすことができるため、コンポーネントがダメージを受けたり使用不能になる恐れがなくなります。一定の差圧に達するとピンチバルブが自然と開き始めるようになっているため、危険なレベルまで上昇した圧力は自動的にピンチバルブから逃がすことが可能なのです。もう一つのメリットは、空圧式ピンチバルブを取り付けたことによる軽量化です。これまでの制御弁は総重量が40 kgを超えるような代物でしたが、VMP空圧式ピンチバルブならわずか500 gです。この分野において、メーカーは実に98％以上の軽量化を果たせたことになります。
プロジェクトの研究開発エンジニアの話：

  「導入した空圧式ピンチバルブには非常に満足しています。特に印象的なことは、AKO製品の幅広さです。今後さらに大きなバルブが必要になっても、プロセスが拡張可能であると知ることができて良かったです。」