知名營造公司大林組於5月發表，已研發出一款以碳鋼為材料的金屬3D列印機，可用來製作形狀複雜的結構體。這種金屬3D列印機在製作時，運用了電弧焊技術，以堆積熔融金屬的方式成形。不僅可對應多樣少量生產的需求，也瞄準未來應用於帷幕牆(Curtain wall)支撐構件等用途。

大林組所研發的金屬3D列印機，運用了用來焊接金屬的電弧焊技術，並採用堆積銲珠(焊接時凝固的金屬)的WAAM技術(Wire Arc Additive Manufacturing)。以金屬3D列印機的種類來看，雖然也有以雷射熔融金屬粉末後堆積的SLM等技術，但WAAM技術的材料成本較低，列印速度較快，且較適合用來製作大型物體。

WAAM技術已有許多運用於非鐵金屬的例子，不過將其運用於碳鋼時，必須克服在一般電弧焊工程中所產生的爐渣。爐渣是一種在焊接時，於表面產生的金屬氧化物等雜質，如果掉進焊接部位，將對強度帶來不良影響。大林組嘗試了各種材料之間的搭配，並調整焊接參數，找出了不會產生爐渣的焊接方式。

該公司表示具體調整方式屬於商業機密不便公開，不過在截至今年6月9日已完成的實驗中，調整焊接方式後所製造的碳鋼，在品質上與一般碳鋼之間並無差異。

大林組已使用金屬3D列印機，製作了碳鋼模型「The Branch(ザ・ブレンチ)」。未來預計應用此技術以降低多樣少量建築金屬材料的製造成本，並縮短交期。該公司同時也表示：「以The Branch為例，若在相同的分件數下改採金屬3D列印機，可比傳統鑄造方式省下約八成的製作成本。」

研發對應金屬3D列印機的設計方式

大林組在製作「The Branch」時，開發出一套能高效率設計適用於金屬3D列印的結構體的演算法。首先按照產品的大小設定空間，在空間內亂數產生大量節點後，連接在相對位置上可透過金屬3D列印機輸出的節點，描繪出曲線。接著設定屋頂位置等細節，選擇需要的曲線後，自動計算出可承受應力的外徑，然後算出彎曲的圓柱型結構體。

過去，在確認由設計師手工製作的模型、黏土造型或3D模型是否能實際使用金屬3D列印機輸出時，往往需要耗費大量時間。而透過這套新系統，在設計像「The Branch」這種有機造型的物體時，就能從原本需要好幾個月，縮短到一個禮拜就能完成。

大林組在接受採訪時，提到自從5月20日發表後，「除了建築業界外，就連其他業界也對金屬3D列印機表達了興趣」。亦有人洽詢關於生產建材的問題。

目前，大林組列舉了幾項金屬3D列印的具體應用範例，包括外牆板的連接金屬零件、扶手等內外裝飾材料，以及門扇、柵欄等室外建材作為範例。至於未來的目標，則是使用金屬3D列印機，生產幕牆補強材料等結構建材。最終目標為按照用途，分別運用以水泥、樹脂等為材料的3D列印機與金屬3D列印機，使整個建築工程得以全自動進行。

(日經x TECH/日經Architecture 森英壽)