3d 프린터 건축, 공정 구조, 어떤 식으로 공사가 진행될까

3d 프린터 건축, 공정 구조

3D 프린터를 활용한 건축에 대해 알아보자.

3D 프린터를 이용해서 많은 소형 부품이나 플라스틱 제품, 디자인 작업물을 출력하는 기술을 꽤 오래전부터 널리 알려진 기술입니다. 그런데 여러분이 놀랄만한 소식이 있습니다. 최근 몇 년 동안 3D 프린팅 기술은 건설을 포함한 다양한 산업에 혁신을 가져왔습니다. 3D 프린터로 건축하면 비용 효율성, 설계 유연성, 시공 시간 단축 등 다양한 이점을 누릴 수 있게 된 것이죠. 이번 포스팅에서는 이 혁신적인 건설 방식에 대한 자세한 방법과 함께 3D 건축의 공정 방법, 공정 기간, 필요한 장비, 자금규모는 어느정도가 드는지 한번 알아보려고 합니다.

건설 분야 3D 프린팅의 구조

적층 제조 방식

3D프린터를 이용한 건축물도, 소형 챔버 내에서 프린팅이되는 것과 크게 다르지 않다고 보면 됩니다. 단지 그 부피만 건물사이즈에 맞게 커졌을 뿐이죠. 따라서, 과거방식과 달리 건설 분야의 3D 프린팅은 재료를 층층이 쌓아 올려 3차원 구조를 만드는 적층식방식을 채택하게 됩니다. 레이어에 따라 구조물의 원료를 쌓아올려 굳히는 방식이라는 거죠.

설계 및 모델링

어떤 건축 프로젝트를 수행하기 위해서는 CAD 기반으로 디지털로 시뮬레이션이 가능해야하며, 기본적인 구조해석등이 수반되어져야합니다. 이런 선행작업들이 완료되면, 결국 3D를 2D화 하여, 입면도, 평면도등을 보고 인부들이 실측하고 원재료를 하나하나 붙여가는데요. 3D 프린팅을 이용한 건축에서는 3D프린터설비가 원료를 쌓아올리기 때문에 CAD라는 파일 안에 나와있는 좌표값들이 있어야지만 건축이 가능합니다. 2D 도면을 출력하여 보고 만드는 아날로그 방식에서 디지털방식이 된 것이라고 할 수 있겠습니다. CAD(컴퓨터 지원 설계) 소프트웨어가 참고를 위한 것이 아닌 필수라는 말이 되는 것이죠.

원재료 선정

건설 3D 프린팅에는 콘크리트, 폴리머, 복합 재료 등 다양한 재료를 사용할 수 있습니다. 재료 선택은 구조적 요구 사항, 비용, 가용성 등의 요인에 따라 달라지게 됩니다. 참고하시길 바랍니다.

건설분야에서의 3D 프린팅 방법:

컨투어 적층

컨투어는 등고선이라고도 합니다. 건물 3D DATA를 레이어(층별)로 나누게 되면, 등고선이 나타내게 되는데요. 이 등고선이 3D 프린터가 이동하는 이송경로가 됩니다. 이 방법은 콘크리트 또는 기타 건축 자재를 한 층씩 압출하여 처음부터 구조물을 제작하는 방식입니다. 컨투어 크래프팅은 벽, 바닥 및 기타 구조 구성 요소를 만드는 데 특히 적합하다고 할 수 있겠습니다.

바인더 제팅

이 방법에서는 결합제를 파우더 베드에 선택적으로 증착하여 재료를 층별로 고형화합니다. 바인더 젯팅은 복잡한 건축물과 장식 요소를 만드는 데 사용할 수 있습니다.

로봇 팔 프린팅

3D 프린팅 노즐이 장착된 대형 로봇 팔을 사용하여 건축 자재를 정밀하게 증착합니다. 이 방법은 매우 다재다능하며 다양한 건설 작업에 사용할 수 있습니다.

공정 기간 및 효율성:

기존 건설 방식에 비해 3D 프린팅은 자동화되고 연속적인 건설 프로세스로 인해 시간을 크게 절약할 수 있게 되죠.

3D 프린팅 건설 프로젝트의 기간은 구조물의 크기와 복잡성, 프린팅 속도, 재료 특성 등의 요인에 따라 천차만별이지만, 소규모의 주거형태는 며칠만에도 완성할 수 있습니다.

3D 프린팅 건설에 필요한 설비

이 기술로 건축하려면 압출 시스템이나 로봇 팔이 장착된 특수 건축용 3D 프린터가 필수적입니다. 자재의 투입은 압출 시스템으로 진행하게되며, 로봇팔도 자재들을 짚고 나르기 위해서 필요합니다.

자재 공급 시스템

3D 프린터에 콘크리트, 폴리머, 복합 필라멘트와 같은 건축 자재를 공급할 수 있는 안정적인 시스템이 필요합니다.

디지털 설계 소프트웨어

복잡한 건축 설계를 생성하고 인쇄 가능한 지침을 생성할 수 있는 CAD 소프트웨어는 3D 프린팅 건설 프로젝트를 계획하고 실행하는 데 필수라고 할 수 있겠습니다.

3D 프린팅 건설의 장점

1) 비용 효율성: 3D 프린팅은 자재 낭비와 인건비를 최소화하여 건설 비용을 절감할 수 있습니다.

2) 설계 유연성: 기존 방식으로는 구현하기 어렵거나 불가능한 복잡한 건축 설계도 3D 프린팅을 통해 실현할 수 있습니다.

3)지속 가능성: 3D 프린팅 건설은 자재 사용을 최적화하고 운송 요구 사항을 줄임으로써 환경 지속 가능성에 기여합니다.

아직 해결해야할 지점

재료의 한계: 3D 프린팅에 적합한 건축 자재의 가용성과 특성으로 인해 프로젝트의 범위가 제한될 수 있습니다.

규제 장애물: 건축법규와 규정이 아직 3D 프린팅 공법을 완전히 수용하지 않아 프로젝트 승인과 규정 준수에 어려움을 겪을 수 있습니다.

기술 장벽: 건설 분야의 3D 프린팅 기술은 급속한 발전에도 불구하고 여전히 발전 중이며, 프린팅 속도 및 정확도와 같은 기술적 문제는 여전히 개선해야 할 부분으로 남아 있습니다.

결론

3D 프린터를 사용한 건축은 전례 없는 효율성, 유연성, 지속 가능성을 제공하는 혁신적인 건설 접근 방식입니다. 3D 프린팅 건설과 관련된 원칙, 방법, 공정 기간, 필요한 장비 및 자금 조달 옵션을 이해함으로써 이해관계자들은 이 혁신적인 기술의 잠재력을 최대한 활용하여 미래의 도시와 구조물을 만들 수 있습니다.

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