KR101495474B1 - 유연성 선상체를 이용한 3차원 격자 트러스 구조체의 제조방법 - Google Patents

유연성 선상체를 이용한 3차원 격자 트러스 구조체의 제조방법 Download PDF

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한승철
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전남대학교산학협력단
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Abstract

본 발명은 유연성 선상체를 이용한 3차원 격자 트러스 구조체의 제조방법에 관한 것이다. 상기 제조방법은, 복수의 면외 선상체와 복수의 면내 선상체로 구성된 유연성 선상체를 이용하여 3차원 격자 트러스 구조체를 제조하는 방법으로서, x, y, z 직교좌표계를 기준으로 하여 방위를 정의할 때, (a) 적어도 어느 일단이 xy 평면에서 x 및 y 방향으로 이동이 가능한 자유단을 형성하고, 타단은 xy 평면에서 x 및 y 방향으로 일정 간격(Dxy)으로 이격된 상태에서 x및 y 방향으로 이동이 억제된 고정단을 형성하도록, 상기 복수의 면외 선상체를 배열하는 단계; (b) y 또는 x 방향으로 선택되는 복수의 면외 선상체 군을 대상으로, 서로 인접한 면외 선상체 군 상호간에 상기 자유단을 xy 평면에서 x 또는 y 방향으로 스위칭하여 상기 복수의 면외 선상체 상호간에 교차부를 형성하는 단계; (c) x 또는 y 방향으로 선택되는 복수의 면외 선상체 군을 대상으로, 복수의 면외 선상체 군의 자유단을 일체로 x 또는 y 방향으로 서로 교차 이동한 상태에서, 상기 교차부 위에서 상기 복수의 면내 선상체를 y 또는 x 방향으로 삽입하는 단계; (d) 상기 (c) 단계에서 서로 교차 이동된 복수의 면외 선상체 군의 자유단을 원위치로 회복된 상태에서, 상기 복수의 면내 선상체를 z 방향으로 평행 이동시키는 단계; (e) y 또는 x 방향으로 선택되며 상기 (b) 단계에서 스위칭되지 않은 복수의 면외 선상체 군의 내측에서 y 또는 x 방향으로 경계봉을 삽입시키는 단계;를 포함하며, 상기 (b) 내지 (e) 단계를 하나의 사이클로 하여 반복적으로 수행하고, 상기 복수의 면내 선상체는 z방향으로 일정 간격(Dz)으로 이격되어 배열되는 것을 특징으로 한다.

Description

유연성 선상체를 이용한 3차원 격자 트러스 구조체의 제조방법{MANUFACTURING METHOD OF A THREE-DIMENSIONAL LATTICE TRUSS STRUCTURE USING FLEXIBLE WIRES}
본 발명은 3차원 격자 트러스 구조체의 제조방법에 관한 것으로, 특히 유연성 선상체를 이용한 3차원 격자 트러스 구조체의 제조방법에 관한 것이다.
종래에는 경량 구조재로 발포 금속(metal foam)이 주로 사용되어 왔으나, 최근에는 이러한 발포 금속을 대체하는 소재로서 주기적인 트러스 구조를 갖는 개방형 경량 구조체가 개발되고 있다. 이러한 개방형 경량 구조체는 정밀한 수학적/역학적 계산을 통해 최적의 강도 및 강성도를 갖도록 설계된 트러스 구조로 이루어지기 때문에 기계적 물성이 우수하다.
이러한 트러스 구조로는 정사면체와 정팔면체가 조합된 형태의 옥테트(Octet) 트러스(R. Buckminster Fuller, 1961, US Patent 2,986,241)가 가장 일반적이다. 옥테트 트러스는 트러스의 각 요소가 서로 정삼각형을 이루고 있어 강도와 강성도 면에서 우수하다.
또한, 최근에는 옥테트 트러스를 변형한 카고메(Kagome) 트러스 구조가 알려져 있다(S.Hyun, A.M.Karlsson, S.Torquato, A.G.Evans, 2003. Int. J. of Solids and Structures, Vol.40, pp.6989~6998).
이 경우, 동일 단면적을 갖는 가늘고 긴 부재로 트러스를 구성하고 트러스를 구성하는 전체 부재의 길이가 같다면, 카고메 트러스를 구성하는 트러스 요소의 길이가 옥테트 트러스를 구성하는 트러스 요소의 1/2에 불과하여 트러스가 파단하는 주요 원인인 좌굴이 보다 효과적으로 억제되고, 좌굴이 일어나더라도 그 붕괴 과정이 훨씬 안정적이다. 참고적으로, 도 1에는 이러한 3차원 카고메 트러스 구조체를 도시하였다.
한편, 트러스 형태의 다공질 경량 구조체를 제조하는 방법으로는 다음과 같은 방법들이 알려져 있다.
일례로서, 수지로 트러스 구조를 만들고, 이것을 주형으로 하여 금속을 주조하여 제조하는 방법(S. Chiras, D.R. Mumm, N. Wicks, A.G. Evans, J.W. Hutchinson, K. Dharmasena, H.N.G. Wadley, S. Fichter, 2002, International Journal of Solids and Structures, Vol.39, pp.4093~4115)이 알려져 있다. 이 방법은, 제조 공정이 복잡하여 고가의 비용이 소요되고, 주조성이 우수한 금속의 경우에만 제조가 가능하기 때문에 적용 범위가 협소할 뿐만 아니라 그 결과물은 주조 조직의 특성상 결함이 많고 강도가 부족한 경향이 있다.
다른 예로서, 얇은 금속판에 주기적인 구멍을 뚫어 그물 형태로 만들고, 이를 절곡하여 트러스 중간층을 구성한 후 상부와 하부에 면판을 각각 부착하는 방법(D.J. Sypeck and H.N.G. Wadley, 2002, Advanced Engineering Materials, Vol.4, pp.759~764) 이 알려져 있다. 이 방법은, 2층 이상의 다층 구조로 만들고자 할 때에는 상부 면판 위에 상술한 바와 같이 절곡하여 제조된 트러스 중간층을 부착하고, 그 위에 면판을 재차 부착하는 방법을 사용한다. 이 방법은 얇은 금속판에 구멍을 뚫는 과정에서 재료의 손실이 많고, 또한 트러스 중간층을 다층으로 구성하면 접합부가 지나치게 많아져 접합 비용과 강도면에서 불리한 단점이 있다.
또 다른 예로서, 수직한 두 방향의 와이어로 그물 형태의 망을 직조하고, 이것을 적층하여 접합하는 방법(D.J. Sypeck and H.G.N. Wadley, 2001, J. Mater. Res., Vol.16, pp.890~897)이 알려져 있다. 이 방법도, 트러스가 기본적으로 정사면체나 피라미드와 같은 이상적인 구조가 아니어서 기계적인 강도가 떨어지고, 망을 적층하여 서로 접합해야 하기 때문에 접합부가 지나치게 많아져 접합 비용과 강도면에서 불리한 단점이 있다.
한편, 상술한 선행기술들이 갖는 문제점을 개선한 예로서, 대한민국 특허 제0708483호에는 공간상에서 서로 60도 또는 120도의 방위각을 갖는 6방향의 연속된 와이어 군을 서로 교차시킴으로써 이상적인 카고메 트러스 또는 옥테트 트러스와 유사한 형태의 3차원 다공질 경량 구조체를 제조하는 방법이 개시되어 있고(도 2 참조), 대한민국 특허 제1029183호에는 이러한 3차원 다공질 경량 구조체를 더욱 효과적으로 제조할 수 있는 방법으로서, 연속된 와이어를 나선형으로 미리 성형하고, 성형된 나선형 와이어를 소정거리 이격된 복수의 면 직조체에 회전하면서 삽입함으로써 3차원 다공질 경량 구조체를 제조하는 방법이 개시되어 있다.
또한, 대한민국 특허 제0944326호에는 유연한 선상체로 3차원 카고메 트러스와 유사한 형태의 구조체를 제조하는 방법이 개시되어 있고, 대한민국 특허 제1114153호에는 상기한 유연한 선상체 또는 강성의 나선형 와이어로 구성된 3차원 카고메 트러스와 유사한 형태의 구조체를 직조할 수 있는 장치가 개시되어 있다.
상기한 대한민국 특허 제0708483호, 제1029183호, 제0944326호 및 제1114153호가 갖는 공통점은, 2차원 카고메 트러스와 유사한 개체를 미리 만들고 일적 간력으로 배치한 상태에서 면외 3 방향으로 유연한 선상체나 나선 와이어를 삽입하여 3차원 다공질 경량 구조체를 제조하는 방식이다.
도 3은, 이러한 방식에 따라 직조된 3차원 카고메 트러스 구조체와 유사한 3차원 격자 트러스 구조체의 사시도와 평면도를, 도 4는 도 3의 구조체의 단위셀을 나타낸다.
도 4를 참조할 때, 3 방향의 면내 선상체(1, 2, 6)와 3 방향의 면외 선상체(3, 4, 5)를 동시에 교차시켜 조립하기가 현실적으로 곤란하고, 면내에서 즉 xy 면에서 2차원 카고메 트러스와 유사한 개체를 형성하여야 하는 제약이 있기 때문에, 연속적인 공정으로 3차원 격자 트러스 구조체를 구현하기 어려운 문제가 있다. 또한, 이러한 방식으로 직육면체 형상의 3차원 다공질 경량 구조체를 제조하면, 도 3에 도시된 바와 같이 구조체의 가장자리의 형상이 층별로 일정하지 않아 미관상 좋지 않고 기계적 강도도 떨어지는 문제가 있다.
본 발명의 목적은, 유연한 선상체를 면내 방향 및 면외 방향에서 연속적인 공정으로 동시에 직조하여 3차원 격자 트러스 구조체를 제조하는 방법을 제공하는 것이다.
상기 해결과제와 관련된 본 발명의 요지는 아래와 같다.
(1) 복수의 면외 선상체와 복수의 면내 선상체로 구성된 유연성 선상체를 이용하여 3차원 격자 트러스 구조체를 제조하는 방법으로서, x, y, z 직교좌표계를 기준으로 하여 방위를 정의할 때, (a) 적어도 어느 일단이 xy 평면에서 x 및 y 방향으로 이동이 가능한 자유단을 형성하고, 타단은 xy 평면에서 x 및 y 방향으로 일정 간격(Dxy)으로 이격된 상태에서 x및 y 방향으로 이동이 억제된 고정단을 형성하도록, 상기 복수의 면외 선상체를 배열하는 단계; (b) y 또는 x 방향으로 선택되는 복수의 면외 선상체 군을 대상으로, 서로 인접한 면외 선상체 군 상호간에 상기 자유단을 xy 평면에서 x 또는 y 방향으로 스위칭하여 상기 복수의 면외 선상체 상호간에 교차부를 형성하는 단계; (c) x 또는 y 방향으로 선택되는 복수의 면외 선상체 군을 대상으로, 복수의 면외 선상체 군의 자유단을 일체로 x 또는 y 방향으로 서로 교차 이동한 상태에서, 상기 교차부 위에서 상기 복수의 면내 선상체를 y 또는 x 방향으로 삽입하는 단계; (d) 상기 (c) 단계에서 서로 교차 이동된 복수의 면외 선상체 군의 자유단을 원위치로 회복된 상태에서, 상기 복수의 면내 선상체를 z 방향으로 평행 이동시키는 단계; (e) y 또는 x 방향으로 선택되며 상기 (b) 단계에서 스위칭되지 않은 복수의 면외 선상체 군의 내측에서 y 또는 x 방향으로 경계봉을 삽입시키는 단계;를 포함하며, 상기 (b) 내지 (e) 단계를 하나의 사이클로 하여 반복적으로 수행하고, 상기 복수의 면내 선상체는 z방향으로 일정 간격(Dz)으로 이격되어 배열되는 것을 특징으로 하는, 3차원 격자 트러스 구조체 제조방법.
(2) 상기 (b) 단계에서, 복수의 면외 선상체 군이 선택되는 방향은, 상기 자유단이 스위칭되는 방향과 수직한 것을 특징으로 하는, 상기 (1)에 따른 3차원 격자 트러스 구조체 제조방법.
(3) 상기 (c) 단계에서, 교차 이동될 상기 복수의 면외 선상체 군이 선택되는 방향 및 상기 자유단이 교차 이동되는 방향은, 상기 (b) 단계에서 복수의 면외 선상체 군의 자유단이 스위칭되는 방향과 동일하고; 상기 복수의 면내 선상체가 삽입되는 방향은, 상기 (b) 단계에서 복수의 면외 선상체 군의 자유단이 스위칭되는 방향과 수직한 것을 특징으로 하는, 상기 (1)에 따른 3차원 격자 트러스 구조체 제조방법.
(4) 상기 (e) 단계에서, 복수의 면외 선상체 군이 선택되는 방향 및 경계봉이 삽입되는 방향은, 상기 (b) 단계에서 복수의 면외 선상체 군의 자유단이 스위칭되는 방향과 수직한 것을 특징으로 하는, 상기 (1)에 따른 3차원 격자 트러스 구조체 제조방법.
(5) 상기 (b) 단계는, 복수의 면외 선상체 군이 선택되는 방향은, 각 사이클 단위로 y 방향 또는 x 방향으로 교대로 이루어지고, 복수의 면외 선상체 군을 스위칭하는 과정은, 2개의 사이클을 군 단위로 하여 1회차 사이클 군에서는 최외측 면외 선상체 군으로부터 수행되고 2 회차 사이클 군에서는 최외측을 제외한 면외 선상체 군으로부터 수행되고, 이러한 1회차 사이클 군과 2회차 사이클 군이 교대로 수행되는 것을 특징으로 하는, 상기 (1)에 따른 3차원 격자 트러스 구조체 제조방법.
(6) 상기 복수의 면외 선상체 군은 x 및 y 방향으로 홀수로 구성되는 것을 특징으로 하는, 상기 (5)에 따른 3차원 격자 트러스 구조체 제조방법.
(7) 상기 경계봉은 각 사이클 단위에서 삽입되는 것을 특징으로 하는, 상기 (6)에 따른 3차원 격자 트러스 구조체 제조방법.
(8) 상기 복수의 면외 선상체 군은 x 및 y 방향으로 짝수로 구성되는 것을 특징으로 하는, 상기 (5)에 따른 3차원 격자 트러스 구조체 제조방법.
(9) 상기 경계봉은, 2 개의 사이클 단위에서 삽입되는 것을 특징으로 하는, 상기 (8)에 따른 3차원 격자 트러스 구조체 제조방법.
(10) 상기 복수의 면내 선상체가 z 방향으로 이격되는 간격(Dz)는, 상기 복수의 면외 선상체가 xy 평면에서 x 및 y 방향으로 이격되는 간격(Dxy)의
Figure 112014022632543-pat00001
배인 것을 특징으로 하는, 상기 (1)에 따른 3차원 격자 트러스 구조체 제조방법.
(11) 상기 (a) 단계에서, 상기 복수의 면외 선상체는 z 방향으로 평행하게 배열되는 것을 특징으로 하는, 상기 (1)에 따른 3차원 격자 트러스 구조체 제조방법.
(12) 상기 (a) 단계에서, 상기 복수의 면외 선상체는 자유단에서의 이격 간격이 고정단에서의 상기 이격 간격(Dxy) 보다 큰 것을 특징으로 하는, 상기 (1)에 따른 3차원 격자 트러스 구조체 제조방법.
본 발명에 따른 3차원 격자 트러스 구조체 제조방법은, 유연성 선상체를 면내 방향과 면외 방향에서 연속적으로 동시에 직조함으로써 공정이 단순하고 대량생산에 유리하다.
또한 상기 제조방법에 따라 제조된 3차원 격자 트러스 구조체는, 각주 형상을 가지며 측면 경계가 일정하여 외관 디자인이 우수하고 기계적 강도가 우수하다.
도 1은 3차원 카고메 트러스 구조체를 나타낸다.
도 2는 3차원 카고메 트러스 구조체와 유사한, 종래기술에 따른 3차원 다공질 경량 구조체를 나타낸다.
도 3은, 이러한 방식에 따라 직조된 3차원 카고메 트러스 구조체와 유사한 3차원 격자 트러스 구조체의 사시도 및 투영도를 나타낸다.
도 4는, 도 3의 구조체의 단위셀을 나타낸다.
도 5는, 본 발명에 따른 3차원 격자 트러스 구조체의 단위셀을 나타낸다.
도 6는 도 5의 단위셀로부터 인식되는 3차원 카고메 트러스 구조체와 유사한 격자 트러스 구조체의 사시도와 특정 방향에서 바라본 투영도를 나타낸다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 3차원 격자 트러스 구조체를 제조하는 장치의 개략적인 구성도를 나타낸다.
도 8은 도 7에 따른 장치의 평면도를 나타낸다.
도 9은 본 발명에 따른 3차원 격자 트러스 구조체의 플로우차트를 나타낸다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 3차원 격자 트러스 구조체를 제조하는 과정에서의 단위 공정에 대한 개념도를 나타낸다.
도 11 내지 도 14은 도 10의 실시예와 관련하여 도 7에 따른 장치의 평면도로서 도시되었다.
도 15는, 상기 도 11 내지 도 14의 실시예에 따라 제조된 3차원 카고메 트러스와 유사한 구조체의 사시도를 나타낸다.
도 16는, 상기 도 11 내지 도 14의 실시예에 따라 제조된 3차원 카고메 트러스와 유사한 구조체의 사시도 및 투영도를 나타낸다.
도 17은, 본 발명의 다른 실시예에 따라 제조된 3차원 카고메 트러스와 유사한 구조체의 사시도를 나타낸다.
도 18은, 상기 도 17의 실시예에 따라 제조된 3차원 카고메 트러스와 유사한 구조체의 사시도 및 평면도를 나타낸다.
도 19는, 본 발명의 다른 실시예에 따른 3차원 격자 트러스 구조체를 제조하는 장치의 개략적인 구성도를 나타낸다.
이하에서는, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙여 설명한다.
또한, 아래의 실시예에 예시된 장치는 본 발명에 따른 제조방법을 설명할 목적으로만 예시되었으며, 해당 장치의 구성 부품 또는 동작 내용에 의해 본 발명에 따른 제조방법이 갖는 기술적 의의가 제한되는 것으로 해석되어서는 아니된다.
또한, 아래의 설명에서, 3차원 격자 트러스 구조체를 구성하는 유연성 선상체나 경계봉의 배치모습, 이동방향 등과 관련하여서는 도면에 표시된 x, y, z 직교좌표계를 기준으로 하여 설명한다. 이 경우, xy 평면은 후술하는 바와 같이 본 발명에 따른 3차원 격자 트러스 구조체에서 면내 선상체가 위치되는 평면으로 예정한다.
도 4를 참조할 때, 3차원 카고메 트러스 구조체와 유사한 종래의 3차원 격자 트러스 구조체의 단위셀은, 3 방향의 면내 선상체(도 4의 1, 2, 6)와 3 방향의 면외 선상체(도 4의 3, 4, 5)로 구성되어 있다. 이 경우, "면내 선상체"라 함은 xy 평면 내에 위치한 선상체를 의미하며, "면외 선상체"라 함은 xy 평면에 관통하는 방향으로 위치한 선상체를 의미한다.
도 4의 단위셀에서는, 3방향의 면내 선상체(도 4의 1, 2, 6)가 동일 평면에서 서로 교차하기 때문에, 상술한 바와 같이 3 방향의 면내 선상체(도 4의 1, 2, 6)와 3 방향의 면외 선상체(도 4의 3, 4, 5)를 동시에 교차시켜 조립하기가 현실적으로 곤란하다.
한편, 도 5는 본 발명에 따라 제조되는 3차원 격자 트러스 구조체의 단위셀을 나타낸다. 도 5에 따른 단위셀은, 도 3의 단위셀을 구성하는 면내 선상체 중 어느 하나, 예컨대 도 4의 6번 선상체를 축으로 하여 시계방향으로 53도 회전한 상태에서 인식되는 단위셀을 나타낸다.
도 5에 따른 단위셀에서는, 2 방향의 면내 선상체(도 5의 5, 6)와 4방향의 면외 선상체(도 5의 1, 2, 3, 4)가 존재하고, 2방향의 면내 선상체(도 5의 5, 6)는 동일 평면에서 교차하지 않으며, 면내 선상체 1개와 면외 선상체 2개가 서로 교차한다. 이러한 형태의 단위셀은, 도 4와 달리 면내 선상체의 개수가 줄어들고 또한 서로 교차하지 않아, 후술하는 바와 같이 유연성 선상체를 이용하여 면외 방향과 면내 방향에서 동시에 조립 내지 직조하기에 용이하다. 도 6는 도 5의 단위셀로부터 인식되는 3차원 카고메 트러스 구조체와 유사한 격자 트러스 구조체의 사시도와 특정 방향에서 바라본 투영도(projected figure)를 나타낸다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 3차원 격자 트러스 구조체를 제조방법을 수행하는 장치의 개략적인 구성도를 나타내고, 도면에서 본 발명에 따른 3차원 격자 트러스 구조체가 일부 직조된 상태로 도시되어 있다. 다만 상술한 바와 같이, 도 7에 따른 장치(10)는 본 발명에 따른 제조방법을 설명할 목적으로 편의상 예시되었으며, 해당 장치(10)에 따른 부품(110, 120, 130)의 구성 또는 그 동작 내용에 의해 본 발명에 따른 제조방법이 갖는 본질적인 기술적 의의가 제한되는 것으로 해석되지 않는다.
도 7에 따른 장치(10)는, 측벽 프레임(150)과, 상기 측벽 프레임(150)의 상단 과 하단에 각각 고정된 판형의 상단 플레이트(110)와 하단 플레이트(120)을 포함한다. 또한, 상기 장치(10)는 면내 선상체를 하방으로 밀착시키기 위한 밀착봉(140)을 포함한다. 상단 플레이트(110)에는 면외 선상체(210)의 일단을 미리 설정된 위치에서 고정 지지하기 위하여 그립(130)이 배치되고, 하단 플레이트(120)에는 면외 선상체(210)의 타단을 미리 정해진 위치에서 지지할 수 있도록 예컨대 타공부(도면 미도시)가 형성되어 있다.
여기서, 상기 면외 선상체(210)의 일단이 그립(130)에 의해 고정 지지되는 형태는, 상기 그립(130)을 예컨대 자성블록으로 구성하고 상단 플레이트(110)를 예컨대 투명 아크릴 판과 같이 자성이 관통할 수 있는 재질로 선택하고 상기 면외 선상체(210)의 일단에는 금속블록(212)을 부착한 상태에서, 상기 금속블록(212)과 상기 그립(130)이 상단 플레이트(110)를 사이에 두고 자력에 의해 상호 유인되는 방식일 수 있다. 이 경우, 상기 그립에 의해 고정 지지되는 상기 면외 선상체(210)의 단부는 xy 평면에서, 즉 상단 플레이트(110) 상면에서 x 또는 y 방향으로 이동 가능한 자유단으로 인식된다. 또한, 후술하는 제조방법에서, 인접한 면외 선상체(210) 일단이 xy 평면에서 스위칭하는 과정이나 y 또는 x 방향으로 선택되는 면외 선상체(210) 군이 xy 평면에서 교차 이동 또는 원상으로 회복하는 과정은, 상단 플레이트(110)에서 위치상으로 면외 선상체(210)의 단부에 대응되는 그립(130)이 xy 평면에서 이동하는 것으로 이해될 수 있다.
한편, 상기 하단 플레이트(120)에 의해 지지되는 면외 선상체(210)는 그 타단이 xy면에서는 타공부 형성 위치에 따라 일정하게 유지되지만, 타공부를 관통하여 z 방향으로 슬라이딩될 수 있는 것을 예정한다. 이러한 슬라이딩 과정은, 인접한 면외 선상체(210) 일단이 xy 평면에서 스위칭하는 과정이나 x 또는 y 방향으로 선택되는 면외 선상체(210) 군이 xy 평면에서 교차 이동 또는 원상으로 회복하는 과정에서, 면외 선상체(210)가 격자 트러스 구조체가 직조되는 영역, 즉 상단 플레이트(110)와 하단 플레이트(120) 사이 영역으로 z 방향으로 출입이 가능한 것으로 이해될 수 있다.
도 8은, 도 7에 따른 장치의 평면도를 나타내며, 구체적으로는 장치(10)의 상단 플레이트(110) 상면에서 그립(130)이 배치된 형태를 나타낸다. 그립(130)은 x 및 y 방향으로 행렬을 이루며 상단 플레이트(110), 즉 xy평면에서 규칙적으로 배치되어 있다. 그립(130)은 위치상으로 면외 선상체(도 7의 210)의 단부에 대응되며, 대응되는 면외 선상체(도 7의 210)의 방위에 따라 설명의 편의상 4가지 종류(도 8의 1, 2, 3, 4)로 식별되어 있다. 이는 도 5에서 면외 선상체가 4 방향으로 존재하는 것에 대응된다.
도 9는, 본 발명에 따른 3차원 격자 트러스 구조체의 제조방법에 관한 플로우차트를 나타낸다. 상기 제조방법은, 복수의 면외 선상체를 평행하게 배열하는 단계(S10), 상기 복수의 면외 선상체 상호간에 교차부를 형성하는 단계(S20), 상기 교차부 위로 면내 선상체를 삽입하는 단계(S30), 면내 선상체를 밀착시키는 단계(S40), 면외 선상체의 외측에 경계봉을 삽입시키는 단계(S50)를 포함하고, 상기 S20 내지 S50 단계를 하나의 사이클로 하여 수회 반복 수행하되, S40에서 삽입된 면내 선상체 상호간에 상하 방향으로 일정 거리 이격되어 배열되는 것을 특징으로 한다.
이 경우, 상기 경계봉은, 본 발명에 따른 3차원 격자 트러스 구조체의 제조과정에서 면외 선상체가 계속하여 일방향으로만 이동하는 것을 방지함으로써 3차원 격자 트러스 구조체의 외면 윤곽을 균일하게 유도할 목적으로 삽입된다. 이러한 경계봉은, 3차원 격자 트러스 구조체의 제조가 완료되면 구조체로부터 선택적으로 분리될 수 있다. 또한, 상기 경계봉은, 상기 S20 내지 S50 단계로 구성된 각각의 사이클마다 항상 삽입되는 것은 아니며, 후술하는 바와 같이 xy 평면에서 x 및 y 방향으로 행열을 이루는 면외 선상체의 개수에 따라 달라질 수 있다.
이러한 본 발명에 따른 제조방법에 관한 기본적인 공정 플로우를 아래에서 더욱 구체적으로 설명한다.
도 10은, 본 발명의 실시예에 따른 3차원 격자 트러스 구조체를 제조하는 과정에서의 단위 공정에 대한 개념도를 나타낸다. 다만, 도 10은 도 7에 따른 장치(10)의 정면도로서 도시되었으며 표현의 한계상 면내 선상체는 x 방향으로만 삽입되고 경계봉은 y 방향으로만 삽입되는 것으로 단순 표시되어 있고, 보다 구체적인 면내 선상체 및 경계봉이 삽입되는 방향은 면외 선상체가 스위칭되거나 교차 이동되는 방향과 함께 도 11 내지 도 14로부터 명확히 확인될 수 있다.
도 11은 도 10의 실시예와 관련하여 도 7에 따른 장치의 평면도로서 도시되었다.
상술한 바와 같이, 실시예에 대한 설명에서, 3차원 격자 트러스 구조체를 구성하는 유연성 선상체(210, 220) 또는 그 단부의 선택 방향, 이동 또는 삽입 방향, 배치 모습과 경계봉(230)의 삽입 방향 및 배치 모습 등은 도면에 표시된 x, y, z 직교좌표계를 기준으로 하여 설명한다. 이 경우, xy 평면은 본 발명에 따른 3차원 격자 트러스 구조체에서 면내 선상체(210)가 위치되는 평면으로 예정한다.
한편, 본 실시예에서 면외 선상체(210)가 xy 평면에서 x 및 y 방향 배열되는 개수가 '홀수'인 경우를 예정하였고, 구체적으로 7개로 예시하였으나 제한적인 의미를 갖는 것은 아니다.
먼저, 도 10의 S10 및 도 11의 S10을 참조할 때, 면외 선상체(210)는, 그 상단은 상부 플레이트(110)에 그 하단은 하부 플레이트(120)의 타공부(도면 미도시)에 삽입되어 고정 지지된 상태에서, 상부 플레이트(110)와 하부 플레이트(120) 사이에서 상호간에 x 및 y방향으로 일정한 간격(Dxy)을 두고 z방향으로 평행하게 배열된다(S10). 면외 선상체(210)에 대해서는 소정의 인장력이 부여된다.
이 경우, 그립(130)은 x 및 y 방향으로 행렬을 이루며 상단 플레이트(110) 즉 xy평면에서 x 및 y방향으로 일정한 간격(Dxy)을 두고 규칙적으로 배치되어 있고, 상기 그립(130)에 의해 고정 지지되는 상기 면외 선상체(210)의 단부는 xy 평면에서, 즉 상단 플레이트(110) 상면에서 x 또는 y 방향으로 이동 가능한 자유단으로 인식된다. 또한, 앞서 도 8에서 언급한 바와 같이 그립(130)은 위치상으로 면외 선상체(210)의 단부에 대응되며, 대응되는 면외 선상체(210)의 방위에 따라 4가지 종류(도 8의 1, 2, 3, 4)로 식별되어 있고, 이는 도 5에서 면외 선상체가 4방향으로 존재하는 것에 대응된다. 이하의 도면 및 설명에서, 면외 선상체(210) 단부가 이동되는 형태는, 상단 플레이트(110)에서 그립(130)의 위치 변경으로 표시하여 설명한다.
다음으로, 도 10의 S20 및 도 11의 S20을 참조할 때, y 방향으로 선택된 복수의 면외 선상체 군(210Gy)을 대상으로 하여 서로 인접한 면외 선상체(210)의 상단을 상단 플레이트(110) 즉, xy 평면에서 x 방향으로 스위칭하여 상기 복수의 면외 선상체(210) 상호간에 교차부(214)를 형성한다(S20). 이 경우, 면외 선상체(210)의 하단은 하단 플레이트(120)은 원위치에서 고정 지지된 상태이고, 상기 교차부(214)는 상단 플레이트(110)과 하단 플레이트(120) 사이의 영역에 형성된다. 이 경우, 복수의 면외 선상체 군(210Gy)이 선택되는 방향 y는, 상기 S20단계에서 면외 선상체(210)의 단부가 스위칭되는 방향 x와 수직하다.
다음으로, 도 10의 S30 및 도 11의 S30를 참조할 때, x 방향으로 선택되는 복수의 면외 선상체 군(210Gx)이 x방향으로 서로 교차 이동된 상태에서, 상기 교차부(214)로 복수의 면내 선상체(220)을 y방향으로 삽입한다(S30). 상기 '교차 이동'이란 인접한 면외 선상체 군(210Gx)이 서로 반대 방향으로 이동하는 것을 의미한다. 이 경우, 복수의 면외 선상체 군(201Gx)이 선택되는 방향과 교차 이동되는 방향 x는, 상기 S20단계에서 면외 선상체(210)의 단부가 스위칭되는 방향 x와 동일하다. 복수의 면내 선상체(220)가 삽입되는 방향 y와 상기 S20단계에서 면외 선상체(210)의 단부가 스위칭되는 방향 x와 수직하다. 또한, 면외 선상체 군(210Gx)이 교차 이동되는 간격(D1)과 복수의 면내 선상체(220)이 삽입되는 간격(D2)은, 면외 선상체의 배열 간격(Dxy)의 2배이다.
다음으로, 도 10의 S30 및 도 11의 S40을 참조할 때, x 방향으로 교차 이동된상기 복수의 면외 선상체 군(210Gx)을 원위치로 회복한 상태에서, 상기 복수의 면내 선상체(220)를 밀착봉(140)을 이용하여 z방향 하방으로 평행 이동시켜 밀착시킨다(S40). 이 경우, 복수의 면외 선상체(210)의 상단은 스위칭된 상태로 유지된다. 도면 11의 S30에서 상기 복수의 면내 선상체(220)는 상기 복수의 면외 선상체 군(210Gx)을 원위치로 회복시키는 과정에서 x 방향으로 절곡된 형태로 표시되어 있지만, 복수의 면내 선상체(220) 각각에 소정의 인장력을 부여하면서 z 방향 하방으로 평행 이동시켜 교차부(214)에 근접함에 따라 직선 형상으로 펴지게 된다(도 15 및 도 16 참조). 상기 S40 단계 전후에서, 밀착봉(140)은 상부 플레이트(110) 및 하부 플레이트(120) 사이의 직조 영역으로 출입되는 것을 예정하며, 밀차봉(140)의 삽입 방향 x는 면내 선상체(220)의 삽입 방향 y에 수직하다.
계속하여, 도 10의 S50 및 도 11의 S50을 참조할 때, 상기 S20 단계에서 스위칭되지 않은 면외 선상체 군(210Gy)의 내측, 즉 도 11의 S50에서 가장 오른쪽에 위치하는 면외 선상체 군(210Gy)의 내측에 y 방향으로 경계봉(240)을 삽입한다(S50). 상기 경계봉(240)은 강성 재질이며, 상기 S20 단계에서 인접한 면외 선상체(210)가 없어 스위칭되지 않는 면외 선상체 군(210Gy)의 내측에 삽입됨으로써 면외 선상체가 계속하여 일방향으로만 이동하는 것을 방지한다. 이 경우, 복수의 면외 선상체 군(210Gy)이 선택되는 방향 및 경계봉이 삽입되는 방향 y는, 상기 S20단계에서 면외 선상체(210)의 단부가 스위칭되는 방향 x와 수직하다. 경계봉(240)은 상기 S40 단계에서 밀착된 복수의 면내 선성상체(220)가 이루는 평면, 즉 xy 평면과 평행하다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 3차원 격자 트러스 구조체 제조방법은, 상기 S20 내지 S50단계를 하나의 사이클로 하여 수회 반복 수행하는 과정을 포함하며, 상기한 도 10 및 도 11에서는 S10 단계 수행 후 S20 내지 S50 단계를 하나의 사이클로 하여 1회 수행한 예를 나타낸다.
한편, 도 12 내지 도 14는, 도 11과 마찬가지로, 도 10의 실시예와 관련하여 도 7에 따른 장치의 평면도로서 도시되었고, 순차적으로 상기 S20 내지 S50 단계를 하나의 사이클로 하여 2, 3, 4회차 수행하는 과정을 나타낸다. 도 12 내지 도 14에서는 도면 식별자의 일부는 생략하여 도시하였다.
도 11 내지 도 14을 참조할 때, 각 사이클의 S20 단계에서 복수의 면외 선상체 군이 선택되는 방향은, 직전 사이클에서와 반대 방향이고, 각 사이클 단위로 y 방향 또는 x 방향으로 교대로 이루어지며, 예컨대 도 11 내지 도 14에서 순차적으로, y 방향, x 방향, y 방향, x 방향이다. 또한, 복수의 면외 선상체 군을 스위칭하는 과정은, 직전 사이클에서와 반대 방향이고, 1회차 및 2회차 사이클에서는 최외측 면의 선상체 군으로부터 수행되고 3회차 및 4회차 사이클에서는 최외측을 제외한 면외 선상체 군으로부터 수행된다. 예컨대, 1회차 및 2 회차 사이클에서는, 도 11에 따라 맨 좌측 면외 선상체 군으로부터 x 방향으로, 도 12에 따라 맨 상측 면외 선상체 군으로부터 y 방향으로 스위칭이 이루어진다. 3회차 및 4회차 사이클에서는, 도 13에 따라 맨 좌측 면외 선상체 군을 제외하고 그 다음의 면외 선상체 군으로부터 x 방향으로, 도 14에 따라 맨 상측 면외 선상체 군을 제외하고 그 다음의 면외 선상체 군으로부터 y 방향으로 스위칭이 이루어진다. 이 경우, 각 사이클에서 스위칭되지 않은 면외 선상체 군(도 11에서 맨 우측 면외 선상체 군, 도 12에서 맨 하측 면외 선상체 군, 도 13에서 맨 좌측 면외 선상체 군, 도 14에서 맨 상측 면외 선상체 군)은, 후술하는 바와 같이, 각 사이클의 S50 단계에서 그 내측에 경계봉이 삽입되는 기준이 된다. 상기 1회차 및 2회차 사이클로 이루어진 사이클 군과 3회차 및 4회차 사이클로 이루어진 사이클 군은 교대로 수행된다.
또한, 각 사이클의 S30단계에서, 교차 이동될 면외 선상체 군이 선택되는 방향 및 교차 이동 방향은, 직전 사이클에서와 반대방향이며, 예컨대 도 11 내지 도 14에서 순차적으로 x 방향, y방향, x 방향, y 방향이다. 또한, 면내 선상체가 삽입되는 방향은 직전 사이클에서와 반대방향이며, 예컨대 도 11 내지 도 14에서 순차적으로 y 방향, x 방향, y 방향, x 방향이다. 이 경우, 면외 선상체 군이 교차 이동되는 간격과 복수의 면내 선상체이 삽입되는 간격은, 면외 선상체의 배열 간격의 2 배이다.
또한, 각 사이클의 S40단계에서, 원상 회복될 면외 선상체 군이 선택되는 방향 및 원상 회복 방향은 직전 사이클에서와 반대방향이며, 예컨대 도 11 내지 도 14에서 순차적으로 x 방향, y방향, x 방향, y 방향이다. 이 경우, 각 회차에 따라 새롭게 이동하여 형성되는 면내 선상체 상호간에는 z 방향으로 일정하게 이격되어 있다. 복수의 면내 선상체가 z 방향으로 이격되는 간격(Dz; 도 16, 도 18 참조)은, 예컨대 복수의 면외 선상체가 xy 평면에서 x 및 y 방향으로 이격되는 간격(Dxy; 도 16, 도 18 참조)
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배일 수 있으며, 이에 따라 제조되는 3차원 격자 트러스 구조체는 3차원 카고메 트러스 구조체와 유사하게 된다. 또한, 각 사이클의 S40 단계 전후에서, 밀착봉의 삽입 방향은, 예컨대 도 11 내지 도 14에서 순차적으로 x 방향, y방향, x방향, y 방향이다.
또한, 각 사이클의 S50 단계에서, 경계봉이 삽입되는 방향은 직전 사이클에서와 반대 방향이며, 예컨대 도 11 내지 도 14에서 순차적으로 y 방향, x 방향, y 방향, x 방향이다. 마찬가지로, 경계봉 삽입을 위해 선택되는 최외측 면외 선상체의 방향은 직전 사이클에서와 반대방향이며, 예컨대 도 11 내지 도 14에서 순차적으로 y 방향, x 방향, y 방향, x 방향이다.
도 11 내지 도 14의 실시예에서, 면외 선상체가 xy 평면에서 x 및 y 방향 배열되는 개수는 홀수이고, 경계봉(240)은 각 사이클에서 스위칭되지 않은 면외 선상체 군(도 11에서 맨 우측 면외 선상체 군, 도 12에서 맨 하측 면외 선상체 군, 도 13에서 맨 좌측 면외 선상체 군, 도 14에서 맨 상측 면외 선상체 군)의 내측에 경계봉이 삽입된다. 이에 따라, 실시예에서는 경계봉이 시계방향으로 순차적으로 삽입되는 것으로 도시되어 있다. 물론, 그 반대 방향으로 삽입되는 것도 가능하다. 경계봉(240)은 구조체 제조가 완료되면 구조체로부터 선택적으로 분리될 수 있다.
이상의 S20 내지 S50 단계를 하나의 사이클로 하여 소망되는 구조체의 크기에 따라 수회 반복함으로써 본 발명에 따른 3차원 격자 트러스 구조체가 제조된다. 이러한 제조방법은, 유연성 선상체를 면내 방향과 면외 방향에서 연속적으로 동시에 직조함으로써 공정이 단순하고 대량생산에 특히 유리하다.
도 15는, 상기 도 11 내지 도 14의 실시예에 따라 제조된 3차원 카고메 트러스와 유사한 구조체의 사시도를 나타내며, 상기한 S20 내지 S50 단계의 사이클이 4회 반복 하는 과정이 3회 수행되어 제조된 3차원 격자 트러스 구조체를 도시한다. 도 16는, 상기 도 11 내지 도 14의 실시예에 따라 제조된 3차원 카고메 트러스와 유사한 구조체의 사시도 및 투영도를 나타내며, 상기 구조체는, 도 10에서 예시된 직조장치(10)를 구성하는 상단 플레이트(110), 하단 플레이트(120), 및 그립(130)과 함께, 직조되지 않은 잔여 선상체, 및 경게봉이 제거된 상태에서 도시되었다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 3차원 격자 트러스 구조체의 제조과정에서 이용되는 경계봉은, 면외 선상체가 계속하여 일방향으로만 이동하는 것을 방지함으로써 3차원 격자 트러스 구조체의 외면 윤곽을 균일하게 유도할 목적으로 삽입된다. 이에 따라, 본 발명에 따른 3차원 격자 트러스 구조체는, 도 4의 종래 기술에 따른 3차원 격자 트러스 구조체와는 달리, 예컨대 직육면체의 각주 형상을 가지며 측면 경계가 일정하여 외관 디자인이 우수하고 기계적 강도가 우수하다.
이상으로 본 발명의 바람직한 실시예를 도면을 참고하여 상세하게 설명하였다. 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
예컨대, 앞의 실시예에서는 면외 선상체가 xy 평면에서 x 및 y 방향 배열되는 개수가 '홀수'인 경우를 예정하였으나, '짝수'인 경우 또는 그 조합도 가능하다.
도 17은 본 발명의 다른 실시예에 따라 제조된 3차원 카고메 트러스와 유사한 구조체의 사시도를 나타내며, 면외 선상체가 xy 평면에서 x 및 y 방향 배열되는 개수가 '짝수'인 경우를 예정하였다. 도 18은, 상기 도 17의 실시예에 따라 제조된 3차원 카고메 트러스와 유사한 구조체의 사시도 및 투영도를 나타내며, 상기 도 16과 마찬가지로 도 7에 예시된 직조장치의 구성 부품, 직조되지 않은 잔여 선상체 및 경계봉은 제거된 상태에서 도시되었다. 도 17 및 도 18의 실시예에 따른 구조체도 기본적으로 도 9에 따른 공정에 따라 제조되지만, 도 17에 도시된 바와 같이, 경계봉 삽입은, 3회차 및 4회차 사이클에서만 수행된 점에서 상기 도 15의 실시예와는 상이하다. 이는, x 및 y 방향으로 배열되는 면외 선상체의 개수가 '짝수'인 경우에는 각 사이클의 S20 단계에서 스위칭되지 않은 복수의 면외 선상체 군이 1회차 및 2회차 사이클에서는 존재하지 않고 3 회차 및 4회차 사이클에서만 최외측에서 쌍으로 존재하게 됨으로써, 경계봉 삽입도 3 회차 및 4 회차 사이클에서만 선택적으로 이루어지는 것으로 이해될 수 있다.
또한, 앞의 실시예에서는, 면외 선상체의 양단 모두가 xy 평면에서 x 및 y 방향으로 일정한 간격(Dxy)로 이격되어 배열됨으로써 직조 시작단계에서 면외 선상체가 z 방향으로 평행한 경우를 예정하였으나, 도 19와 같은 다른 변형 실시예도 가능하다.
도 19는 본 발명의 다른 실시예에 따른 3차원 격자 트러스 구조체를 제조하는 장치의 개략적인 구성도를 나타낸다. 도 19에 따르면, 복수의 면외 선상체(210)의 상단은 상부 플레이트(110) 상면, 즉 xy 평면에서 x 및 y 방향으로 이동이 가능한 자유단을 형성하고, 반대쪽 하단은 하부 플레이트(120) 하면, 즉 xy 평면에서 x 및 y 방향으로 일정 간격(Dxy)으로 이격되어 고정단을 형성한다.
이 경우, 면외 선상체의 상단의 이격 간격(Dxy*)은 상기 하단 이격 간격(Dxy)보다 상대적으로 큰 값을 가지며, 이에 따라, 앞의 실시예에서와는 달리, 상기 S10 단계에서 복수의 면외 선상체(210)가 z 방향으로 배열되는 모습은 평행하지 않다. 또한, 도 19의 실시예에서 상기 S40 단계는, 상기 복수의 면내 선상체(220) 각각에 소정의 인장력을 부여하면서 도면의 화살표로 도시된 바와 같이 밀착봉(140)을 이용하여 z방향 하방으로 수렴 이동시켜 밀착시키는 방식으로 수행된다. 이에 따라, 면외 선상체 하단의 이격 간격(Dxy)은 제조되는 3차원 격자 트러스 구조체에서 면외 선상체(210) 상호간의 이격 간격이 된다.
상기 이격 간격(Dxy)이 좁을수록 조밀한 구조의 3차원 격자 트러스 구조체를 형성하게 되며, 이러한 조밀한 구조의 3차원 격자 트러스 구조체는 면외 선상체 사이의 간격이 좁아 면내 선상체 삽입이 기술적으로 곤란하여 직조가 난해할 수 있으나, 상기 도 19에 따른 변형 실시예에서는 면외 선상체(210)의 상단의 이격 간격(Dxy*)은 상기 하단 이격 간격(Dxy)보다 상대적으로 큰 값을 갖게 함으로써 이러한 문제를 효과적으로 해결할 수 있다.
따라서 본 발명의 범위는 상술한 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미, 범위, 및 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
10: 직조 장치 110: 상단 플레이트
120: 하단 플레이트 130: 그립(자성블록)
140: 밀착봉 150: 측벽 프레임
20: 격자 트러스 구조체 210: 면외 선상체
212: 금속블록 214: 면외 선상체 교차부
220: 면내 선상체 240: 경계봉

Claims (12)

  1. 복수의 면외 선상체와 복수의 면내 선상체로 구성된 유연성 선상체를 이용하여 3차원 격자 트러스 구조체를 제조하는 방법으로서, x, y, z 직교좌표계를 기준으로 하여 방위를 정의할 때,
    (a) 적어도 어느 일단이 xy 평면에서 x 및 y 방향으로 이동이 가능한 자유단을 형성하고, 타단은 xy 평면에서 x 및 y 방향으로 일정 간격(Dxy)으로 이격된 상태에서 x및 y 방향으로 이동이 억제된 고정단을 형성하도록, 상기 복수의 면외 선상체를 배열하는 단계;
    (b) y 또는 x 방향으로 선택되는 복수의 면외 선상체 군을 대상으로, 서로 인접한 면외 선상체 군 상호간에 상기 자유단을 xy 평면에서 x 또는 y 방향으로 스위칭하여 상기 복수의 면외 선상체 상호간에 교차부를 형성하는 단계;
    (c) x 또는 y 방향으로 선택되는 복수의 면외 선상체 군을 대상으로, 복수의 면외 선상체 군의 자유단을 일체로 x 또는 y 방향으로 서로 교차 이동한 상태에서, 상기 교차부 위에서 상기 복수의 면내 선상체를 y 또는 x 방향으로 삽입하는 단계;
    (d) 상기 (c) 단계에서 서로 교차 이동된 복수의 면외 선상체 군의 자유단을 원위치로 회복된 상태에서, 상기 복수의 면내 선상체를 z 방향으로 평행 이동시키는 단계;
    (e) y 또는 x 방향으로 선택되며 상기 (b) 단계에서 스위칭되지 않은 복수의 면외 선상체 군의 내측에서 y 또는 x 방향으로 경계봉을 삽입시키는 단계;를 포함하며,
    상기 (b) 내지 (e) 단계를 하나의 사이클로 하여 반복적으로 수행하고, 상기 복수의 면내 선상체는 z방향으로 일정 간격(Dz)으로 이격되어 배열되는 것을 특징으로 하는, 3차원 격자 트러스 구조체 제조방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 (b) 단계에서,
    복수의 면외 선상체 군이 선택되는 방향은, 상기 자유단이 스위칭되는 방향과 수직한 것을 특징으로 하는, 3차원 격자 트러스 구조체 제조방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 (c) 단계에서,
    교차 이동될 상기 복수의 면외 선상체 군이 선택되는 방향 및 상기 자유단이 교차 이동되는 방향은, 상기 (b) 단계에서 복수의 면외 선상체 군의 자유단이 스위칭되는 방향과 동일하고; 상기 복수의 면내 선상체가 삽입되는 방향은, 상기 (b) 단계에서 복수의 면외 선상체 군의 자유단이 스위칭되는 방향과 수직한 것을 특징으로 하는, 3차원 격자 트러스 구조체 제조방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 (e) 단계에서,
    복수의 면외 선상체 군이 선택되는 방향 및 경계봉이 삽입되는 방향은, 상기 (b) 단계에서 복수의 면외 선상체 군의 자유단이 스위칭되는 방향과 수직한 것을 특징으로 하는, 3차원 격자 트러스 구조체 제조방법.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 (b) 단계는,
    복수의 면외 선상체 군이 선택되는 방향은, 각 사이클 단위로 y 방향 또는 x 방향으로 교대로 이루어지고,
    복수의 면외 선상체 군을 스위칭하는 과정은, 2개의 사이클을 군 단위로 하여 1회차 사이클 군에서는 최외측 면외 선상체 군으로부터 수행되고 2 회차 사이클 군에서는 최외측을 제외한 면외 선상체 군으로부터 수행되고, 이러한 1회차 사이클 군과 2회차 사이클 군이 교대로 수행되는 것을 특징으로 하는, 3차원 격자 트러스 구조체 제조방법.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 복수의 면외 선상체 군은 x 및 y 방향으로 홀수로 구성되는 것을 특징으로 하는, 3차원 격자 트러스 구조체 제조방법.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 경계봉은 각 사이클 단위에서 삽입되는 것을 특징으로 하는, 3차원 격자 트러스 구조체 제조방법.
  8. 제 5 항에 있어서, 상기 복수의 면외 선상체 군은 x 및 y 방향으로 짝수로 구성되는 것을 특징으로 하는, 3차원 격자 트러스 구조체 제조방법.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 경계봉은, 2 개의 사이클 단위에서 삽입되는 것을 특징으로 하는, 3차원 격자 트러스 구조체 제조방법.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 복수의 면내 선상체가 z 방향으로 이격되는 간격(Dz)는, 상기 복수의 면외 선상체가 xy 평면에서 x 및 y 방향으로 이격되는 간격(Dxy)의
    Figure 112014022632543-pat00003
    배인 것을 특징으로 하는, 3차원 격자 트러스 구조체 제조방법.
  11. 제 1 항에 있어서, 상기 (a) 단계에서,
    상기 복수의 면외 선상체는 z 방향으로 평행하게 배열되는 것을 특징으로 하는, 3차원 격자 트러스 구조체 제조방법.
  12. 제 1 항에 있어서, 상기 (a) 단계에서,
    상기 복수의 면외 선상체는 자유단에서의 이격 간격이 고정단에서의 상기 이격 간격(Dxy) 보다 큰 것을 특징으로 하는, 3차원 격자 트러스 구조체 제조방법.

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101699943B1 (ko) 2015-11-11 2017-01-25 전남대학교산학협력단 와이어 직조에 기반한 3차원 박막 다공질 구조체 제조방법
KR101780352B1 (ko) 2016-10-25 2017-09-21 전남대학교산학협력단 3차원 격자 트러스 구조체 직조에 이용되는 면내 와이어 배열장치 및 이를 이용한 트러스 구조체 제조방법

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111225806B (zh) * 2017-10-18 2022-06-24 米其林集团总公司 包括三维纺织物或编织物以及固定元件的用于轮胎的组件

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20090092152A (ko) * 2008-02-26 2009-08-31 전남대학교산학협력단 유연한 선상체로 3차원 카고메 트러스 구조체를 직조하는방법
KR20110023453A (ko) * 2009-08-31 2011-03-08 전남대학교산학협력단 직조된 와이어와 직선 와이어로 구성된 트러스 타입의 주기적인 다공질 재료와 그 제조 방법

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2986241A (en) 1956-02-07 1961-05-30 Fuller Richard Buckminster Synergetic building construction
US3955602A (en) * 1967-10-16 1976-05-11 Avco Corporation Apparatus for fabricating three-dimensional fabric material
US4336296A (en) * 1978-12-27 1982-06-22 Agency Of Industrial Science & Technology Three-dimensionally latticed flexible-structure composite
JPH0672340B2 (ja) 1990-05-09 1994-09-14 株式会社スリーデイコンポリサーチ ロッド方式三次元多軸織機の織物ガイド方法及び装置
WO2005044483A1 (en) 2003-11-07 2005-05-19 Ki Ju Kang Three-dimensional cellular light structures directly woven by continuous wires and the manufacturing method of the same
KR101029183B1 (ko) * 2006-11-29 2011-04-12 전남대학교산학협력단 나선형 와이어로 직조된 3차원의 다공질 경량 구조체 및 그제조 방법
KR101155267B1 (ko) 2009-08-27 2012-06-18 전남대학교산학협력단 3차원 다공질 경량 구조체의 제조 방법
KR101114153B1 (ko) 2010-02-26 2012-02-22 전남대학교산학협력단 3차원 트러스 구조물 직조기와 이를 이용한 3차원 트러스 구조물 제조 방법

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20090092152A (ko) * 2008-02-26 2009-08-31 전남대학교산학협력단 유연한 선상체로 3차원 카고메 트러스 구조체를 직조하는방법
KR20110023453A (ko) * 2009-08-31 2011-03-08 전남대학교산학협력단 직조된 와이어와 직선 와이어로 구성된 트러스 타입의 주기적인 다공질 재료와 그 제조 방법

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101699943B1 (ko) 2015-11-11 2017-01-25 전남대학교산학협력단 와이어 직조에 기반한 3차원 박막 다공질 구조체 제조방법
KR101780352B1 (ko) 2016-10-25 2017-09-21 전남대학교산학협력단 3차원 격자 트러스 구조체 직조에 이용되는 면내 와이어 배열장치 및 이를 이용한 트러스 구조체 제조방법

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