KR101706473B1

KR101706473B1 - 3D Printing Apparatus for Building Structure

Info

Publication number: KR101706473B1
Application number: KR1020150147429A
Authority: KR
Inventors: 조병완
Original assignee: 한양대학교 산학협력단
Priority date: 2015-10-22
Filing date: 2015-10-22
Publication date: 2017-02-15

Abstract

Provided is a 3D printing apparatus for building a structure, which comprises: a plurality of column parts which are arranged to be separated from each other by a predetermined distance; a transfer frame which connects the column parts in a horizontal direction and is guided in horizontal and vertical directions by being guided to the column parts; a nozzle part which is installed at the transfer frame, is moved in the x, y and z-axis directions, and sprays a raw material to build the structure; and a raw material supply part for supplying the printing material to the nozzle part. The column parts and the transfer frame can form a frame having a variable rectangular parallelepiped shape which is adjustable in height or length to build the structure therein.

Description

TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a 3D printing apparatus for building construction,

아래의 실시예들은 구조물 건설을 위한 3D 프린팅 장치에 관한 것이다. The following embodiments relate to a 3D printing device for constructing a structure.

3D 프린팅(3D printing)은 3D 입체 모델링을 플라스틱 액체 혹은 기타 원료를 사출하거나 적층, 응고시켜 3차원 형태의 고체 제품을 제작하는 기술을 말하며, 전통적인 재료 가공 기술에 비해 속도, 가격, 사용 편리성 등 다양한 측면에서 우위를 나타내고 있다.3D printing (3D printing) refers to the technology of making 3D solid modeling by injection, lamination and solidification of plastic liquid or other raw materials, and it is a technology that produces speed, price, ease of use It is showing an advantage in various aspects.

3D 프린팅은 원료에 따라 액체, 파우더, 고체로 나뉘며, 레이저, 열, 빛 등의 소스를 기반으로 응고, 적층하는 다양한 방식이 존재하는데, 3D 프린팅 방식은 현재까지 다양하게 개발되어 왔으며 각각의 방식은 제품 제작에 있어 장단점을 가지고 있다. 3D printing is divided into liquid, powder, and solid depending on the raw material. There are various methods of solidifying and laminating based on sources such as laser, heat, and light. However, 3D printing methods have been developed variously so far. It has advantages and disadvantages in production.

3D 프린팅 방식은 각각의 분야마다 다른 형태의 방식이 사용될 수 있으며, 크게 FDM(Fused Deposition Modelling), DLP(Digital Light Processing), SLA(Stereolithography), SLS(Selective Laser Sintering), PolyJet(Photopolymer Jetting Technology), DMT(Direct Metal Tooling), PBP(Powder Bed & inkjet head 3d printing), LOM(Laminated Object Manufacturing) 등의 방식으로 구분될 수 있다.The 3D printing method can be used in different fields in different fields. FDM (Fused Deposition Modeling), DLP (Digital Light Processing), SLA (Stereolithography), SLS (Selective Laser Sintering), PolyJet (Photopolymer Jetting Technology) , DMT (direct metal tooling), PBP (powder bed & inkjet head 3d printing), and LOM (Laminated Object Manufacturing).

도 1은 일반적인 3D 프린팅 장치를 나타내는 도면이다. 1 is a diagram illustrating a conventional 3D printing apparatus.

일반적으로는 열가소성 플라스틱으로 된 와이어 또는 필라멘트를 공급릴과 이송릴을 통해 공급하고, 공급된 필라멘트를 작업대에 대하여 상대적으로 x, y, z의 세 방향으로 위치 조절되는 3차원 이송기구에 장착된 히터노즐에서 용융시켜서 배출함으로써, 2차원 평면형태를 만들면서 이를 작업대 상에 한 층씩 적층하여 3차원으로 성형하는 용융 수지 압출 조형 방법(FDM)이 널리 사용되고 있다. Generally, a wire or a filament made of a thermoplastic plastic is fed through a feed reel and a feed reel, and the filament is fed to a heater mounted on a three-dimensional feeding mechanism that is positioned relative to the workbench in three directions of x, (FDM) is widely used in which a two-dimensional planar shape is formed by melting in a nozzle and then discharged into a three-dimensionally stacked layer on a workbench.

한국공개특허 10-2015-0089240호는 이러한 3D 프린터에 관한 것으로, 용융재를 토출하는 프린터 헤드부 및 상기 용융재를 적층하여 대상물을 인쇄하기 위한 프린터 스테이지부를 포함하고, 상기 프린터 헤드부는 노즐부 및 상기 노즐부에 상기 용융재를 공급하기 위한 용융재 공급부를 포함하는 인쇄 속도를 향상을 위한 3D 프린터에 관해 기재하고 있다. Korean Patent Laid-Open No. 10-2015-0089240 relates to such a 3D printer, which includes a printer head portion for discharging a molten material and a printer stage portion for stacking the molten material to print an object, wherein the printer head portion includes a nozzle portion, And a molten material supply unit for supplying the molten material to the nozzle unit.

이와 같이, 현재까지의 3D 프린팅 기술은 일정한 틀을 가진 3D 프린터 카트리지 속의 열가소성 플라스틱 재료를 필라멘트 형태로 사출하고, 노즐에서 성형한 후 압출시켜 한 층씩 적층하여, 각종 제조업 제품이나 인공 장기 등 소형 제품을 압출 성형하였다. 그러나 빌딩이나 주택, 교량, 터널 등과 같이 불특정 크기의 구조물을 제작하기는 어렵다. In this way, up to now, 3D printing technology has been developed in which a thermoplastic plastic material in a 3D printer cartridge having a certain frame is injected in a filament form, extruded from a nozzle, layered one by one, Followed by extrusion molding. However, it is difficult to produce structures of unspecific size such as buildings, houses, bridges, tunnels, and the like.

실시예들은 구조물 건설을 위한 3D 프린팅 장치에 관하여 기술하며, 보다 구체적으로 교량, 터널, 도로, 주택, 빌딩 등과 같은 건설 구조물 제작 시 비가소성 콘크리트 같은 재료의 3D 프린팅 장치에 관한 기술을 제공한다. Embodiments describe a 3D printing device for constructing structures and more specifically provide a technique for 3D printing devices of materials such as non-plastic concrete in construction construction such as bridges, tunnels, roads, houses, buildings,

실시예들은 구조물을 건설하기 위해 높이 또는 길이가 조절되는 가변형 프레임과 x, y, z 축 이동이 자유로운 노즐부가 형성되어, 빌딩이나 주택, 교량, 터널 등 기반시설 등과 같은 불특정 크기의 구조물 건설을 위한 3D 프린팅 장치를 제공하는데 있다.Embodiments include a variable frame in which a height or a length is adjusted and a nozzle portion in which x, y, and z axes are freely movable, for constructing a structure, so as to form an unspecified size structure such as a building, a house, a bridge, And a 3D printing apparatus.

실시예들은 콘크리트 압출 또는 강구조 성형을 위한 볼륨(volume) 측정기, 속도 측정기, 온도 센서, 대기온도 센서, 타이머, xyz 위치 센서가 M2M(Machine to Machine)으로 구성되어 사물인터넷 기반으로 성형을 조절하는 노즐을 이용함으로써, 자동으로 콘크리트 압출 또는 강구조 성형이 가능한 구조물 건설을 위한 3D 프린팅 장치를 제공하는데 있다. Examples include a volume meter, a speedometer, a temperature sensor, an air temperature sensor, a timer, and an xyz position sensor for forming a concrete extrusion or a steel structure, which are formed of M2M (Machine to Machine) To provide a 3D printing apparatus for constructing a structure capable of automatically extruding concrete or forming a steel structure.

일 실시예에 따른 구조물 건설을 위한 3D 프린팅 장치에 있어서, 서로 일정 거리 이격되어 배치되는 복수의 기둥부; 상기 복수의 기둥부를 수평 방향으로 연결하며 상기 복수의 기둥부에 가이드되어 수평 및 수직 방향으로 이동되는 이송 프레임; 상기 이송 프레임에 설치되어 x, y, z 축 방향으로 이동되며 프린팅 원료를 분사하여 구조물을 건설하는 노즐부; 및 상기 노즐부에 상기 프린팅 원료를 공급하는 원료 공급부를 포함하고, 상기 복수의 기둥부와 상기 이송 프레임은, 내부에 상기 구조물을 건설하기 위해 높이 또는 길이가 조절되는 가변형 직육면체 형태의 프레임을 형성한다. A 3D printing apparatus for constructing a structure according to an exemplary embodiment of the present invention includes: a plurality of columns arranged at a predetermined distance from each other; A conveyance frame connected to the plurality of posts in a horizontal direction and guided by the plurality of posts to be moved in horizontal and vertical directions; A nozzle unit installed in the transport frame and moved in the x, y, z axis direction to inject a printing material to construct a structure; And a material supply unit for supplying the printing material to the nozzle unit, wherein the plurality of posts and the transfer frame form a variable rectangular parallelepiped frame whose height or length is adjusted to construct the structure therein .

여기서 복수의 기둥부는 기둥부에 적어도 하나 이상의 부재가 결합 또는 분리되어 높이가 조절될 수 있다. Here, the plurality of pillars can be adjusted in height by joining or separating at least one member to the pillars.

인접한 상기 복수의 기둥부 사이를 연결하는 보조 프레임이 더 포함되고, 상기 보조 프레임은, 상기 복수의 기둥부에 가이드되어 수직 방향으로 이동되며, 상기 이송 프레임과 연결되어 수평 방향으로의 이동을 가이드 하고, 상기 복수의 기둥부는, 상기 기둥부의 중단에 케이지에 의해 빈 공간이 형성되어 상기 적어도 하나 이상의 부재가 결합되어 높이가 조절될 수 있다. And the auxiliary frame is guided by the plurality of column portions and is moved in the vertical direction and connected to the transport frame to guide the movement in the horizontal direction The plurality of pillars may have a hollow space formed by a cage at an end of the pillars, and the height of the pillars may be adjusted by coupling the at least one member.

상기 원료 공급부는, 상기 프린팅 원료를 배합하는 믹서; 상기 믹서와 연결되어 상기 프린팅 원료를 압송하는 길이 조절이 가능한 재료이송 파이프; 및 상기 재료이송 파이프로부터 상기 노즐부까지 연결되며, x, y, z 축 방향으로 변형이 가능한 플렉서블(flexible) 파이프를 포함할 수 있다. The raw material supply unit includes a mixer for mixing the printing raw material; A material transfer pipe connected to the mixer and capable of controlling the length of feeding the printing material; And a flexible pipe connected from the material transfer pipe to the nozzle unit and capable of deforming in the x, y, and z axis directions.

상기 프린팅 원료는, 유동화제, 증점제, 감수제, 급결제 중 적어도 둘 이상의 혼화재료 배합에 의한 3D 프린팅 용매를 포함할 수 있다. The printing material may include a 3D printing solvent by mixing at least two of a fluidizing agent, a thickener, a water reducing agent, and a rapid setting agent.

상기 프린팅 원료는, 신속한 경화를 위해 수소 생성수과 수소 에멀전 중 적어도 하나 이상의 조합으로 이루어진 3D 프린팅 용매를 포함할 수 있다. The printing material may include a 3D printing solvent consisting of a combination of at least one of hydrogen-producing water and a hydrogen emulsion for rapid curing.

상기 프린팅 원료는, 신속한 경화를 위해 조강 시멘트 또는 폴리머 시멘트로 이루어진 콘크리트를 포함할 수 있다. The printing material may comprise concrete made of crude steel cement or polymer cement for rapid curing.

상기 노즐부는, 콘크리트 압출 또는 강구조 성형을 위한 볼륨(volume) 측정기, 속도 측정기, 온도 센서, 대기온도 센서, 타이머, xyz 위치 센서 중 적어도 하나 이상이 M2M(Machine to Machine)으로 구성되어 사물인터넷 기반으로 성형을 조절하는 노즐을 포함할 수 있다.At least one of a volume measuring device, a speed measuring device, a temperature sensor, an atmospheric temperature sensor, a timer, and an xyz position sensor for forming a concrete extrusion or a steel structure is constituted by M2M (Machine to Machine) And may include a nozzle for controlling the molding.

건설 대상 구조물의 3D 모델링에 사물인터넷기반으로 상기 구조물의 부위별 센서 모니터링이 동기화되어, 상기 구조물의 상태를 모니터링 하는 사물인터넷기반 관제 서버를 더 포함할 수 있다.Based Internet control server for monitoring the state of the structure by synchronizing sensor monitoring of each site of the structure based on the object Internet in 3D modeling of the object to be constructed.

상기 노즐부는, 상기 구조물의 두께와 폭, 상기 프린팅 원료의 타설 속도와 적층 깊이 중 적어도 하나 이상의 변수에 따라 사물인터넷기반으로 상기 프린팅 원료가 분사되는 구멍의 크기가 유압식으로 자동 조절되는 콘크리트용 노즐을 포함할 수 있다. Wherein the nozzle unit is adapted to automatically adjust the size of a hole through which the printing material is injected on the object Internet according to at least one of a thickness and a width of the structure, a placement speed of the printing material, .

상기 노즐부는, 각각의 모터에 의해 동작되는 적어도 2개 이상의 노즐을 포함하는 복합 노즐로 이루어질 수 있다. The nozzle unit may be composed of a composite nozzle including at least two or more nozzles operated by respective motors.

상기 복합 노즐은, 상기 구조물의 형성을 위한 상기 프린팅 원료, 배관 시설의 형성을 위한 원료, 주요 시설을 위한 원료, 도색을 위한 원료 중 적어도 하나의 원료를 분사하는 노즐이 복수 개 형성될 수 있다. The composite nozzle may include a plurality of nozzles for spraying at least one of the raw materials for forming the printing material, the piping facilities, the raw materials for the main facility, and the raw materials for painting to form the structure.

상기 노즐부는, 상기 이송 프레임에 형성되는 복수의 노즐 가이드부; 및 상기 복수의 노즐 가이드부 각각에 가이드되어 동작되는 복수의 노즐을 포함하고, 상기 복수의 노즐은 각 모터에 의해 동시 동작할 수 있다. Wherein the nozzle unit comprises: a plurality of nozzle guide units formed on the transfer frame; And a plurality of nozzles guided by the plurality of nozzle guide portions, wherein the plurality of nozzles can be operated simultaneously by the respective motors.

상기 이송 프레임에 설치되어 철근 또는 부재료를 이송하는 운반부를 더 포함하고, 상기 운반부는, 상기 노즐부를 통해 상기 프린팅 원료가 분사 및 적층되어 구조물을 형성하는 동안 별도의 모터에 의해 동작되어 상기 철근 또는 부재료를 이송하여 상기 구조물을 건설할 수 있다. Wherein the conveying unit is operated by a separate motor during the formation of the structure by spraying and laminating the printing material through the nozzle unit, So that the structure can be constructed.

다른 실시예에 따른 구조물 건설을 위한 3D 프린팅 장치에 있어서, 서로 일정 거리 이격되어 배치되며, 바닥부에 레일이 형성되어 수평 방향으로 이동되는 복수의 기둥부; 상기 복수의 기둥부를 수평 방향으로 연결하며 상기 복수의 기둥부에 가이드되어 수직 방향으로 이동되는 이송 프레임; 상기 이송 프레임에 설치되어 x, y, z 축 방향으로 이동되며 프린팅 원료를 분사하여 구조물을 건설하는 노즐부; 및 상기 노즐부에 상기 프린팅 원료를 공급하는 원료 공급부를 포함하고, 상기 복수의 기둥부는 상기 기둥부에 적어도 하나 이상의 부재가 결합 또는 분리되어 높이가 조절되며, 상기 원료 공급부는 상기 프린팅 원료를 배합하는 믹서; 상기 믹서와 연결되어 상기 프린팅 원료를 압송하는 길이 조절이 가능한 재료이송 파이프; 및 상기 재료이송 파이프로부터 상기 노즐부까지 연결되며, x, y, z 축 방향으로 변형이 가능한 플렉서블(flexible) 파이프를 포함한다. A 3D printing apparatus for constructing a structure according to another embodiment of the present invention includes a plurality of columns arranged at a predetermined distance from each other and having a rail formed at a bottom thereof and moved in a horizontal direction; A conveyance frame connected to the plurality of posts in a horizontal direction and guided by the plurality of posts to be moved in a vertical direction; A nozzle unit installed in the transport frame and moved in the x, y, z axis direction to inject a printing material to construct a structure; And a raw material supply unit for supplying the printing material to the nozzle unit, wherein the plurality of the column units are adjusted in height by coupling or separating at least one member to the column unit, and the raw material supply unit is configured to mix the printing raw material mixer; A material transfer pipe connected to the mixer and capable of controlling the length of feeding the printing material; And a flexible pipe connected from the material transfer pipe to the nozzle unit and capable of deforming in the x, y, and z axis directions.

여기서 상기 노즐부는 콘크리트 압출 또는 강구조 성형을 위한 볼륨(volume) 측정기, 속도 측정기, 온도 센서, 대기온도 센서, 타이머, xyz 위치 센서 중 적어도 하나 이상이 M2M(Machine to Machine)으로 구성되어 사물인터넷 기반으로 성형을 조절하는 노즐을 포함할 수 있다. At least one of a volume meter, a speed meter, a temperature sensor, an atmospheric temperature sensor, a timer, and an xyz position sensor for forming a concrete extrusion or a steel structure is composed of M2M (Machine to Machine) And may include a nozzle for controlling the molding.

그리고 건설 대상 구조물의 3D 모델링에 사물인터넷기반으로 상기 구조물의 부위별 센서 모니터링이 동기화되어, 상기 구조물의 상태를 모니터링 하는 사물인터넷기반 관제 서버를 더 포함할 수 있다. And a object Internet-based control server for monitoring the state of the structure by synchronizing sensor monitoring of each structure of the structure based on the object-based Internet to 3D modeling of the object-to-be-structured.

실시예들에 따르면 구조물을 건설하기 위해 높이 또는 길이가 조절되는 가변형 프레임과 x, y, z 축 이동이 자유로운 노즐부가 형성되어, 빌딩이나 주택, 교량, 터널 등 기반시설 등과 같은 불특정 크기의 구조물 건설을 위한 3D 프린팅 장치를 제공할 수 있다. According to the embodiments, a variable frame whose height or length is adjustable and a nozzle portion capable of moving in the x, y, and z axes and a nozzle portion capable of moving in the x, y, and z axes are formed to construct a structure, and an unspecified-size structure construction such as a building, a house, a bridge, It is possible to provide a 3D printing apparatus for a printing apparatus.

실시예들에 따르면 콘크리트 압출 또는 강구조 성형을 위한 볼륨(volume) 측정기, 속도 측정기, 온도 센서, 대기온도 센서, 타이머, xyz 위치 센서가 M2M(Machine to Machine)으로 구성되어 사물인터넷 기반으로 성형을 조절하는 노즐을 이용함으로써, 자동으로 콘크리트 압출 또는 강구조 성형이 가능한 구조물 건설을 위한 3D 프린팅 장치를 제공할 수 있다. According to embodiments, a volume meter, a velocity meter, a temperature sensor, an air temperature sensor, a timer, and an xyz position sensor for forming a concrete extrusion or a steel structure are constituted by M2M (Machine to Machine) It is possible to provide a 3D printing apparatus for constructing a structure capable of automatically extruding concrete or forming a steel structure.

도 1은 일반적인 3D 프린팅 장치를 나타내는 도면이다.
도 2는 일 실시예에 따른 사물인터넷 기반 구조물 건설을 위한 3D 프린팅 시스템의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 일 실시예에 따른 구조물 건설을 위한 3D 프린팅 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 일 실시예에 따른 기둥부의 길이 조절 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 일 실시예에 따른 노즐의 예를 나타내는 도면이다.
도 6은 다른 실시예에 따른 구조물 건설을 위한 3D 프린팅 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 다른 실시예에 따른 구조물 건설을 위한 3D 프린팅 장치를 설명하기 위한 도면이다.1 is a diagram illustrating a conventional 3D printing apparatus.
FIG. 2 is a view for explaining a configuration of a 3D printing system for constructing a thing Internet infrastructure according to an embodiment.
3 is a view for explaining a 3D printing apparatus for constructing a structure according to an embodiment.
4 is a view for explaining a method of adjusting the length of the column according to one embodiment.
5 is a view showing an example of a nozzle according to an embodiment.
6 is a view for explaining a 3D printing apparatus for constructing a structure according to another embodiment.
7 is a view for explaining a 3D printing apparatus for constructing a structure according to another embodiment.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시예들을 설명한다. 그러나, 기술되는 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명되는 실시예들에 의하여 한정되는 것은 아니다. 또한, 여러 실시예들은 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 도면에서 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.Hereinafter, embodiments will be described with reference to the accompanying drawings. However, the embodiments described may be modified in various other forms, and the scope of the present invention is not limited by the embodiments described below. In addition, various embodiments are provided to more fully describe the present invention to those skilled in the art. The shape and size of elements in the drawings may be exaggerated for clarity.

아래의 실시예들은 빌딩이나 주택, 교량, 터널 등 기반시설들과 같이 불특정 크기의 구조물의 3D 프린팅 건설을 위해서 높이 및 길이가 조절되는 가변형 타워 형태의 프레임이 형성되고, 직육면체의 프레임 내에 x, y, z의 3축 방향으로 이동되어 3D 프린팅 건설 소재에 적합한 재료를 분사하는 노즐이 형성될 수 있다. 그리고 구조물 크기에 따른 가변형 재료이송 파이프가 형성되어 크기에 제약이 없는 구조물 건설을 위한 3D 프린팅 장치를 제공할 수 있다.
In the following embodiments, a variable-type tower-shaped frame whose height and length are adjusted for the 3D printing construction of an unspecified size structure such as a building, a house, a bridge, and a tunnel is formed. , z, and a nozzle for ejecting a material suitable for the 3D printing construction material can be formed. Also, a variable material conveying pipe according to the size of the structure can be formed, thereby providing a 3D printing apparatus for constructing a structure without any limitation in size.

본 발명의 설명에 앞서, 구조물 건설을 위한 3D 프린팅 장치에서 사물인터넷(Internet of Things, IoT) 소프트웨어 플랫폼의 구조에 대하여 설명한다. 예를 들어, 구조물 건설을 위한 3D 프린팅 장치의 구성 요소들은 사물인터넷 통신 방법에 따라, D-플랫폼, P-플랫폼 및 M-플랫폼을 이용하여 IoT 환경에서 동작할 수 있다.Prior to the description of the present invention, the structure of the Internet of Things (IOT) software platform in a 3D printing apparatus for constructing structures will be described. For example, the components of a 3D printing device for building construction can operate in the IoT environment using D-platform, P-platform, and M-platform, depending on the object's Internet communication method.

사물 인터넷 소프트웨어 플랫폼은 예컨대 D-플랫폼, P-플랫폼 및 M-플랫폼을 포함할 수 있다.The object Internet software platform may include, for example, a D-platform, a P-platform and an M-platform.

여기서, D-플랫폼은 IoT 장치 측에 설치되는 소프트웨어 플랫폼을 나타내고, P-플랫폼 및 M-플랫폼은 서버 컴퓨터 측에 각각 또는 함께 설치되는 소프트웨어 플랫폼을 나타낼 수 있다.Here, the D-platform represents a software platform installed on the IoT device side, and the P-platform and M-platform may represent a software platform installed separately or together on the server computer side.

D-플랫폼은 디바이스(Device) 플랫폼의 약자로, IoT 장치에 직접 설치되거나 IoT 장치에 장착되는 IoT 어댑터(adapter)에 설치되어, P-플랫폼 및 M-플랫폼과 연동하고, IoT 애플리케이션 및 IoT 웹사이트를 통해 스마트 디바이스와 연동할 수 있다.The D-Platform is an abbreviation of Device Platform. It is installed in the IoT adapter installed directly on the IoT device or installed in the IoT device, and works in conjunction with the P-platform and M-platform, and the IoT application and the IoT website To interact with smart devices.

여기서, IoT 장치는 IoT가 적용된 구조물 건설을 위한 3D 프린팅 장치에서의 사물들(예를 들어, 노즐부의 온도 센서, 대기온도 센서, 토출 속도 측정기 등)을 나타낼 수 있다.Here, the IoT device may represent objects (e.g., a temperature sensor of a nozzle part, an atmospheric temperature sensor, a discharge speed meter, etc.) in a 3D printing device for constructing a structure to which IoT is applied.

IoT 어댑터는 IoT 장치에 장착되어 사물이 IoT 통신을 이용할 수 있게 해준다. IoT 어댑터는 근거리 무선통신, 와이파이(Wi-fi), 이더넷(Ethernet), 3G, LTE 중 적어도 하나를 통해 통신할 수 있는 통신 모듈을 포함하고, IoT 어댑터에 설치된 D-플랫폼은 IoT 통신을 할 수 있도록 다양한 기능을 제공하게 된다.The IoT adapter is mounted on an IoT device, allowing things to use IoT communication. The IoT adapter includes a communication module capable of communicating via at least one of short-range wireless communication, Wi-fi, Ethernet, 3G and LTE, and the D- platform installed in the IoT adapter can perform IoT communication To provide a variety of functions.

P-플랫폼은 플랜트(Planet) 플랫폼의 약자로, IoT 장치 관리, 이용자 관리, IoT 장치 모니터링, IoT 장치 검색 등의 기능을 수행할 수 있다. 구체적으로, P-플랫폼은 IoT 서비스 제공자로부터 IoT 장치에 대한 정보를 입력 받아 IoT 장치를 등록할 수 있다. 이 때, IoT 장치에 대한 정보는 예컨대 장치 ID, 장치명, 모델명, 제조사, 위치정보, 장치상태정보 등을 포함하고, IoT 장치에 대한 연결시 필요한 주소(예를 들어, IP 주소, MSISDN 등)가 포함될 수 있다.P-platform is an abbreviation of "Planet platform" and can perform functions such as IoT device management, user management, IoT device monitoring, and IoT device search. Specifically, the P-platform receives information about the IoT device from the IoT service provider and registers the IoT device. In this case, the information about the IoT device includes, for example, a device ID, a device name, a model name, a manufacturer, a location information, and device status information, and an address (for example, IP address, MSISDN, .

그리고, P-플랫폼은 IoT 서비스를 위한 IoT 애플리케이션을 등록 및 다운로드 하기 위해 접근하는 이용자에 대한 인증을 수행할 수 있다. 이용자 인증을 위해 P-플랫폼은 이용자의 ID/PW, 전화번호 등의 개인 정보를 보유할 수도 있다.The P-platform may then perform authentication for the user accessing to register and download the IoT application for the IoT service. To authenticate the user, the P-platform may have personal information such as the user's ID / PW, telephone number, etc.

또한, P-플랫폼은 IoT 관련 매쉬업(Mash-up) 서비스를 개발하여 등록하는 개발자나 매쉬업 서비스를 이용하는 서비스 이용자를 인증하기 위한 서비스/개발자 인증을 수행할 수 있다.In addition, the P-platform can perform service / developer authentication for authenticating a developer who develops and registers a mash-up service related to IoT, or a service user who uses a mashup service.

뿐만 아니라, P-플랫폼은 IoT 장치로 사용되는 스마트 기기(예를 들어, 스마트폰, 태블릿 등)의 애플리케이션을 이용하여 IoT 서비스 이용자의 IoT 서비스 접속을 인증할 수 있다.In addition, the P-platform can authenticate the IoT service user's access to the IoT service using an application of a smart device (e.g., smart phone, tablet, etc.) used as an IoT device.

M-플랫폼은 매시업(Mash-up) 플랫폼의 약자로, D-플랫폼과 통신하여 IoT 애플리케이션이나 IoT 웹페이지를 통한 서비스 이용자의 제어 명령을 IoT 장치에 전달할 수 있다.The M-platform is an abbreviation of a mash-up platform, and can communicate with the D-platform to transmit control commands of the service user through the IoT application or the IoT web page to the IoT device.

또한, M-플랫폼은 매쉬업 서비스 개발자에 의해 개발된 IoT 매쉬업 서비스를 등록 받을 수 있다. 즉, 매쉬업 서비스 개발자는 IoT 매쉬업 서비스를 개발하여 M-플랫폼에 등록하게 된다. 이 때, 매쉬업 서비스 개발자는 오픈 API 서버로부터 제공된 IoT 오픈 API를 이용하여 IoT 매쉬업 서비스를 개발할 수도 있다.In addition, the M-platform can register the IoT mashup service developed by the mashup service developer. That is, the mashup service developer develops the IoT mashup service and registers it on the M-platform. At this time, the mashup service developer can develop the IoT mashup service using the IoT open API provided from the open API server.

IoT 장치들은 M-플랫폼에 자신들이 생성한 데이터들을 주기적으로 전송하며, 이에 M-플랫폼은 IoT 장치에서 생성된 데이터들을 수집하여 로그로 저장함으로써 다양한 IoT 매쉬업 서비스를 서비스 이용자에게 제공할 수 있다.The IoT devices periodically transmit the data generated by the M-platform to the M-platform, and the M-platform can provide various IoT mashup services to the service user by collecting the data generated by the IoT device and storing the logs.

또한, M-플랫폼은 IoT 매쉬업 서비스 이용에 따른 과금을 수행하며, IoT 장치들에 대한 간략한 정보(예를 들어, ID, IP 주소 등)을 저장하고 있을 수 있다.In addition, the M-platform performs billing based on the use of the IoT mashup service, and may store brief information (e.g., ID, IP address, etc.) about IoT devices.

오픈 API 서버는 IoT 서비스에 관련된 오픈 API를 관리 및 제공하는 기능을 수행할 수 있다. 구체적으로, IoT 장치의 개발사는 IoT 장치를 제조할 때 해당 IoT 장치에 대한 오픈 API를 함께 개발하여, 관련 오픈 API를 오픈 API 서버에 등록하여 저장하게 된다. 그러면, 오픈 API 서버는 이와 같이 다양한 개발사들에 의해 개발된 IoT 장치 각각에 대한 다양한 오픈 API를 등록 및 저장하여 관리하게 된다.The open API server can manage and provide the open API related to the IoT service. Specifically, the developer of the IoT device develops an open API for the corresponding IoT device when manufacturing the IoT device, registers the related open API in the open API server, and stores the open API. Then, the open API server registers and stores various open APIs for each IoT device developed by various developers.

그리고, 오픈 API 서버는 저장된 오픈 API를 IoT 서비스 관련 웹사이트, 매쉬업 서비스 사이트 및 애플리케이션를 개발하고자 하는 개발자에게 제공할 수 있다. 따라서, 개발자들은 IoT 서비스 관련 웹사이트, 매쉬업 서비스 사이트 및 애플리케이션을 개발할 때 오픈 API 서버로부터 관련 오픈 API를 제공받아, 제공된 오픈 API를 이용한 IoT 서비스를 개발할 수 있게 된다.The open API server can provide the stored open API to developers who want to develop IoT service related websites, mashup service sites and applications. Therefore, when developers develop web sites related to IoT service, mashup service sites and applications, they will be able to develop IoT services using the open APIs provided by receiving open APIs from the open API server.

예를 들어, IoT 장치 제조사가 IoT 장치에 대한 상태 정보(예를 들어, 고장 여부)를 제공하는 오픈 API를 오픈 API 서버에 등록한 경우, 개발자는 해당 상태 정보 제공 오픈 API를 오픈 API 서버에서 검색 및 이용하여 IoT 장치의 상태를 조회하는 기능을 IoT 서비스 관련 웹사이트, 매쉬업 서비스 사이트 및 IoT 애플리케이션에 구현할 수 있게 된다.For example, if an IoT device manufacturer registers an open API with an open API server that provides status information (for example, failure) for the IoT device, the developer can retrieve the open status API from the open API server A function of inquiring the status of the IoT device can be implemented in the IoT service related web site, the mashup service site, and the IoT application.

한편, IoT 서비스 이용자는 모바일 기기의 일종인 스마트 기기에 다운로드된 IoT 애플리케이션을 이용하여, 직접 IoT 장치에 접근하여 IoT 서비스를 이용할 수도 있다. 이 때, IoT 장치는 스마트 기기와 M-플랫폼의 중계를 통해 연결되거나 P2P(Peer to Peer) 통신을 통해 직접 연결되어 IoT 서비스를 제공할 수 있게 된다. 이 경우, IoT 장치의 D-플랫폼은 스마트 기기의 IoT 애플리케이션과 M-플랫폼의 중계를 통해 간접 통신하거나 P2P 통신을 이용하여 직접 통신하게 된다.On the other hand, the IoT service user can directly access the IoT device and use the IoT service by using the IoT application downloaded to the smart device, which is a kind of mobile device. At this time, the IoT device can be connected through the intermediation of the smart device and the M-platform or directly through the peer-to-peer (P2P) communication to provide the IoT service. In this case, the D-platform of the IoT device communicates indirectly with the IoT application of the smart device through the relay of the M-platform or directly by using the P2P communication.

이와 같은 구성의 IoT 소프트웨어 플랫폼은 D-플랫폼, P-플랫폼, M-플랫폼, 및 S-플랫폼이 서로 연동되어 다양한 IoT 서비스를 제공할 수 있게 된다.
The IoT software platform with such a configuration can provide various IoT services by interworking with D-platform, P-platform, M-platform, and S-platform.

도 2는 일 실시예에 따른 사물인터넷 기반 구조물 건설을 위한 3D 프린팅 시스템의 구성을 설명하기 위한 도면이다. FIG. 2 is a view for explaining a configuration of a 3D printing system for constructing a thing Internet infrastructure according to an embodiment.

도 2를 참조하면, 일 실시예에 따른 사물인터넷 기반 구조물 건설을 위한 3D 프린팅 시스템(200)은 모니터링부(210), 제어부(220), 및 네트워크 인터페이스(230)를 포함하여 이루어질 수 있으며, 버스(240), 메모리(250), 및 데이터베이스(260)를 더 포함하여 이루어질 수도 있다. Referring to FIG. 2, the 3D printing system 200 for constructing the object Internet infrastructure according to an embodiment may include a monitoring unit 210, a control unit 220, and a network interface 230, (240), a memory (250), and a database (260).

모니터링부(210)는 노즐부의 콘크리트 압출 또는 강구조 성형을 위한 IC 보드, 볼륨(volume) 측정기, 속도 측정기, 온도 센서, 대기온도 센서, 타이머, xyz 위치 센서 등으로부터 사물인터넷 기반으로 정보를 수집할 수 있다. The monitoring unit 210 can collect information based on the object Internet from an IC board, a volume meter, a speed meter, a temperature sensor, an atmospheric temperature sensor, a timer, and an xyz position sensor for extruding concrete or forming a steel structure of a nozzle unit have.

또한, 모니터링부(210)는 구조물의 두께와 폭, 프린팅 원료의 타설 속도와 적층 깊이에 대한 정보를 사물인터넷 기반으로 수집할 수 있다. In addition, the monitoring unit 210 may collect information on the thickness and width of the structure, the placement speed of the printing material, and the stacking depth based on the object Internet.

제어부(220)는 기본적인 산술, 로직 및 사물인터넷 기반 구조물 건설을 위한 3D 프린팅 시스템(200)의 입출력 연산을 수행함으로써, 컴퓨터 프로그램의 명령을 처리하도록 구성될 수 있다. 명령은 메모리(250) 또는 네트워크 인터페이스(230)에 의해, 그리고 버스(240)를 통해 제어부(220)로 제공될 수 있다.The control unit 220 can be configured to process commands of the computer program by performing input / output operations of the 3D printing system 200 for basic arithmetic, logic, and object Internet infrastructure construction. The commands may be provided by the memory 250 or the network interface 230 and via the bus 240 to the control unit 220.

제어부(220)는 모니터링부(210)에 수집된 정보를 데이터베이스(260)에 저장하고 사물인터넷 기반으로 구조물 성형을 조절하는 노즐을 제어할 수 있다. The control unit 220 may store information collected in the monitoring unit 210 in the database 260 and may control a nozzle for controlling the molding of the structure based on the object Internet.

제어부(220)는 모니터링부(210)에 수집된 구조물의 두께와 폭, 프린팅 원료의 타설 속도와 적층 깊이 중 적어도 하나 이상의 변수에 따라 사물인터넷기반으로 프린팅 원료가 분사되는 노즐 구멍의 크기를 유압식으로 자동 조절되도록 제어할 수 있다. The control unit 220 controls the size of the nozzle hole through which the printing material is injected based on the object Internet according to at least one of the thickness and the width of the structure collected in the monitoring unit 210, It can be controlled to be automatically adjusted.

네트워크 인터페이스(230)는 사물인터넷 기반 구조물 건설을 위한 3D 프린팅 시스템(200)을 컴퓨터 네트워크에 연결하기 위한 컴퓨터 하드웨어 구성요소일 수 있다. 네트워크 인터페이스(230)는 사물인터넷 기반 구조물 건설을 위한 3D 프린팅 시스템(200)의 무선 또는 유선 커넥션을 통해 컴퓨터 네트워크에 연결시킬 수 있다.The network interface 230 may be a computer hardware component for connecting the 3D printing system 200 to a computer network for construction of the object Internet infrastructure. The network interface 230 may be connected to the computer network via a wireless or wired connection of the 3D printing system 200 for the construction of the object Internet infrastructure.

네트워크 인터페이스(230)는 서버 및 사용자 단말과 연결되어, 모니터링부(210)에 수집된 정보를 송신하고, 서버 및 사용자 단말로부터 노즐 제어 명령을 수신할 수도 있다. The network interface 230 may be connected to the server and the user terminal to transmit the collected information to the monitoring unit 210 and receive the nozzle control command from the server and the user terminal.

그리고, 버스(240)는 사물인터넷 기반 구조물 건설을 위한 3D 프린팅 시스템(200)의 구성요소들간의 통신 및 데이터 전송을 가능하게 할 수 있다. 버스(240)는 고속 시리얼 버스(high-speed serial bus), 병렬 버스(parallel bus), SAN(Storage Area Network) 및/또는 다른 적절한 통신 기술을 이용하여 구성될 수 있다.The bus 240 may then enable communication and data transmission among the components of the 3D printing system 200 for building the Internet infrastructure. The bus 240 may be configured using a high-speed serial bus, a parallel bus, a Storage Area Network (SAN), and / or other suitable communication technology.

메모리(250)는 컴퓨터에서 판독 가능한 기록 매체로서, RAM(random access memory), ROM(read only memory) 및 디스크 드라이브와 같은 비소멸성 대용량 기록장치(permanent mass storage device)를 포함할 수 있다. 또한, 메모리(250)에는 운영체제와 구성요소들간 사물 인터넷 통신 루틴을 위한 프로그램 코드가 저장될 수 있다. 이러한 소프트웨어 구성요소들은 드라이브 메커니즘(drive mechanism, 미도시)을 이용하여 메모리(250)와는 별도의 컴퓨터에서 판독 가능한 기록 매체로부터 로딩될 수 있다. 이러한 별도의 컴퓨터에서 판독 가능한 기록 매체는 플로피 드라이브, 디스크, 테이프, DVD/CD-ROM 드라이브, 메모리 카드 등의 컴퓨터에서 판독 가능한 기록 매체(미도시)를 포함할 수 있다. 다른 실시예에서 소프트웨어 구성요소들은 컴퓨터에서 판독 가능한 기록 매체가 아닌 네트워크 인터페이스(230)를 통해 메모리(250)에 로딩될 수도 있다. The memory 250 may be a computer-readable recording medium and may include a permanent mass storage device such as a random access memory (RAM), a read only memory (ROM), and a disk drive. In addition, the memory 250 may store program code for object Internet communication routines between the operating system and the components. These software components may be loaded from a computer readable recording medium separate from the memory 250 using a drive mechanism (not shown). Such a computer-readable recording medium may include a computer-readable recording medium (not shown) such as a floppy drive, a disk, a tape, a DVD / CD-ROM drive, or a memory card. In other embodiments, the software components may be loaded into the memory 250 via the network interface 230 rather than from a computer readable recording medium.

데이터베이스(260)는 모니터링부(210)에 수집된 정보를 저장 및 유지하는 역할을 할 수 있다. 사물인터넷 기반 구조물 건설을 위한 3D 프린팅 시스템(200)의 내부에 데이터베이스(260)를 구축하여 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며 시스템 구현 방식이나 환경 등에 따라 생략될 수 있고 혹은 전체 또는 일부의 데이터베이스가 별개의 다른 시스템 상에 구축된 외부 데이터베이스로서 존재하는 것 또한 가능하다.The database 260 may serve to store and maintain the information collected by the monitoring unit 210. The database 260 may be constructed and installed in the 3D printing system 200 for constructing the object Internet infrastructure, but the present invention is not limited thereto and may be omitted depending on the system implementation method or environment, Is present as an external database built on a separate, separate system.

제어부(220)는 모니터링부(210)에 수집된 콘크리트 압출 또는 강구조 성형을 위한 IC 보드, 볼륨(volume) 측정기, 속도 측정기, 온도 센서, 대기온도 센서, 타이머, xyz 위치 센서 중 적어도 하나 이상이 M2M(Machine to Machine)으로 구성되어 사물인터넷 기반으로 성형을 조절하도록 노즐을 제어할 수 있다. The controller 220 controls at least one of an IC board, a volume meter, a speed meter, a temperature sensor, an atmospheric temperature sensor, a timer, and an xyz position sensor for molding concrete extrusion or steel structure collected in the monitoring unit 210, (Machine to Machine), so that the nozzle can be controlled to control the molding on the object Internet.

또한 제어부(220)는 모니터링부(210)에 수집된 구조물의 두께와 폭, 프린팅 원료의 타설 속도와 적층 깊이 등의 변수에 따라 분사되는 노즐 구멍의 크기가 자동 조절함으로써 프린팅 원료의 타설 양 또는 타설 속도를 조절할 수 있다. In addition, the control unit 220 automatically adjusts the size of the nozzle hole to be sprayed according to parameters such as the thickness and width of the structure collected in the monitoring unit 210, the speed of the printing material, and the stacking depth, You can adjust the speed.

그리고 사물인터넷기반 관제 서버에서 구조물 건설을 위해 소프트웨어 등에 형성한 3D 모델링에 사물인터넷기반으로 구조물의 부위별 센서 모니터링이 동기화됨으로써, 구조물의 안전을 모니터링 할 수 있다.
In addition, it is possible to monitor the safety of the structure by synchronizing the sensor monitoring of each part of the structure based on the object Internet to the 3D modeling formed in the software for the structure construction in the object Internet based control server.

도 3은 일 실시예에 따른 구조물 건설을 위한 3D 프린팅 장치를 설명하기 위한 도면이다. 3 is a view for explaining a 3D printing apparatus for constructing a structure according to an embodiment.

도 3을 참조하면, 구조물 건설을 위한 3D 프린팅 장치는 복수의 기둥부(310), 이송 프레임(320), 노즐부(330), 및 원료 공급부(미도시)를 포함하여 이루어질 수 있다. Referring to FIG. 3, a 3D printing apparatus for constructing a structure may include a plurality of columns 310, a transfer frame 320, a nozzle unit 330, and a raw material supply unit (not shown).

복수의 기둥부(310)는 구조물 건설을 위한 3D 프린팅 장치의 수직 방향의 프레임을 형성하는 것으로, 복수 개의 기둥부(310)가 수직 방향으로 배치되어 이송 프레임(320)을 지지하는 역할을 한다. 이때 복수의 기둥부(310)는 서로 일정 거리 이격되어 배치될 수 있으며, 이격된 거리에 따라 3D 프린팅이 이루어지는 작업 영역이 설정될 수 있다. The plurality of pillars 310 form a frame in the vertical direction of the 3D printing apparatus for constructing the structure. The plurality of pillars 310 are arranged in the vertical direction to support the transfer frame 320. At this time, the plurality of pillars 310 may be spaced apart from each other by a predetermined distance, and a working area in which 3D printing is performed may be set according to the spaced distance.

그리고 인접한 복수의 기둥부(310) 사이를 연결하는 보조 프레임이 더 포함될 수도 있다. 보조 프레임은 복수의 기둥부(310)에 가이드되어 수직 방향으로 이동되며, 이송 프레임(320)과 연결되어 이송 프레임(320)의 수평 방향으로의 이동을 가이드 할 수 있다. And may further include an auxiliary frame connecting the plurality of adjacent pillars 310. [ The auxiliary frame is guided by the plurality of pillar portions 310 and is moved in the vertical direction and connected to the transfer frame 320 to guide the movement of the transfer frame 320 in the horizontal direction.

복수의 기둥부(310) 각각은 높이가 가변적으로 변경(311)될 수 있어, 구조물이 고층으로 건설됨에 따라 기둥부(310)의 높이를 높게 조절할 수 있다. 즉, 복수의 기둥부(310)는 기둥부(310)에 적어도 하나 이상의 부재가 결합 또는 분리되어 높이가 조절될 수 있다. The height of each of the plurality of pillars 310 can be varied (311), so that the height of the pillars 310 can be adjusted as the structure is constructed as a high-rise building. That is, the plurality of pillars 310 can be adjusted in height by joining or separating at least one member to the pillars 310.

예를 들어, 복수의 기둥부(310)는 타워 크레인의 원리와 같이 기둥부(310)의 중단에 케이지에 의해 빈 공간이 형성되어 적어도 하나 이상의 부재가 빈 공간에 결합됨으로써 기둥부(310)의 높이가 높아질 수 있다. 또한 기둥부(310)로부터 부재를 분리시킴으로써 기둥부(310)의 높이가 낮아질 수 있다. For example, the plurality of pillars 310 may have a hollow space formed by the cage at the end of the pillars 310 as shown in the principle of a tower crane, so that at least one member is coupled to the hollow space, The height can be increased. Also, by separating the member from the column portion 310, the height of the column portion 310 can be lowered.

이와 유사한 방법으로 이송 프레임(320)의 길이도 가변적으로 형성할 수 있다. Similarly, the length of the transfer frame 320 can be varied.

이송 프레임(320)은 구조물 건설을 위한 3D 프린팅 장치의 수평 방향의 프레임을 형성하는 것으로, 서로 이격되어 배치된 복수의 기둥부(310)를 수평 방향으로 연결할 수 있다. 그리고 이송 프레임(320)은 복수의 기둥부(310)에 가이드되어 수평 및 수직 방향으로 이동될 수 있다. The transfer frame 320 forms a frame in the horizontal direction of the 3D printing apparatus for constructing the structure, and it is possible to horizontally connect the plurality of column portions 310 spaced apart from each other. The transfer frame 320 may be guided by the plurality of column portions 310 and may be moved in the horizontal and vertical directions.

이송 프레임(320)은 모터 또는 실린더 등의 작동에 의해 복수의 기둥부(310)를 따라 상하 방향으로 이동할 수 있으며, 수평 방향으로도 이동할 수 있다. 이와 같이 이송 프레임(320)은 복수의 기둥부(310)에 가이드되어 수평 및 수직 방향으로 이동 가능하며, 보조 프레임이 더 형성될 수 있다. The transfer frame 320 can move up and down along the plurality of pillars 310 by the operation of a motor or a cylinder, and can also move horizontally. As described above, the transfer frame 320 is guided by the plurality of column portions 310 and is movable in the horizontal and vertical directions, and the subframe can be further formed.

예를 들어 사각 형태의 작업 구역의 각 코너에 복수의 기둥부(310)가 4개 형성될 수 있으며, 복수의 기둥부(310) 내에 수평 방향으로 이송 프레임(320)이 형성될 수 있다. 그리고 이송 프레임(320)은 복수의 기둥부(310) 또는 보조 프레임에 형성된 슬라이드 레일을 따라 수직 방향 또는 수평 방향으로 이동할 수 있다. 여기서 보조 프레임은 인접한 한 쌍의 복수의 기둥부(310)를 연결하도록 형성될 수 있다. For example, a plurality of columnar portions 310 may be formed at each corner of a rectangular workspace, and a transfer frame 320 may be formed horizontally in the plurality of columnar portions 310. The transfer frame 320 can be moved vertically or horizontally along the slide rails formed in the plurality of posts 310 or the subframe. Here, the auxiliary frame may be formed so as to connect a plurality of adjacent pillar portions 310.

이와 같이 복수의 기둥부(310)와 이송 프레임(320)은 내부에 구조물을 건설하기 위해 높이 또는 길이가 조절되는 가변형 직육면체 형태의 프레임을 형성함으로써, 일정 크기의 주택, 아파트, 빌딩 등 다량의 상품을 3D 프린팅을 통해 빠르고 편리하게 건설할 수 있다. Thus, the plurality of posts 310 and the transfer frame 320 form a variable rectangular parallelepiped frame whose height or length can be adjusted in order to construct a structure therein, so that a large amount of products such as houses, apartments, Can be constructed quickly and conveniently through 3D printing.

노즐부(330)는 이송 프레임(320)에 설치되어 x, y, z 축 방향으로 이동되며 프린팅 원료를 분사하여 구조물을 건설할 수 있다. 노즐부(330)의 x, y, z 축 방향으로의 자유로운 이동을 위해 이송 프레임(320)에 노즐부(330) 가이드가 형성될 수 있다. The nozzle unit 330 is installed in the transfer frame 320 and moves in the x, y, and z axis directions, and the structure can be constructed by spraying the printing material. The nozzle unit 330 guide may be formed on the transfer frame 320 for the free movement of the nozzle unit 330 in the x, y, and z axis directions.

일례로, 이송 프레임(320)에는 수평 방향으로 노즐부(330) 가이드가 형성되어 노즐부(330)가 노즐부(330) 가이드에 가이드되어 수평 방향(x 축 또는 y 축 방향)으로 이동될 수 있고, 이송 프레임(320)이 복수의 기둥부(310)에 의해 가이드되어 수직 방향(z 축 방향)으로 이동될 수 있다. 또한, 이송 프레임(320)이 복수의 기둥부(310) 또는 인접한 한 쌍의 기둥부를 연결하는 보조 프레임에 가이드되어 수평 방향(x 축 또는 y 축 방향)으로 이동될 수 있다. 이에 따라 노즐부(330)는 x, y, z 축 방향으로 이동될 수 있다. For example, in the transfer frame 320, a nozzle guide 330 may be formed in a horizontal direction so that the nozzle unit 330 is guided by the guide of the nozzle unit 330 and can be moved in the horizontal direction (x-axis or y-axis direction) And the transfer frame 320 can be guided by the plurality of post parts 310 and can be moved in the vertical direction (z-axis direction). Also, the transfer frame 320 can be guided in the auxiliary frame connecting the plurality of column portions 310 or the pair of adjacent column portions, and can be moved in the horizontal direction (x-axis or y-axis direction). Accordingly, the nozzle unit 330 can be moved in the x, y, and z axis directions.

따라서 구조물을 건설하기 위해 높이 또는 길이가 조절되는 가변형 프레임과 x, y, z 축 이동이 자유로운 노즐부가 형성되어, 빌딩이나 주택, 교량, 터널 등 기반시설 등과 같은 불특정 크기의 구조물을 3D 프린팅 할 수 있다.Therefore, a variable frame with height or length control and a nozzle section with free movement of x, y, and z axes can be constructed to construct structures, and 3D printing of unspecified size structures such as buildings, houses, bridges, tunnels, have.

또한, 노즐부(330)는 적어도 하나 이상의 노즐(331)이 형성되어 공급되는 프린팅 원료를 분사함으로써 구조물을 건설(또는 프린팅)할 수 있다. 이때 적어도 하나 이상의 노즐(331)은 아래 방향을 향하여 분사되도록 형성될 수 있다. In addition, the nozzle unit 330 may include at least one nozzle 331 to construct (or print) the structure by spraying the supplied printing material. At least one or more nozzles 331 may be formed to be sprayed downward.

노즐부(330)는 콘크리트 압출 또는 강구조 성형을 위한 IC 보드, 볼륨(volume) 측정기, 속도 측정기, 온도 센서, 대기온도 센서, 타이머, xyz 위치 센서 중 적어도 하나 이상이 M2M(Machine to Machine)으로 구성되어 사물인터넷 기반으로 성형을 조절하는 노즐(331)을 포함할 수 있다. At least one of the IC board, the volume meter, the speed meter, the temperature sensor, the atmospheric temperature sensor, the timer, and the xyz position sensor for forming the concrete extrusion or steel structure is formed of M2M (Machine to Machine) And a nozzle 331 for controlling the forming of the object based on the object Internet.

또한, 노즐부(330)는 구조물의 두께와 폭, 프린팅 원료의 타설 속도와 적층 깊이 중 적어도 하나 이상의 변수에 따라 사물인터넷기반으로 프린팅 원료가 분사되는 구멍의 크기가 유압식으로 자동 조절되는 콘크리트용 노즐(331)을 포함할 수 있다. 예를 들어 콘크리트용 노즐(331)은 타원형 또는 직사각형 모양으로 형성되며, 사물인터넷기반으로 구조물의 두께와 폭, 프린팅 원료의 타설 속도와 적층 깊이 등의 변수에 따라 분사되는 구멍의 크기가 자동 조절됨으로써 프린팅 원료의 타설 양 또는 타설 속도를 조절할 수 있다. In addition, the nozzle unit 330 may include a concrete nozzle for automatically controlling the size of the hole through which the printing material is injected, based on at least one of the thickness and the width of the structure, the placement speed of the printing material, (331). For example, the concrete nozzle 331 is formed in an elliptical or rectangular shape, and the size of the hole to be injected is automatically adjusted according to parameters such as the thickness and the width of the structure, the speed of the printing material, It is possible to control the amount of pouring of the printing material or the pouring speed.

노즐부(330)는 강구조물 3D 프린팅 건설을 위한 원료(Feeder), 필라멘트형 강봉재료 히터(Heater) 등으로 구성되는 시간 조절형 강구조 제작 노즐(331)을 포함하는 것도 가능하다. The nozzle unit 330 may include a time-controlled steel structure manufacturing nozzle 331 formed of a feeder, a filament-type steel bar material heater, or the like for steel construction 3D printing construction.

그리고 노즐부(330)는 하나의 노즐(331)만 포함되는 것이 아니라, 각각의 모터에 의해 동작되는 적어도 2개 이상의 노즐을 포함하는 복합 노즐로 이루어질 수도 있다. The nozzle unit 330 may include not only the single nozzle 331 but also a composite nozzle including at least two or more nozzles operated by the respective motors.

복합 노즐은 구조물의 형성을 위한 프린팅 원료, 배관 시설의 형성을 위한 원료, 주요 시설을 위한 원료, 도색을 위한 원료 중 적어도 하나의 원료를 분사하는 노즐(331)이 복수 개 형성된 것일 수 있다. The composite nozzle may be formed with a plurality of nozzles 331 for spraying at least one raw material of a raw material for painting, a raw material for a main facility, a printing raw material for forming a structure, a raw material for forming a piping facility, and the like.

노즐부(330)는 이송 프레임(320)에 형성되는 복수의 노즐 가이드부와, 복수의 노즐 가이드부 각각에 가이드되어 동작되는 복수의 노즐(331)을 포함할 수 있으며, 복수의 노즐(331)은 각 모터에 의해 별개로 동작하며 동시에 동작할 수 있다. The nozzle unit 330 may include a plurality of nozzle guides formed in the transfer frame 320 and a plurality of nozzles 331 guided by the plurality of nozzle guides, Can be operated separately by each motor and can operate simultaneously.

한편, 이송 프레임(320)에는 노즐부(330)뿐 아니라, 철근 또는 부재료를 이송하는 운반부가 설치되는 것도 가능하다. 운반부는 노즐부(330)를 통해 프린팅 원료가 분사 및 적층되어 구조물을 형성하는 동안 별도의 모터에 의해 동작되어 철근 또는 부재료를 이송함으로써, 콘크리트 타설과 동시에 철근 등의 부재료를 투입하여 구조물을 건설할 수 있다. The transport frame 320 may be provided with not only the nozzle unit 330 but also a transport unit for transporting the reinforcing bar or the material. The conveying part is operated by a separate motor during the formation of the structure by spraying and laminating the printing material through the nozzle part 330 to convey the reinforcing bars or the material to thereby construct concrete by putting a concrete material such as a reinforcing bar .

원료 공급부는 노즐부(330)에 프린팅 원료를 공급할 수 있다. The raw material supply unit may supply the printing material to the nozzle unit 330.

원료 공급부는 복수의 기둥부(310)의 높이가 가변적이고 이송 프레임(320)이 수직 또는 수평 방향으로 이동됨에 따라 믹서로부터 압송되는 길이 변화용 재료이송 파이프와 재료이송 파이프로부터 노즐부(330)까지 자유로운 이동이 가능한 가변형 플렉서블(flexible) 파이프를 선택할 수 있다. The material supply unit includes a material transfer pipe for changing the length of the material to be transferred from the mixer as the height of the plurality of pillars 310 is variable and the transfer frame 320 is moved vertically or horizontally, You can choose a flexible flexible pipe that can move freely.

더 구체적으로, 원료 공급부는 이동 프린팅 원료를 배합하는 믹서와, 믹서와 연결되어 프린팅 원료를 압송하는 길이 조절이 가능한 재료이송 파이프와, 재료이송 파이프로부터 노즐부(330)까지 연결되며, x, y, z 축 방향으로 변형이 가능한 플렉서블(flexible) 파이프를 포함하여 이루어질 수 있다. More specifically, the raw material supply portion is connected to a mixer that mixes the transfer printing material, a material transfer pipe that is connected to the mixer and press-feeds the printing material, a material transfer pipe to the nozzle portion 330, and a flexible pipe capable of deforming in the z-axis direction.

프린팅 원료는 구조물 건설에 필요한 콘크리트 혼합물이 될 수 있으며, 콘크리트 혼합물은 시멘트와 물 및 모래나 자갈 또는 자갈분 등의 골재가 혼합되어 이루어질 수 있다. 그리고 프린팅 원료는 열가소성 콘크리트뿐 아니라 비가소성 콘크리트를 사용할 수 있다. The printing material may be a concrete mixture required for construction of the structure, and the concrete mixture may be a mixture of cement, water, and aggregate such as sand, gravel or gravel. And the printing material can use non-plastic concrete as well as thermoplastic concrete.

일 예로 프린팅 원료에는 유동화제, 증점제, 감수제, 급결제 중 적어도 둘 이상의 혼화재료 배합에 의한 3D 프린팅 용매를 포함할 수 있다. 다른 예로, 프린팅 원료는 신속한 경화를 위해 수소 생성수과 수소 에멀전 중 적어도 하나 이상의 조합으로 이루어진 3D 프린팅 용매를 포함할 수 있다. 또 다른 예로, 프린팅 원료는 신속한 경화를 위해 조강 시멘트 또는 폴리머 시멘트로 이루어진 콘크리트를 포함할 수 있다. 또한, 앞에서 설명한 3D 프린팅 용매들이 조합될 수도 있다. For example, the printing material may include a 3D printing solvent by mixing at least two or more of a fluidizing agent, a thickener, a water reducing agent, and a rapid setting agent. As another example, the printing material may comprise a 3D printing solvent consisting of a combination of at least one of a hydrogen generating water and a hydrogen emulsion for rapid curing. As another example, the printing material may include concrete made of crude steel cement or polymer cement for rapid curing. Also, the 3D printing solvents described above may be combined.

건설 대상 구조물의 3D 모델링에 사물인터넷기반으로 구조물의 부위별 센서 모니터링이 동기화되어, 구조물의 상태를 모니터링 하는 사물인터넷기반 관제 서버를 더 포함할 수 있다. 다시 말하면, 사물인터넷기반 관제 서버에서 구조물 건설을 위해 소프트웨어 등에 형성한 3D 모델링에 사물인터넷기반으로 구조물의 부위별 센서 모니터링이 동기화됨으로써, 구조물의 안전을 모니터링 할 수 있다.
Based control server for monitoring the state of the structure by synchronizing the sensor monitoring of each part of the structure based on the object Internet based on the 3D modeling of the object to be constructed. In other words, it is possible to monitor the safety of the structure by synchronizing the sensor monitoring of each part of the structure based on the object Internet to the 3D modeling formed in the software for the structure construction in the object Internet-based control server.

도 4는 일 실시예에 따른 기둥부의 길이 조절 방법을 설명하기 위한 도면이다. 4 is a view for explaining a method of adjusting the length of the column according to one embodiment.

도 4를 참조하면, 복수의 기둥부(400)는 타워 크레인의 원리와 같이 기둥부(400)를 형성하는 복수의 부재(410)가 결합되어 높이가 높아지고 기둥부(400)로부터 부재(410)가 분리되어 높이가 낮아질 수 있다. 4, a plurality of the posts 400 are coupled to a plurality of members 410 forming the posts 400 as the principle of a tower crane, So that the height can be lowered.

더 구체적으로, 도 4a에 도시된 바와 같이 기둥부(400)의 상단 또는 중단에 별도의 케이지(420)를 이용하여 빈 공간을 형성할 수 있다. 그리고 빈 공간에 삽입될 적어도 하나 이상의 부재(410)를 준비하여, 도 4b에 도시된 바와 같이 기둥부(400)의 빈 공간에 부재(410)를 삽입하여 결합시킴으로써 기둥부(400)의 높이가 높아질 수 있다. 한편, 별도의 빈 공간을 형성하지 않고 기둥부(400)를 형성할 부재(410)를 상단에 쌓음으로써 기둥부(400)의 높이를 조절할 수도 있다. More specifically, as shown in FIG. 4A, an empty space may be formed by using a separate cage 420 at the upper end or the end of the column 400. At least one member 410 to be inserted into the empty space is prepared and the member 410 is inserted into the empty space of the column 400 as shown in FIG. Can be increased. Meanwhile, the height of the columnar section 400 may be adjusted by stacking the member 410 on which the columnar section 400 is to be formed, without forming a separate empty space.

이와 같이 여러 방법을 이용하여 복수의 기둥부(400)는 각각 높이를 가변적으로 변경할 수 있어, 구조물이 건설되어 높이가 높아짐에 따라 기둥부(400)의 높이를 높게 조절할 수 있다.
The height of each of the plurality of columnar sections 400 can be variably changed using various methods, and the height of the columnar section 400 can be adjusted to be higher as the height of the structure is increased.

도 5는 일 실시예에 따른 노즐의 예를 나타내는 도면이다.5 is a view showing an example of a nozzle according to an embodiment.

도 5를 참조하면, 노즐(500)은 상측이 넓고 하측이 좁게 형성되며 끝단에 원형 또는 타원형의 구멍이 형성되어 프린팅 원료를 분사할 수 있다. Referring to FIG. 5, the nozzle 500 is wide on the upper side and narrow on the lower side, and circular or elliptical holes are formed in the end thereof to spray the printing material.

이러한 노즐(500)의 내부는 2중 구조를 형성하여 중심부에 형성된 중앙 홀(520)을 통해 레이저 빔이 조사되고, 중앙 홀(520)의 외측에 형성된 외측 홀(510)을 통해 프린팅 원료가 분사됨으로써 원료의 공급 후 레이저 빔이 조사되어 원료의 경화를 도울 수 있다. The laser beam is irradiated through the central hole 520 formed at the central portion of the nozzle 500 and the printing material is injected through the outer hole 510 formed at the outer side of the central hole 520. [ The laser beam can be irradiated after the supply of the raw material to help cure the raw material.

더욱이 노즐(500)의 내부는 3중 구조를 형성할 수 있어, 중심부에 형성된 중앙 홀(520)을 통해 레이저 빔이 조사되고, 중앙 홀(520)의 외측에 형성된 외측 홀(510)을 통해 프린팅 원료가 분사될 수 있다. 그리고 원통형의 가장 외측으로 불활성 가스를 배출하는 가스 통로(530)가 더 구성될 수 있다.
The laser beam is irradiated through the central hole 520 formed at the central portion of the nozzle 500. The laser beam is irradiated through the outer hole 510 formed on the outer side of the central hole 520, The raw material may be sprayed. And a gas passage 530 for discharging the inert gas to the outermost side of the cylindrical shape.

다른 실시예에 따른 구조물 건설을 위한 3D 프린팅 장치는 서로 일정 거리 이격되어 배치되며, 바닥부에 레일이 형성되어 수평 방향으로 이동되는 복수의 기둥부, 상기 복수의 기둥부를 수평 방향으로 연결하며 상기 복수의 기둥부에 가이드되어 수직 방향으로 이동되는 이송 프레임, 상기 이송 프레임에 설치되어 x, y, z 축 방향으로 이동되며 프린팅 원료를 분사하여 구조물을 건설하는 노즐부, 및 상기 노즐부에 상기 프린팅 원료를 공급하는 원료 공급부를 포함하고, 상기 복수의 기둥부는 상기 기둥부에 적어도 하나 이상의 부재가 결합 또는 분리되어 높이가 조절될 수 있다. A 3D printing apparatus for constructing a structure according to another embodiment includes a plurality of column portions arranged at a predetermined distance from each other with a rail formed at a bottom portion thereof and horizontally moving the plurality of column portions, A nozzle unit installed in the transport frame and moved in the x, y and z axis directions to form a structure by jetting a printing material, and a transfer unit for transferring the printing material And the height of the plurality of posts may be adjusted by joining or separating at least one or more members to the posts.

여기서 상기 원료 공급부는 상기 프린팅 원료를 배합하는 믹서, 상기 믹서와 연결되어 상기 프린팅 원료를 압송하는 길이 조절이 가능한 재료이송 파이프, 및 상기 재료이송 파이프로부터 상기 노즐부까지 연결되며, x, y, z 축 방향으로 변형이 가능한 플렉서블(flexible) 파이프를 포함할 수 있다. The material supply unit includes a mixer for mixing the printing material, a material transfer pipe connected to the mixer for controlling the feeding length of the printing material, and a nozzle connected to the material transfer pipe. The x, y, z And may include a flexible pipe that can be deformed in the axial direction.

아래에서는 구조물 건설을 위한 3D 프린팅 장치를 하나의 예를 들어 더 구체적으로 설명하기로 한다.
Hereinafter, a 3D printing apparatus for constructing structures will be described in more detail as an example.

도 6은 다른 실시예에 따른 구조물 건설을 위한 3D 프린팅 장치를 설명하기 위한 도면이다. 6 is a view for explaining a 3D printing apparatus for constructing a structure according to another embodiment.

도 6을 참조하면, 구조물 건설을 위한 3D 프린팅 장치는 복수의 기둥부(610), 이송 프레임(620), 노즐부(630), 및 원료 공급부(미도시)를 포함하여 이루어질 수 있다. Referring to FIG. 6, a 3D printing apparatus for constructing a structure may include a plurality of columns 610, a transfer frame 620, a nozzle unit 630, and a raw material supply unit (not shown).

복수의 기둥부(610)는 구조물 건설을 위한 3D 프린팅 장치의 수직 방향의 프레임을 형성하는 것으로, 복수 개의 기둥부(610)가 수직 방향으로 배치되어 이송 프레임(620)을 지지하는 역할을 한다. 이때 복수의 기둥부(610)는 서로 일정 거리 이격되어 배치될 수 있으며, 이격된 거리에 따라 3D 프린팅이 이루어지는 작업 영역이 설정될 수 있다. The plurality of posts 610 form a vertical frame of the 3D printing apparatus for constructing the structure, and the plurality of posts 610 are arranged in the vertical direction to support the transport frame 620. [ At this time, the plurality of columns 610 may be spaced apart from each other by a predetermined distance, and a working area in which 3D printing is performed may be set according to the distance.

복수의 기둥부(610)는 바닥부에 레일(650)이 형성되어 레일(650)을 따라 수평 방향으로 이동할 수 있다. The plurality of posts 610 are formed with a rail 650 at the bottom and can move horizontally along the rail 650.

복수의 기둥부(610) 각각은 높이가 가변적으로 변경될 수 있어, 구조물이 고층으로 건설됨에 따라 기둥부(610)의 높이를 높게 조절할 수 있다. 즉, 복수의 기둥부(610)는 기둥부(610)에 적어도 하나 이상의 부재가 결합 또는 분리되어 높이가 조절될 수 있다. The height of each of the plurality of column portions 610 can be variably changed, and the height of the column portion 610 can be adjusted to be higher as the structure is constructed as a high layer. That is, the plurality of column portions 610 can be adjusted in height by joining or separating at least one member to the column portion 610.

예를 들어, 복수의 기둥부(610)는 타워 크레인의 원리와 같이 기둥부(610)의 중단에 케이지에 의해 빈 공간이 형성되어 적어도 하나 이상의 부재가 빈 공간에 결합됨으로써 기둥부(610)의 높이가 높아질 수 있다. 또한 기둥부(610)로부터 부재를 분리시킴으로써 기둥부(610)의 높이가 낮아질 수 있다. For example, the plurality of column portions 610 may have a hollow space formed by the cage at the end of the column portion 610 as shown in the principle of a tower crane, so that at least one member is coupled to the hollow space, The height can be increased. Also, by separating the member from the column portion 610, the height of the column portion 610 can be lowered.

이와 유사한 방법으로 이송 프레임(620)의 길이도 가변적으로 형성할 수 있다. Similarly, the length of the transfer frame 620 can be varied.

이송 프레임(620)은 구조물 건설을 위한 3D 프린팅 장치의 수평 방향의 프레임을 형성하는 것으로, 서로 이격되어 배치된 복수의 기둥부(610)를 수평 방향으로 연결할 수 있다. 그리고 이송 프레임(620)은 복수의 기둥부(610)에 가이드되어 수직 방향으로 이동될 수 있다. The transfer frame 620 forms a frame in the horizontal direction of the 3D printing apparatus for constructing the structure, and it is possible to horizontally connect the plurality of column portions 610 arranged apart from each other. The transfer frame 620 can be guided by the plurality of column portions 610 and can be moved in the vertical direction.

이송 프레임(620)은 모터 또는 실린더 등의 작동에 의해 복수의 기둥부(610)를 따라 상하 방향으로 이동할 수 있다. The transfer frame 620 can be moved up and down along the plurality of column portions 610 by the operation of a motor or a cylinder.

노즐부(630)는 이송 프레임(620)에 설치되어 x, y, z 축 방향으로 이동되며 프린팅 원료를 분사하여 구조물을 건설할 수 있다. 노즐부(630)의 x, y, z 축 방향으로의 자유로운 이동을 위해 이송 프레임(620)에 노즐부(630) 가이드가 형성될 수 있다. The nozzle unit 630 is installed in the transport frame 620 and is moved in the x, y, and z axis directions, and the structure can be constructed by jetting the printing material. A guide of the nozzle unit 630 may be formed on the transfer frame 620 for free movement of the nozzle unit 630 in the x, y, and z axis directions.

일례로, 이송 프레임(620)에는 수평 방향으로 노즐부(630) 가이드가 형성되어 노즐부(630)가 노즐부(630) 가이드에 가이드되어 수평 방향(x 축 또는 y 축 방향)으로 이동될 수 있고, 이송 프레임(620)이 복수의 기둥부(610)에 의해 가이드되어 수직 방향(z 축 방향)으로 이동될 수 있다. 또한, 복수의 기둥부(610)가 레일(650)에 가이드되어 수평 방향(x 축 또는 y 축 방향)으로 이동되어 복수의 기둥부(610)와 연결된 이송 프레임(620)이 수평 방향으로 이동될 수 있다. 이에 따라 노즐부(630)는 x, y, z 축 방향으로 이동될 수 있다. For example, in the transfer frame 620, a nozzle unit 630 guide is formed in a horizontal direction so that the nozzle unit 630 is guided by the guide of the nozzle unit 630 and can be moved in the horizontal direction (x-axis or y-axis direction) And the transfer frame 620 can be guided by the plurality of column portions 610 and moved in the vertical direction (z-axis direction). The plurality of column portions 610 are guided by the rail 650 and are moved in the horizontal direction (x-axis or y-axis direction) so that the transfer frame 620 connected to the plurality of column portions 610 is moved in the horizontal direction . Accordingly, the nozzle unit 630 can be moved in the x, y, and z axis directions.

또한, 노즐부(630)는 적어도 하나 이상의 노즐(631)이 형성되어 공급되는 프린팅 원료를 분사함으로써 구조물을 건설(또는 프린팅)할 수 있다. 이때 적어도 하나 이상의 노즐(631)은 아래 방향을 향하여 분사되도록 형성될 수 있다. In addition, the nozzle unit 630 can form (or print) the structure by forming at least one nozzle 631 and spraying the supplied printing material. At this time, at least one or more nozzles 631 may be formed to be sprayed downward.

노즐부(630)는 콘크리트 압출 또는 강구조 성형을 위한 IC 보드, 볼륨(volume) 측정기, 속도 측정기, 온도 센서, 대기온도 센서, 타이머, xyz 위치 센서 중 적어도 하나 이상이 M2M(Machine to Machine)으로 구성되어 사물인터넷 기반으로 성형을 조절하는 노즐(631)을 포함할 수 있다. At least one of an IC board, a volume meter, a speed meter, a temperature sensor, an atmospheric temperature sensor, a timer, and an xyz position sensor for forming a concrete extrusion or a steel structure is constituted by M2M (Machine to Machine) And a nozzle 631 for controlling the molding based on the object Internet.

또한, 노즐부(630)는 구조물의 두께와 폭, 프린팅 원료의 타설 속도와 적층 깊이 중 적어도 하나 이상의 변수에 따라 사물인터넷기반으로 프린팅 원료가 분사되는 구멍의 크기가 유압식으로 자동 조절되는 콘크리트용 노즐(631)을 포함할 수 있다. In addition, the nozzle unit 630 may include a concrete nozzle for automatically adjusting the size of the hole through which the printing material is injected, based on at least one of the thickness and the width of the structure, the placement speed of the printing material, (631).

예를 들어 콘크리트용 노즐(631)은 타원형 또는 직사각형 모양으로 형성되며, 사물인터넷기반으로 구조물의 두께와 폭, 프린팅 원료의 타설 속도와 적층 깊이 등의 변수에 따라 분사되는 구멍의 크기가 자동 조절됨으로써 프린팅 원료의 타설 양 또는 타설 속도를 조절할 수 있다. For example, the concrete nozzle 631 is formed in an elliptical or rectangular shape, and the size of the hole to be injected is automatically adjusted according to variables such as the thickness and the width of the structure, the speed of placement of the printing material, It is possible to control the amount of pouring of the printing material or the pouring speed.

노즐부(630)는 강구조물 3D 프린팅 건설을 위한 원료(Feeder), 필라멘트형 강봉재료 히터(Heater) 등으로 구성되는 시간 조절형 강구조 제작 노즐(631)을 포함하는 것도 가능하다.The nozzle unit 630 may include a time-controlled steel ball manufacturing nozzle 631 composed of a feeder, a filament-type steel rod material heater, or the like for steel construction 3D printing construction.

그리고 노즐부(630)는 하나의 노즐(631)만 포함되는 것이 아니라, 각각의 모터에 의해 동작되는 적어도 2개 이상의 노즐을 포함하는 복합 노즐로 이루어질 수도 있다. The nozzle unit 630 may include not only the single nozzle 631 but also a composite nozzle including at least two or more nozzles operated by the respective motors.

한편, 이송 프레임(620)에는 노즐부(630)뿐 아니라, 철근 또는 부재료를 이송하는 운반부(640)가 설치되는 것도 가능하다. 운반부(640)는 노즐부(630)를 통해 프린팅 원료가 분사 및 적층되어 구조물을 형성하는 동안 별도의 모터에 의해 동작되어 철근 또는 부재료를 이송함으로써, 콘크리트 타설과 동시에 철근 등의 부재료를 투입하여 구조물을 건설할 수 있다. The transport frame 620 may be provided with not only the nozzle unit 630 but also a transport unit 640 for transporting a reinforcing bar or a material. The conveying unit 640 is operated by a separate motor during the formation of the structure by spraying and laminating the printing material through the nozzle unit 630 to transfer the reinforcing bar or the material to the concrete, Structures can be built.

원료 공급부는 노즐부(630)에 프린팅 원료를 공급할 수 있다. The raw material supply unit may supply the printing material to the nozzle unit 630.

원료 공급부는 복수의 기둥부(610)의 높이가 가변적이고 이송 프레임(620)이 수직 또는 수평 방향으로 이동됨에 따라 믹서로부터 압송되는 길이 변화용 재료이송 파이프와 재료이송 파이프로부터 노즐부(630)까지 자유로운 이동이 가능한 가변형 플렉서블(flexible) 파이프를 선택할 수 있다. The material supply unit includes a length-changing material transfer pipe and a material transfer pipe, which are fed from the mixer as the height of the plurality of posts 610 is variable and the transfer frame 620 is moved vertically or horizontally, You can choose a flexible flexible pipe that can move freely.

더 구체적으로, 원료 공급부는 이동 프린팅 원료를 배합하는 믹서와, 믹서와 연결되어 프린팅 원료를 압송하는 길이 조절이 가능한 재료이송 파이프와, 재료이송 파이프로부터 노즐부(630)까지 연결되며, x, y, z 축 방향으로 변형이 가능한 플렉서블(flexible) 파이프를 포함하여 이루어질 수 있다. More specifically, the raw material supply portion is connected to a mixer that mixes the transfer printing material, a material transfer pipe that is connected to the mixer and press-feeds the printing material, a material transfer pipe to the nozzle portion 630, and a flexible pipe capable of deforming in the z-axis direction.

프린팅 원료는 구조물 건설에 필요한 콘크리트 혼합물이 될 수 있으며, 콘크리트 혼합물은 시멘트와 물 및 모래나 자갈 또는 자갈분 등의 골재가 혼합되어 이루어질 수 있다.The printing material may be a concrete mixture required for construction of the structure, and the concrete mixture may be a mixture of cement, water, and aggregate such as sand, gravel or gravel.

도 7은 다른 실시예에 따른 구조물 건설을 위한 3D 프린팅 장치를 설명하기 위한 도면이다.7 is a view for explaining a 3D printing apparatus for constructing a structure according to another embodiment.

도 7을 참조하면, 다른 실시예에 따른 구조물 건설을 위한 3D 프린팅 장치는 서로 일정 거리 이격되어 배치되며, 바닥부에 레일(750)이 형성되어 수평 방향으로 이동되는 복수의 기둥부(710)와, 상기 복수의 기둥부(710)를 수평 방향으로 연결하며 상기 복수의 기둥부(710)에 가이드되어 수직 방향으로 이동되는 이송 프레임(720)이 형성될 수 있다. 그리고 이송 프레임(720)에 설치되어 x, y, z 축 방향으로 이동되며 프린팅 원료를 분사하여 구조물을 건설하는 노즐부(730) 및 상기 노즐부(730)에 상기 프린팅 원료를 공급하는 원료 공급부를 포함할 수 있다. 복수의 기둥부(710)는 상기 기둥부에 적어도 하나 이상의 부재가 결합 또는 분리되어 높이가 조절될 수 있다. Referring to FIG. 7, a 3D printing apparatus for constructing a structure according to another exemplary embodiment includes a plurality of column portions 710 spaced apart from each other by a predetermined distance, a rail 750 formed at a bottom portion thereof, And a transfer frame 720 connected to the plurality of column portions 710 in the horizontal direction and guided by the plurality of column portions 710 and moved in the vertical direction may be formed. A nozzle unit 730 installed in the transfer frame 720 and moved in the x-, y-, and z-axis directions to spray the printing material to form a structure, and a material supply unit for supplying the printing material to the nozzle unit 730 . The plurality of pillars 710 can be adjusted in height by coupling or separating at least one member to the pillars.

여기서 노즐부(730)는 하나의 노즐(731)만 포함되는 것이 아니라, 각각의 모터에 의해 동작되는 적어도 2개 이상의 노즐(731)을 포함하는 복합 노즐로 이루어질 수도 있다. Here, the nozzle unit 730 may include not only the single nozzle 731 but also a composite nozzle including at least two or more nozzles 731 operated by the respective motors.

복합 노즐은 구조물의 형성을 위한 프린팅 원료, 배관 시설의 형성을 위한 원료, 주요 시설을 위한 원료, 도색을 위한 원료 중 적어도 하나의 원료를 분사하는 노즐(731)이 복수 개 형성된 것일 수 있다. The composite nozzle may be formed with a plurality of nozzles 731 for spraying at least one raw material for the raw material for painting, a raw material for forming the piping facility, a raw material for the main facility, and a printing material for forming the structure.

노즐부(730)는 이송 프레임(720)에 형성되는 복수의 노즐 가이드부(732)와, 복수의 노즐 가이드부(732) 각각에 가이드되어 동작되는 복수의 노즐(731)을 포함할 수 있으며, 복수의 노즐(731)은 각 모터에 의해 별개로 동작하며 동시에 동작할 수 있다. The nozzle unit 730 may include a plurality of nozzle guide units 732 formed in the transfer frame 720 and a plurality of nozzles 731 guided by the plurality of nozzle guide units 732, The plurality of nozzles 731 can be operated separately by the respective motors and operate simultaneously.

한편, 이송 프레임(720)에는 노즐부(730)뿐 아니라, 철근 또는 부재료를 이송하는 운반부(740)가 설치되는 것도 가능하다. 운반부(740)는 노즐부(730)를 통해 프린팅 원료가 분사 및 적층되어 구조물을 형성하는 동안 별도의 모터에 의해 동작되어 철근 또는 부재료를 이송함으로써, 콘크리트 타설과 동시에 철근 등의 부재료를 투입하여 구조물을 건설할 수 있다.
In addition, the transfer frame 720 may be provided with a nozzle 730 as well as a conveyor 740 for conveying a reinforcing bar or a material. The conveying unit 740 is operated by a separate motor during the formation of the structure by spraying and laminating the printing material through the nozzle unit 730 to transfer the reinforcing bars or the material to the concrete, Structures can be built.

이상과 같이, 실시예들에 따르면 구조물을 건설하기 위해 높이 또는 길이가 조절되는 가변형 프레임과 x, y, z 축 이동이 자유로운 노즐부가 형성되어, 빌딩이나 주택, 교량, 터널 등 기반시설 등과 같은 불특정 크기의 구조물 건설을 위한 3D 프린팅 장치를 제공할 수 있다. As described above, according to the embodiments, the variable frame capable of adjusting the height or length and the nozzle unit capable of moving in the x, y, and z axes are formed to construct the structure, The present invention can provide a 3D printing apparatus for constructing a large-sized structure.

또한, 실시예들에 따르면 콘크리트 압출 또는 강구조 성형을 위한 볼륨(volume) 측정기, 속도 측정기, 온도 센서, 대기온도 센서, 타이머, xyz 위치 센서가 M2M(Machine to Machine)으로 구성되어 사물인터넷 기반으로 성형을 조절하는 노즐을 이용함으로써, 자동으로 콘크리트 압출 또는 강구조 성형이 가능한 구조물 건설을 위한 3D 프린팅 장치를 제공할 수 있다. In addition, according to embodiments, a volume meter, a speed meter, a temperature sensor, an air temperature sensor, a timer, and an xyz position sensor for forming a concrete extrusion or a steel structure are constituted by M2M (Machine to Machine) It is possible to provide a 3D printing apparatus for constructing a structure capable of automatically extruding concrete or forming a steel structure.

이상에서 설명된 장치는 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치 및 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 컨트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPA(field programmable array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 하나 이상의 소프트웨어 애플리케이션을 수행할 수 있다. 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 컨트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.The apparatus described above may be implemented as a hardware component, a software component, and / or a combination of hardware components and software components. For example, the apparatus and components described in the embodiments may be implemented within a computer system, such as, for example, a processor, controller, arithmetic logic unit (ALU), digital signal processor, microcomputer, field programmable array (FPA) A programmable logic unit (PLU), a microprocessor, or any other device capable of executing and responding to instructions. The processing device may execute an operating system (OS) and one or more software applications running on the operating system. The processing device may also access, store, manipulate, process, and generate data in response to execution of the software. For ease of understanding, the processing apparatus may be described as being used singly, but those skilled in the art will recognize that the processing apparatus may have a plurality of processing elements and / As shown in FIG. For example, the processing apparatus may comprise a plurality of processors or one processor and one controller. Other processing configurations are also possible, such as a parallel processor.

소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치, 또는 전송되는 신호 파(signal wave)에 영구적으로, 또는 일시적으로 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.The software may include a computer program, code, instructions, or a combination of one or more of the foregoing, and may be configured to configure the processing device to operate as desired or to process it collectively or collectively Device can be commanded. The software and / or data may be in the form of any type of machine, component, physical device, virtual equipment, computer storage media, or device , Or may be permanently or temporarily embodied in a transmitted signal wave. The software may be distributed over a networked computer system and stored or executed in a distributed manner. The software and data may be stored on one or more computer readable recording media.

실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.The method according to an embodiment may be implemented in the form of a program command that can be executed through various computer means and recorded in a computer-readable medium. The computer-readable medium may include program instructions, data files, data structures, and the like, alone or in combination. The program instructions to be recorded on the medium may be those specially designed and configured for the embodiments or may be available to those skilled in the art of computer software. Examples of computer-readable media include magnetic media such as hard disks, floppy disks and magnetic tape; optical media such as CD-ROMs and DVDs; magnetic media such as floppy disks; Magneto-optical media, and hardware devices specifically configured to store and execute program instructions such as ROM, RAM, flash memory, and the like. Examples of program instructions include machine language code such as those produced by a compiler, as well as high-level language code that can be executed by a computer using an interpreter or the like. The hardware devices described above may be configured to operate as one or more software modules to perform the operations of the embodiments, and vice versa.

이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments. For example, it is to be understood that the techniques described may be performed in a different order than the described methods, and / or that components of the described systems, structures, devices, circuits, Lt; / RTI > or equivalents, even if it is replaced or replaced.

그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.Therefore, other implementations, other embodiments, and equivalents to the claims are also within the scope of the following claims.

100: 사물인터넷 기반 구조물 건설을 위한 3D 프린팅 시스템
210: 모니터링부
220: 제어부
230: 네트워크 인터페이스
240: 버스
250: 메모리
260: 데이터베이스
310: 복수의 기둥부
320: 이송 프레임
330: 노즐부 100: 3D Printing System for Construction of Internet Infrastructure
210:
220:
230: Network interface
240: bus
250: Memory
260: Database
310:
320: Feed frame
330:

Claims

A plurality of pillars arranged at a predetermined distance from each other and having a height adjusted by joining or separating at least one member to the pillars;
A conveyance frame connected to the plurality of posts in a horizontal direction and guided by the plurality of posts to be moved in horizontal and vertical directions;
A nozzle unit installed in the transport frame and moved in the x, y, z axis direction to inject a printing material to construct a structure; And
A feeder for feeding the printing material to the nozzle unit,
Lt; / RTI >
Wherein the plurality of posts and the transfer frame form a frame of a variable rectangular shape whose height or length is adjusted to construct the structure therein,
Further comprising an auxiliary frame connecting between the adjacent plurality of pillars,
Wherein the auxiliary frame is guided by the plurality of posts and is moved in a vertical direction and connected to the transport frame to guide movement in a horizontal direction,
Wherein the plurality of posts have an empty space formed by a cage at an end of the posts and the at least one member is coupled to the empty space to increase the height and an empty space is formed by the cage at the end of the posts, One or more members are separated from the empty space to adjust the height by lowering the height,
The nozzle unit may include at least one of a volume meter, a speed meter, a temperature sensor, an atmospheric temperature sensor, a timer, and an xyz position sensor for forming a concrete extrusion or a steel structure, And the size of the hole through which the printing material is injected is automatically controlled in accordance with at least one of the thickness and the width of the structure, the placement speed of the printing material, and the stacking depth, Nozzle,
Wherein the sensor is connected to the object Internet based control server configured with 3D modeling of the structure to be constructed and the sensor configured in the structure based on the object Internet to monitor the state of the structure by synchronizing sensor monitoring by site through the sensor, 3D printing device for construction.

delete

The method according to claim 1,
The raw-
A mixer for blending the printing material;
A material transfer pipe connected to the mixer and capable of controlling the length of feeding the printing material; And
A flexible pipe connected from the material transfer pipe to the nozzle unit and deformable in x, y,
And a 3D printing device for constructing the structure.

The method according to claim 1,
Preferably,
Containing a 3D printing solvent by the incorporation of at least two or more of the admixture materials among the fluidizing agent, thickener, water reducing agent and rapid setting agent
And a 3D printing device for constructing the structure.

The method according to claim 1,
Preferably,
A 3D printing solvent consisting of a combination of at least one of hydrogen-generating water and a hydrogen emulsion for rapid curing
And a 3D printing device for constructing the structure.

The method according to claim 1,
Preferably,
Containing concrete made of crude steel cement or polymer cement for rapid curing
And a 3D printing device for constructing the structure.

delete

The method according to claim 1,
In the nozzle unit,
And a composite nozzle including at least two or more nozzles operated by respective motors,
In the composite nozzle,
A plurality of nozzles for spraying at least one raw material of the raw materials for painting, raw materials for main facilities, raw materials for forming the piping facilities, forming the printing raw materials for forming the structure,
And a 3D printing device for constructing the structure.

The method according to claim 1,
In the nozzle unit,
A plurality of nozzle guide portions formed in the transfer frame; And
A plurality of nozzles guided by each of the plurality of nozzle guide portions and operated in a horizontal direction,
/ RTI >
Wherein the plurality of nozzles are operated by respective motors.

The method according to claim 1,
A conveying part installed on the conveying frame and moved in a horizontal direction to convey the reinforcing bars or the sub-
Further comprising:
[0027]
The printing material is injected and stacked through the nozzle unit to form a structure, and the reinforcing bar or the material is transported by a separate motor to construct the structure
And a 3D printing device for constructing the structure.

A plurality of posts arranged horizontally spaced apart from each other by a predetermined distance and having at least one or more members connected to or separated from each other and adjusted in height, A volume measuring device for forming a concrete by extruding a raw material for printing, a volume measuring device for forming a concrete or a steel measuring device, a speed meter Wherein at least one sensor of the temperature sensor, the atmospheric temperature sensor, the timer, and the xyz position sensor is constituted by M2M (Machine to Machine) to control the molding based on the object Internet, and the thickness and width of the structure, And at least one of a stacking depth and a stacking depth, And a feedstock supply unit for supplying the printing material to the nozzle unit, wherein the plurality of posts and the transport frame are constructed to construct the structure in the inside thereof, A 3D printing device for constructing a structure for forming a deformable rectangular parallelepiped frame whose height or length is controlled; And
A monitoring unit for collecting information from the sensor of the nozzle unit based on the object Internet and collecting information on the thickness and the width of the structure, the placement speed of the printing material, and the stacking depth on the object Internet; And a controller for controlling the nozzle unit to control the molding of the structure based on the object Internet, wherein the sensor monitoring of each structure of the structure is synchronized with the 3D modeling of the object to be constructed, Things to monitor the status of Internet-based control server
Lt; / RTI >
The 3D printing apparatus for constructing the structure may further include an auxiliary frame connecting between the plurality of column portions adjacent to each other, wherein the auxiliary frame is guided by the plurality of column portions and is moved in a vertical direction, Wherein the plurality of pillars have a hollow space formed by a cage at an end of the pillars so that the at least one member is coupled to the hollow space to increase the height of the pillars, An empty space is formed by the cage, so that the at least one member is separated from the empty space,
Wherein the control unit of the object Internet-based control server calculates a size of a nozzle hole through which the printing material is injected based on at least one of a thickness and a width of a structure collected in the monitoring unit, a placement speed of the printing material, To be controlled automatically by hydraulic control
A 3D printing system for constructing a structure.

delete

15. The method of claim 14,
In the nozzle unit,
A plurality of nozzle guide portions formed in the transfer frame; And
A plurality of nozzles guided by each of the plurality of nozzle guide portions and operated in a horizontal direction,
/ RTI >
Wherein the plurality of nozzles are operated by respective motors.