KR101911404B1 - 3d 프린팅 시스템을 위한 콘크리트 압출 장치 - Google Patents

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Abstract

본 명세서는 종래 콘크리트 노즐의 작업 시간에 비해 빠르고 구조적으로 안정적인 콘크리트 압출 장치를 개시한다. 본 명세서에 따른 콘크리트 압출 장치는, 수직으로 콘크리트를 압출하는 중앙 노즐; 및 상기 중앙 노즐의 양 측면에 연결되며, 상기 중앙 노즐에서 압출된 콘크리트보다 경화 속도가 빠른 마감재를 압출하는 제1 및 제2 측면 노즐을 포함 할 수 있다.

Description

3D 프린팅 시스템을 위한 콘크리트 압출 장치{CONCRETE EXTRUSION APPARATUS FOR 3D PRINTING SYSTEM}
본 발명은 콘크리트 압출 장치에 관한 것으로서, 구체적으로는 건축물을 3D 프린팅 기법으로 만들 수 있는 장비에 포함되는 콘크리트 압출 장치에 관한 것이다.
최근 3D 프린팅 기술의 등장과 함께 콘크리트 건축물에 3D 프린팅 기술을 접목시키는 연구가 활발하게 이루어지고 있다.
도 1은 3D 프린팅 기술이 접목된 콘크리트 건축물의 건축 현장을 도시한 개념도이다.
도 1을 참조하면, 기존 거푸집을 이용하여 콘크리트 건물을 건축하던 방식이 아닌, 콘크리트 압출 노즐을 통해서 한 겹 한 겹 쌓아 올리는 방식으로 건물의 외벽을 만드는 것을 확인할 수 있다. 이때, 건물 외벽을 만드는 과정에서 외벽의 두께를 확보하면서도 건축물의 구조적 안정성을 얻기 위해 콘크리트를 어떻게 압출할 것인가는 중요한 사항이다.
콘크리트 압출 방식에 관한 종래 기술이 CN 104153493 A에 개시되어 있다.
도 2는 종래 기술에 따른 콘크리트 압출 방법을 개략도이다.
도 2를 참조하여, 종래 기술을 간략하게 설명하자면, 콘크리트를 압출하는 노즐 안쪽면과 바깥면 각 각 1번씩 이동하여 콘크리트를 압출한 후, 안쪽면과 바깥면 사이 공간을 지그재그 방식으로 채우는 것이다. 이때, 노즐이 안쪽면 또는 바깥면을 한번 이동하는 거리에 따른 시간을 '1'로 가정할 경우, 총 3.414(=안쪽 1 + 바깥 1+ 내부 지그재그 1.414)라는 시간이 소요된다. 이러한 방식은 매 겹마다 반복되어야 하며, 모든 벽체에 적용된다. 따라서 종래 기술보다 빠르게 콘크리트 벽체를 만들면서, 구조적으로 안전한 방법이 필요하다.
중국 공개특허공보 CN 104153493 A
본 명세서에 따른 콘크리트 압출 장치는 종래 기술에 비해 작업 시간을 단축시킬 수 있는 콘크리트 압출 장치를 제공하고자 한다.
본 명세서에 기재된 해결과제는 이상에서 언급한 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 명세서에 따른 콘크리트 압출 장치는, 수직으로 콘크리트를 압출하는 중앙 노즐; 및 상기 중앙 노즐의 양 측면에 연결되며, 상기 중앙 노즐에서 압출된 콘크리트보다 경화 속도가 빠른 마감재나 중앙부에서 압출되는 재료와 속성이 다른 재료를 압출하는 제1 및 제2 측면 노즐을 포함할 수 있다.
본 명세서에 따른 콘크리트 압출 장치는, 상기 콘크리트 압출 장치의 이동 방향과 나란한 방향으로 상기 중앙 노즐의 위치를 이동시키는 중앙 노즐 구동부를 더 포함할 수 있다. 이때, 상기 중앙 노즐 구동부는 상기 콘크리트 압출 장치의 이동 방향을 기준으로 상기 제1 및 제2 측면 노즐에 비해 상대적으로 뒤쪽에 위치하도록 이동시킬 수 있다.
본 명세서에 따른 콘크리트 압출 장치는, 제1 콘크리트 압출 장치 및 제2 콘크리트 압출 장치; 및 상기 제1 콘크리트 압출 장치 및 제2 콘크리트 압출 장치의 압출량을 제어하는 압출량 제어부를 포함하는 모바일 콘크리트 건축물 3D 프린팅 장비의 일 구성요소가 될 수 있다.
본 명세서에 따른 모바일 콘크리트 건축물 3D 프린팅 장비에 포함된 상기 압출량 제어부는, 상기 제1 콘크리트 압출 장치 및 제2 콘크리트 압출 장치가 건축물의 코너에 해당하는 부분에 콘크리트를 압출할 때, 상기 제1 콘크리트 압출 장치 및 제2 콘크리트 압출 장치의 압출량이 서로 다르도록 제어할 수 있다.
이때, 상기 압출량 제어부는 상기 제1 콘크리트 압출 장치 및 제2 콘크리트 압출 장치 중 상기 건축물의 코너 안쪽에 해당하는 콘크리트 압출 장치의 압출량이 상기 건축물의 코너 바깥쪽에 해당하는 콘크리트 압출 장치의 압출량보다 적도록 제어할 수 있다.
보다 구체적으로 상기 압출량 제어부는, 상기 제1 콘크리트 압출 장치 및 제2 콘크리트 압출 장치 중 상기 건축물의 코너 안쪽에 해당하는 콘크리트 압출 장치의 압출량을 상기 건축물의 직각 코너 안쪽을 지날 때, 상기 압출되지 않도록 제어할 수 있다.
본 명세서에 따른 모바일 콘크리트 건축물 3D 프린팅 장비는 종래 콘크리트 노즐에 비해 보다 빠르게 콘크리트 구조물을 만들 수 있다. 또한, 종래 콘크리트 노즐에 비해 외부면을 보다 균일하게 만들 수 있다.
본 명세서에 기재된 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 3D 프린팅 기술이 접목된 콘크리트 건축물의 건축 현장을 도시한 개념도이다.
도 2는 종래 기술에 따른 콘크리트 압출 소요시간을 보여주는 개략도이다.
도 3는 본 명세서에 따른 모바일 콘크리트 건축물 3D 프린팅 시스템의 예시도이다.
도 4는 본 명세서에 따른 모바일 콘크리트 건축물 3D 프린팅 시스템의 작업 예시도이다.
도 5 내지 도 10은 본 명세서에 따른 모바일 콘크리트 건축물 3D 프린팅 시스템이 건물을 건축하는 과정을 도시한 예시도이다.
도 11은 본 명세서에 따른 콘크리트 압출 장치의 동작 개념도이다.
도 12 및 도 13은 중앙 노즐 구동부의 작동 예시도이다.
도 14는 종래 콘크리트 노즐에 의해 만들어딘 콘크리트 구조물의 외면이다.
도 15 내지 20은 건축물의 코너 부분에 콘크리트를 압출하는 예시도이다.
도 22는 본 명세서의 일 실시예에 따른 결속재 누름부이다.
도 23은 본 명세서의 다른 실시예에 따른 결속재 누름부이다.
도 24는 다양한 형태에 따른 결속재의 예시도이다.
도 25는 본 명세서에 따른 위치센서의 예시도이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 설명한다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 이해할 수 있는 바와 같이, 후술하는 실시예는 본 발명의 개념과 범위를 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 형태로 변형될 수 있다. 가능한 한 동일하거나 유사한 부분은 도면에서 동일한 도면부호를 사용하여 나타낸다.
본 명세서에서 사용되는 전문용어는 단지 특정 실시예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지는 않는다. 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다.
본 명세서에서 사용되는 "포함하는"의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소, 성분 및/또는 군의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.
본 명세서에서 사용되는 기술용어 및 과학용어를 포함하는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 의미와 동일한 의미를 가진다. 사전에 정의된 용어들은 관련기술문헌과 현재 개시된 내용에 부합하는 의미를 가지는 것으로 추가 해석되고, 정의되지 않는 한 이상적이거나 매우 공식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 3는 본 명세서에 따른 모바일 콘크리트 건축물 3D 프린팅 시스템의 예시도이다.
본 명세서에 따른 모바일 콘크리트 건축물 3D 프린팅 시스템(10)은 작업범위 너비 10m, 높이 5m, 무게 2톤 이하의 소형 이동형 시스템으로서 주거밀집지역이나 다층 건물이 많은 곳에 쉽게 이동하여 소형 콘크리트 건축물을 만들 수 있는 시스템 장비이다. 또한, 본 명세서에 따른 모바일 콘크리트 건축물 3D 프린팅 시스템(10)은 공장이 아닌 현장에서 3D 프린팅이 가능하며, 여유공간이 적은 협소한 대지(예: 도심내 대지) 내에서도 건축이 가능하며, 이동한 가능하면서도, 이동 없이 1개실 규모(예: 반경 10 m x 높이 5 m) 이상의 구조물의 3D 프린팅이 가능한 시스템이다.
도 3을 참조하면, 본 명세서에 따른 모바일 콘크리트 건축물 3D 프린팅 시스템(10)은 암(11), 암 구동부(12), 이동부(13), 레이저 스캐너(14) 및 시스템 제어부(미도시)를 포함할 수 있다.
상기 콘크리트 압출 장치(100) 및 결속재 분배 장치(200)는 이하에서 보다 상세히 설명될 예정이다.
상기 암(11)은 콘크리트 압출 장치(100) 및 결속재 분배 장치(200)가 연결되며 길이가 조절될 수 있다. 상기 암 구동부(12)는 상기 암(11)의 길이를 조절하거나 회전시킬 수 있다. 상기 암(11) 및 암 구동부(12)는 상기 콘크리트 압출 장치(100) 및 결속재 분배 장치(200)가 원하는 위치와 높이에 콘크리트를 압출하고, 결속재를 분배하도록 하는 역할을 한다. 상기 암(11) 및 암 구동부(12)는 상기 상기 콘크리트 압출 장치(100) 및 결속재 분배 장치(200)의 무게에 따라 사양이 다양할 수 있다.
상기 이동부(13)는 상기 암(11) 및 상기 암 구동부(12)가 적재될 수 있다. 상기 이동부(13)는 본 명세서에 따른 모바일 콘크리트 건축물 3D 프린팅 시스템(10) 자체가 이동할 수 있도록 엔진(또는 모터), 바퀴 등을 포함할 수 있으며, 이에 관한 구체적인 사양은 본 명세서에 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진자라면 누구나 설계할 수 있는 것으로서 자세한 설명은 생략하도록 한다.
상기 레이저 스캐너(14)는 미리 설정된 위치에 세워진 기준점을 감지할 수 있다.
도 4는 본 명세서에 따른 모바일 콘크리트 건축물 3D 프린팅 시스템의 작업 예시도이다.
도 4를 참조하면, 건축물을 세우고자 하는 공간에 기준점이 세워져 있는 것을 확인할 수 있다. 상기 기준점은 공간에 다수개가 세워져 있을 수 있으며, 공간에 측량을 통해서 미리 예정된 위치에 세워질 수 있다. 상기 레이저 스캐너는 상기 기준점의 위치를 감지하여 자신의 위치 및 콘크리트를 압출하는 위치를 인식할 수 있다.
상기 시스템 제어부는 상기 콘크리트 압출 장치(100), 결속재 분배 장치(200), 암 구동부(12), 이동부(13)에 제어 신호를 출력할 수 있다.
본 명세서에 따른 모바일 콘크리트 건축물 3D 프린팅 시스템(10)은 무선 통신부(미도시)를 더 포함할 수 있다. 상기 무선 통신부는 무선 조작부로부터 제어 신호를 수신할 수 있다. 도 4를 다시 참조하면, 본 명세서에 따른 모바일 콘크리트 건축물 3D 프린팅 시스템(10)은 별도의 작업자 탑승 공간이 없다. 따라서 외부에서 무선 조작부를 들고 있는 작업자에 의해 제어될 수 있다. 이를 위해 상기 무선 통신부는 무선 조작부에서 출력된 제어 신호를 수신하는 역할을 할 수 있다. 또한, 상기 무선 통신부는 상기 시스템(10)내 각각에 부착된 다양한 센서로부터 출력된 상태 신호를 상기 무선 조작부에게 출력할 수도 있다.
도 5 내지 도 10은 본 명세서에 따른 모바일 콘크리트 건축물 3D 프린팅 시스템이 건물을 건축하는 과정을 도시한 예시도이다.
도 5를 참조하면, 먼저 건축 공간에 미리 설정된 위치에 기준점이 설치된 것을 확인할 수 있다. 상기 기준점의 위치를 인식하여 작업 공간과 장비 자신의 위치를 확인하여 작업 시작 위치를 결정할 수 있다. 다음 도 6을 참조하면, 상기 기준점을 통해 인식된 공간에 콘크리트를 압출하여 벽체를 만들 수 있다. 다음 도 7을 참조하면, 콘크리트 벽체에 천정 역할을 하는 상단이 올라간 것을 확인할 수 있다. 상기 상단 바닥구조물은 외부에서 미리 제작 이송되어 올라갈 수 있다. 이를 통해 2층의 발판이 형성된다. 다음 도 8을 참조하면, 상기 2층에 모바일 콘크리트 건축물 3D 프린팅 시스템이 올라간 것을 확인할 수 있다. 1층에서 2층으로 이동은 기중기를 통해서 올릴 수도 있고, 도 8과 같이 건물 내부 계단 설치를 위한 구멍 또는 건물 외부 경사 구조물을 통해 자력으로 올라갈 수도 있다. 도 8을 참조하면, 다시 2층에도 1층과 동일하게 콘크리트 압출을 통해서 벽체 구조물을 만들 수 있다. 도 9를 참조하면, 상기와 같은 과정을 반복하여 3층짜리 건물을 만든 것을 확인할 수 있다. 그리고 도 10을 참조하면, 기중기를 통해서 다시 지상으로 모바일 콘크리트 건축물 3D 프린팅 시스템이 내려질 수 있다. 물론 자력으로 이동하는 것도 가능하다.
도 11은 본 명세서에 따른 콘크리트 압출 장치의 동작 개념도이다.
도 11을 참조하면, 본 명세서에 따른 콘크리트 압출 장치(100)는 중앙 노즐(110), 제1 측면 노즐(120) 및 제2 측면 노즐(130)을 포함할 수 있다.
상기 중앙 노즐(110)은 수직으로 콘크리트를 압출할 수 있다.
상기 제1 측면 노즐(120) 및 제2 측면 노즐(130)은 상기 중앙 노즐(110)의 양 측면에 연결될 수 있다.
도 14를 잠시 참조하면, 종래 콘크리트 압출 노즐에 의해 만들어진 콘크리트 구조물은 콘크리트의 특성상 외부면이 부드럽지 못한 것을 확인할 수 있다. 경화 전 콘크리트의 점성이 높더라도 콘크리트가 압출된 이후에 옆으로 퍼지기 때문에 외부면이 부드럽지 못하고 울퉁불퉁한 형태를 가질 수 밖에 없다.
반면, 본 명세서에 따른 상기 제1 측면 노즐(120) 및 제2 측면 노즐(130)은 상기 중앙 노즐(110)에서 압출된 콘크리트보다 경화 속도가 빠른 마감재를 압출할 수 있다. 상기 제1 측면 노즐(120) 및 제2 측면 노즐(130)을 통해 압출된 마감재가 콘크리트보다 상대적으로 빠르게 경화되고, 그 내부에 상기 중앙 노즐(110)에서 압출된 콘크리트를 가두는 형식이 되는 것이다. 본 명세서에 따른 콘크리트 압출 장치(100)를 사용할 경우, 종래 콘크리트 노즐에 비해 콘크리트 구조물의 외부면을 보다 균일하게 만들 수 있다.
상기 중앙 노즐(110)에서 압출되는 콘크리트는 FRC(Fiber-Reinforced Concrete)일 수 있으며, 상기 제1 측면 노즐(120) 및 제2 측면 노즐(130)에서 압출되는 마감재는 석고 또는 플라스틱 일 수 있다.
본 명세서에 따른 콘크리트 압출 장치(100)는 상기 콘크리트 압출 장치(100)의 이동 방향과 나란한 방향으로 상기 중앙 노즐(110)의 위치를 이동시키는 중앙 노즐 구동부(140)를 더 포함할 수 있다.
도 12 및 도 13은 중앙 노즐 구동부의 작동 예시도이다.
도 11 내지 도 13을 함께 참조하면, 상기 중앙 노즐 구동부(140)의 동작에 의해 상기 중앙 노즐(110)이 콘크리트 압출 장치(100)의 이동 방향과 나란한 방향으로 이동한 것을 확인할 수 있다. 이에 의해 상기 중앙 노즐(110)은 이동 방향을 기준으로 상기 제1 및 제2 측면 노즐(120, 130)에 비해 상대적으로 뒤쪽에 위치하게 된다. 이 경우, 동일 한 지점을 기준으로 상기 제1 및 제2 측면 노즐(120, 130)에서 압출된 마감재가 먼저 압출되고, 상기 중앙 노즐(110)에서 압출된 콘크리트가 나중에 압출되게 된다. 따라서 마감재가 먼저 경화되는 시간차가 발생하여 콘크리트 구조물의 외부면을 보다 균일하게 만들 수 있다.
한편, 본 명세서에서 콘크리트 압출 장치(100)의 이동 방향이란, 콘크리트를 압출하면서 이동하는 방향을 의미한다. 일 예로, 도 4에서 콘크리트 압출 장치의 이동 방향은 도면 왼쪽에서 오른쪽 방향이다.
본 명세서에 따른 모바일 콘크리트 건축물 3D 프린팅 장비는 2개의 콘크리트 압출 장치(100)를 포함할 수 있다. 본 명세서에서는 2개의 콘크리트 압출 장치(100)를 구분하기 위해 제1 콘크리트 압출 장치 및 제2 콘크리트 압출 장치라고 명명하겠다. 2개의 콘크리트 압출 장치를 이용할 경우, 종래 기술에 따른 콘크리트 압출 작업 시간을 절반 이상 단축할 수 있다.
한편, 본 명세서에 따른 모바일 콘크리트 건축물 3D 프린팅 장비는 상기 제1 콘크리트 압출 장치 및 제2 콘크리트 압출 장치의 압출량을 제어하는 압출량 제어부(미도시)를 포함할 수 있다. 상기 압출량 제어부는 만들고자 하는 구조물에 따라 압출량을 제어할 수도 있지만, 만들고자 하는 구조물의 형태에 따라 압출량을 제어할 수도 있다.
도 15 내지 20은 건축물의 코너 부분에 콘크리트를 압출하는 예시도이다.
도 15 내지 20을 참조하면, 본 명세서에 따른 제1 콘크리트 압출 장치 및 제2 콘크리트 압출 장치가 건축물의 코너 부분에 콘크리트를 압출하는 모습을 위에서 본 모습을 확인할 수 있다.
상기 압출량 제어부는, 상기 제1 콘크리트 압출 장치 및 제2 콘크리트 압출 장치가 건축물의 코너에 해당하는 부분에 콘크리트를 압출할 때, 상기 제1 콘크리트 압출 장치 및 제2 콘크리트 압출 장치의 압출량이 서로 다르도록 제어할 수 있다. 다시 말해서, 상기 압출량 제어부는 상기 제1 콘크리트 압출 장치 및 제2 콘크리트 압출 장치 중 상기 건축물의 코너 안쪽에 해당하는 콘크리트 압출 장치의 압출량이 상기 건축물의 코너 바깥쪽에 해당하는 콘크리트 압출 장치의 압출량보다 적도록 제어할 수 있다. 도면에 도시된 것과 같이, 코너가 직각일 때 상기 압출량 제어부는 상기 제1 콘크리트 압출 장치 및 제2 콘크리트 압출 장치 중 상기 건축물의 코너 안쪽에 해당하는 콘크리트 압출 장치의 압출량을 상기 건축물의 직각 코너 안쪽을 지날 때, 상기 압출되지 않도록 제어할 수 있다.
한편, 본 명세서에서 코너란 제1 콘크리트 압출 장치와 제2 콘크리트 압출 장치가 압출한 콘크리트 벽체가 상호 평행하지 않거나(곡선 코너 구간) 상호간의 간격이 다른 구간(직각 코너 구간)을 의미한다.
본 명세서에 따른 모바일 콘크리트 건축물 3D 프린팅 장비는 상기 제1 콘크리트 압출 장치와 제2 콘크리트 압출 장치 사이의 간격을 조절할 수 있는 간격 조절 구동부를 더 포함할 수 있다. 상기 간격 조절 구동부를 통해, 구조물의 두께를 제어할 수 있으면, 도 8 내지 13에 도시된 것과 같이 코너 부분의 압출 제어도 가능하다.
상술한 제1 콘크리트 압출 장치와 제2 콘크리트 압출 장치를 이용하면, 종래 기술에 비해 왕복 작업 시간을 줄일 수 있다(도 2 참조). 그러나 중앙 부분에 지그재그 부분에 해당하는 콘크리트 압출이 없는 것이 사실이다. 이를 해결하기 위한 본 명세서에 따른 결속재 분배 장치에 대해서 설명하도록 하겠다.
도 21은 본 명세서에 따른 결속재 분배 장치의 예시도이다.
도 3 및 도 21을 함께 참조하면, 본 명세서에 따른 결속재 분배 장치(200)를 확인할 수 있다.
본 명세서에 따른 결속재 분배 장치(200)는 상기 제1 콘크리트 압출 장치와 제2 콘크리트 압출 장치에 의해 압출된 각각의 콘크리트 사이에 결속재를 놓는 장치이다. 상기 결속재가 종래 기술에서 지그재그 압출된 콘크리트 역할을 하는 것이다.
이를 위해 결속재 분배 장치(200)다수의 콘크리트 결속재가 보관되는 결속재 보관부, 상기 결속재 보관부의 하단에 연결되며, 제어 신호에 의해 결속재를 방출시키는 결속재 토출부 및 미리 설정된 간격에 따라 결속재가 토출되도록 상기 결속재 토출부에 제어 신호를 출력하는 결속재 제어부를 포함할 수 있다.
도 3 및 도 21에 도시된 바와 같이, 상기 결속재 토출부는 콘크리트 압출 장치와 인접하여 위치하되, 상기 콘크리트 압출 장치의 진행 방향을 기준으로 후면에 위치할 수 있다. 즉, 압출된 콘크리트 위에 결속재(201)를 토출하는 것이다.
그리고, 상기 결속재 토출부는 상기 결속재가 콘크리트 압출 장치의 진행 방향을 기준으로 직각으로 놓이도록 방출시킬 수 있다. 이를 통해 콘크리트 구조물의 횡방향 외력에 대한 안정성을 높일 수 있다.
나아가, 상기 제어부는, 상기 콘크리트 압출 장치가 건축물의 코너에 해당하는 부분에 콘크리트를 압출할 때, 상기 결속재가 토출되지 않도록 상기 결속재 토출부에 제어 신호를 출력할 수 있다. 도 15 내지 제 20을 다시 참조하면, 코너부분에는 결속재가 토출되지 않은 것을 확인할 수 있다.
또한, 상기 결속재 분배 장치(200)는 상기 결속재 토출부의 높이를 조절할 수 있는 상하 구동부를 더 포함할 수 있다. 콘크리트가 경화되기 전에 결속재가 토출되기 때문에, 토출 높이 및 결속재의 무게에 따라 결속재가 콘크리트 내부로 파고들 수 있다. 결속재의 재질 및 특성에 따라 콘크리트 속으로 파고 들어가야 할 필요도 있을 수 있고, 상단에만 안착되어야 할 필요가 있을 수 있기 때문에 상기 상하 구동부를 통해 결속재가 토출되는 높이를 조절할 수 있다.
상기 결속재 분배 장치(200)는 토출된 결속재 누름부(210)를 더 포함할 수 있다.
도 22는 본 명세서의 일 실시예에 따른 결속재 누름부이다.
도 22를 참조하면, 토출된 결속재가 콘크리트 위에 놓여져 있을 때, 상기 회전형 누름부가 상기 결속재를 눌러서 콘크리트 내부로 파고들게 끔 만드는 것을 이해할 수 있다. 상기 회전형 누름부는 복수개의 회전 날개를 포함하여 미리 설정된 속도로 회전할 수 있다. 상기 복수개의 회전 날개 및 회전 속도는 결속재의 토출 간격에 따라 다양할 수 있으며, 상호 연동되어 회전될 수 있다.
도 23은 본 명세서의 다른 실시예에 따른 결속재 누름부이다.
도 23을 참조하면, 토출된 결속재가 콘크리트 위에 놓여져 있을 때, 상기 수직이동형 누름부가 상기 결속재를 눌러서 콘크리트 내부로 파고들게 끔 만드는 것을 이해할 수 있다. 상기 수직이동형 누름부는 상하운동을 하는 누름바 및 상기 누름바를 상단으로 이동시키는 회전자를 포함할 수 있다. 상기 회전자가 회전하면서 상기 누름바를 상단으로 이동시켰을 때, 누름바 위에 배치된 탄성부재에 탄성력이 저장된다. 그리고 상기 탄성부재의 탄성력에 의해 누름바가 아래로 내려오면서 탄성력에 의해 상기 결속재를 콘크리트 안으로 누르게 된다. 상기 회전자의 회전 속도, 탄성부재의 탄성계수, 누름바의 길이 등은 결속재의 토출 간격에 따라 다양할 수 있다.
도 24는 다양한 형태에 따른 결속재의 예시도이다.
도 24를 참조하면, 압출된 콘크리트의 간격, 요구되는 벽체의 강도, 사용된 콘크리트의 특성 등 다양한 목적에 따라 다양한 형태의 결속재가 사용될 수 있다. 또한, 결속재의 양 끝부분에는 접촉하는 콘크리트 면과의 마찰력을 향상시키기 위해 표면이 거칠거나 돌기가 형성될 수 있다.
도 25는 본 명세서에 따른 위치센서의 예시도이다.
도 25를 참조하면, 본 명세서에 따른 결속재 분배 장치(200)는 결속재의 토출 위치를 감지하는 위치 센서를 더 포함할 수 있다. 상기 위치 센서(예: 카메라)는 결속재가 토출되어야 할 위치에 대한 정보를 수집하고 보정센서(예: PID 제어기)로 보내 진행경로가 계획경로에서 벗어날 경우, 위치를 보정할 수 있다.
상기 결속재가 토출되어야 할 위치 정보는 아래 콘크리트 층에 토출된 결속재의 위치와 연관된다. 일 예로 상기 결속재 분배 장치(200)는 아래 콘크리트 층에 토출된 결속재의 위치를 감지하여 동일한 위치에 결속재를 토출시킬 수 있으며, 다른 예로 상기 결속재 분배 장치(200)는 아래 콘크리트 층에 토출된 결속재의 위치를 감지하여 상호 중첩되지 않는 위치(예: 지그재그)에 결속재를 토출시킬 수 있다.
본 명세서에 따라 콘크리트를 수직으로 압출 압출(토출) 할 경우, 수평으로 압출하는 방식에 비해 콘크리트 등 압출되는 재료가 노즐 내부에서 막히게 되는 현상이 발생할 가능성을 낮출 수 있다. 따라서, 장치의 설계(구조)를 간단하게 하여 막힘 현상 자체가 발생할 가능성을 낮출 수 있다. 특히 콘크리트에 비행 경화 속도가 빠른 재료의 경우, 노즐 내부에서 경화되는 경우 역시 줄일 수 있다.
한편, 콘크리트가 압출되어 형성된 매 층(layer) 마다 표면이 경화되어 층과 층 사이의 경계면이 접착이 되지 않고 분리가 되는 현상이 나타날 수 있다. 이 경우, 본 명세서에 따른 결속재가 층과 층 사이의 접착력을 향상시키는 역할을 할 수 있기 때문에, 구조적 안정성을 더욱 향상시킬 수 있다.
본 명세서에서 설명되는 실시예와 첨부된 도면은 본 발명에 포함되는 기술적 사상의 일부를 예시적으로 설명하는 것에 불과하다. 따라서, 본 명세서에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술적 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이므로, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아님은 자명하다. 본 발명의 명세서 및 도면에 포함된 기술적 사상의 범위 내에서 당업자가 용이하게 유추할 수 있는 변형 예와 구체적인 실시 예는 모두 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
10 : 모바일 콘크리트 건축물 3D 프린팅 시스템
100 : 콘크리트 압출 장치
200: 결속재 분배 장치

Claims (7)

  1. 수직으로 콘크리트를 압출하는 중앙 노즐 및 상기 중앙 노즐의 양 측면에 연결되며, 상기 중앙 노즐에서 압출된 콘크리트보다 경화 속도가 빠른 마감재를 압출하는 제1 및 제2 측면 노즐을 각각 포함하는 제1 콘크리트 압출 장치 및 제2 콘크리트 압출 장치; 와
    상기 콘크리트 압출 장치의 이동 방향과 나란한 방향으로 상기 중앙 노즐의 위치를 이동시키는 중앙 노즐 구동부를 더 포함하며, 상기 중앙 노즐 구동부는, 상기 콘크리트 압출 장치의 이동 방향을 기준으로 상기 제1 및 제2 측면 노즐에 비해 상대적으로 뒤쪽에 위치하도록 이동되며,
    상기 제1 콘크리트 압출 장치 및 제2 콘크리트 압출 장치의 압출량을 제어하는 압출량 제어부를 포함하며, 상기 압출량 제어부는, 상기 제1 콘크리트 압출 장치 및 제2 콘크리트 압출 장치가 건축물의 코너에 해당하는 부분에 콘크리트를 압출할 때, 상기 제1 콘크리트 압출 장치 및 제2 콘크리트 압출 장치의 압출량이 서로 다르도록 제어하며,
    상기 압출량 제어부는, 상기 제1 콘크리트 압출 장치 및 제2 콘크리트 압출 장치 중 상기 건축물의 코너 안쪽에 해당하는 콘크리트 압출 장치의 압출량을 상기 건축물의 직각 코너 안쪽을 지날 때 압출되지 않도록 제어하는 것을 특징으로 하는 모바일 콘크리트 건축물 3D 프린팅 장비.
  2. 삭제
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  4. 삭제
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  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 압출량 제어부는, 상기 제1 콘크리트 압출 장치 및 제2 콘크리트 압출 장치 중 상기 건축물의 코너 안쪽에 해당하는 콘크리트 압출 장치의 압출량이 상기 건축물의 코너 바깥쪽에 해당하는 콘크리트 압출 장치의 압출량보다 적도록 제어하는 것을 특징으로 하는 모바일 콘크리트 건축물 3D 프린팅 장비.
  7. 삭제
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