KR102241865B1 - 분리형 노즐에 의한 3d 프린팅 적층을 이용한 수직보강재 설치구성의 3d 구조체 구축용 3d 프린팅 장치 및 이를 위한 노즐 모듈 - Google Patents

Abstract

본 발명은 노즐 모듈(100)의 노즐(10, 11)이 횡방향으로 서로 접한 상태로 종방향으로 진행하다가 수직보강재(6)를 만나면 노즐(10, 11)이 서로 멀어지도록 움직여서, 수직보강재(6)가 노즐(10, 11) 사이를 통과하게 하고, 수직보강재(6)가 지난 간 후에는 다시 접근하도록 움직여서 다시 횡방향으로 접한 상태로 종방향 이동하는 과정을 반복하면서 한 층의 메인 스트립(5)을 연속 형성하고, 이러한 메인 스트립(5)을 복수개의 층으로 적층 형성함으로써, 3D 구조체(200)를 구축하게 되는 "분리형 노즐에 의한 3D 프린팅 적층을 이용한 수직보강재 설치구성의 3D 구조체 구축용 3D 프린팅 장치"와, 이러한 3D 프린팅 장치를 위한 "노즐 모듈"에 관한 것이다.

Description

분리형 노즐에 의한 3D 프린팅 적층을 이용한 수직보강재 설치구성의 3D 구조체 구축용 3D 프린팅 장치 및 이를 위한 노즐 모듈{3D Printing Apparatus and Nozzle Module therefor}

본 발명은 노즐(Nozzle)을 통해서 시멘트계 적층재료를 스트립(strip) 형태로 배출하여 순차적으로 연직 적층함으로써 "3D 구조체"(3차원 형태의 구조체/ 예를 들면, 벽체 형태의 구조체)를 구축하는 기술에 관한 것이다. 구체적으로 본 발명은 노즐의 진행 방향으로 복수개의 수직보강재가 미리 간격을 두어 설치되고, 횡방향으로 분리될 수 있는 한 쌍의 2개의 노즐이 각각 개별 스트립을 배출하되 개별 스트립이 횡방향으로 합쳐져서 하나의 메인(main) 스트립을 형성하며, 노즐이 진행하다가 수직보강재를 만나면 노즐이 2개로 분리되어 노즐 사이에 간격이 생기고 수직보강재가 노즐 사이로 통과한 후 다시 노즐이 횡방향으로 인접하게 되어 각각의 노즐로부터 토출된 개별 스트립이 수직보강재를 감싸면서 서로 충돌하여 일체화되어 다시 메인 스트립을 만들게 됨으로써, 메인 스트립의 중간에 연직한 수직보강재가 박혀있는 상태로 메인 스트립이 적층된 형태로 3D 구조체를 형성하게 되는 "분리형 노즐에 의한 3D 프린팅 적층을 이용한 수직보강재 설치구성의 3D 구조체 구축용 3D 프린팅 장치"와, 이러한 3D 프린팅 장치를 위한 "노즐 모듈(노즐 조립체)"에 관한 것이다.

3D 프린팅 장치(three Dimensional Printing Apparatus)를 이용하여 열가소성 플라스틱으로 된 스트립을 배출하고 적층하여 3차원 형상을 가지는 수지 압출 조형 방법이 알려져 있고, 최근에는 건설분야에서도, 비가소성 콘크리트 등 시멘트계 적층재료를 이용한 3D 프린팅 기술이 대한민국 등록특허 제10-1948547호에 의해 제시되었다.

이와 같이 시멘트계 적층재료를 이용하여 스트립을 순차적으로 연직 적층하여 3D 구조체를 구축함에 있어서, 3D 구조체의 보강을 위해서 스트립이 적층되는 연직방향으로 수직보강재를 3D 구조체 내에 매립 설치할 필요성이 대두되는데, 아직까지 현재의 종래 기술로는 수직보강재가 존재한 상태에서 노즐을 이동시키면서 스트립을 순차적으로 적층함으로써 수직보강재가 매립되어 보강된 형태의 3D 구조체를 구축할 수 있는 현실적인 방안을 제시하지 못하고 있다.

대한민국 등록특허공보 제10-1948547호(2019.02.15. 공고).

본 발명은 위와 같은 종래 기술의 한계를 극복하기 위하여 개발된 것으로서, 본 발명은 노즐을 이용하여 시멘트계 적층재료를 스트립 형태로 배출하여 순차적으로 적층함으로써 3D 구조체를 구축함에 있어서, 수직보강재가 존재한 상태에서 노즐을 이동시키면서 스트립을 순차적으로 적층함으로써 수직보강재가 매립되어 보강된 형태의 3D 구조체를 구축할 수 있는 기술을 제공하는 것을 목적으로 한다.

위와 같은 과제를 달성하기 위하여 본 발명에서는, 시멘트계 적층재료를 스트립 형태로 만들어서 배출하여 순차적으로 연직 적층함으로써 3D 구조체를 구축하는 3D 프린팅 장치에 구비되는 노즐 모듈로서, 배출단부(12)의 배출구(13)를 통해서 시멘트계 적층재료를 각각 개별 스트립으로 형성하여 배출하되 횡방향으로 이웃하게 위치하는 한 쌍의 노즐(10, 11)과; 한 쌍의 노즐(10, 11)을 횡방향으로 서로 접근시키거나 이격시키는 노즐 횡이동부재(2)를 포함하는데; 노즐(10, 11)의 배출단부(12)는 평면에서 종방향으로부터 각도를 가지고 기울어져 있어서, 노즐(10, 11)의 배출구(13)가 횡방향으로 서로 접하여 연속하게 되면 2개의 배출구(13) 사이에는 평면상에서 각도가 존재하게 되며; 2개의 노즐(10, 11)이 이웃하여 배출구(13)가 서로 이웃하여 연속되도록 접한 상태에서, 노즐 모듈(100)이 종방향으로 이동하면서 각각의 노즐(10, 11)로부터 시멘트계 적층재료가 동시에 배출되어 개별 스트립(50, 51)이 만들어짐과 동시에 2개의 개별 스트립(50, 51)의 횡방향 측면이 접하여 합쳐지면서 일체화되어 2개의 개별 스트립(50, 51)이 횡방향으로 합해진 메인 스트립(5)이 형성되며; 종방향으로 진행하는 전방에서 연직한 수직보강재(6)를 만나면, 노즐 횡이동부재(2)에 의해 2개의 노즐(10, 11)이 서로 멀어지도록 횡방향으로 움직여서 서로 접하고 있던 배출구(13) 사이에 간격이 생기고, 수직보강재(6)가 배출구(13) 사이의 간격으로 통과하며; 수직보강재(6)를 통과한 직후에는, 노즐 횡이동부재(2)의 작동에 의해 2개의 노즐(10, 11)이 다시 서로에게로 접근하게 되어, 배출구(13)가 횡방향으로 서로 이웃하여 연속되도록 접한 상태로 만들어지면서 배출구(13)로부터 연속적으로 개별 스트립(50, 51)이 만들어짐과 동시에 메인 스트립(5)이 형성됨으로써, 메인 스트립(5)의 중간에 수직보강재(6)가 연직하게 박혀서 존재하는 형태로 메인 스트립(5)이 복층으로 적층된 형태의 3D 구조체(200)를 구축하게 되는 것을 특징으로 하는 노즐 모듈이 제공된다.

또한 본 발명에서는 상기한 노즐 모듈을 이용하여 시멘트계 적층재료를 스트립 형태로 만들어서 배출하여 순차적으로 연직 적층함으로써 3D 구조체를 구축하는 3D 프린팅 장치가 제공된다.

이러한 본 발명에 따른 노즐 모듈 및 이를 구비한 3D 프린팅 장치에서, 노즐 횡이동부재는, 한 쌍의 노즐 각각에 연결된 2개의 노즐연결재와, 2개의 노즐연결재를 횡방향으로 서로 근접하게 하거나 또는 멀어지게 만드는 가변이동장치를 포함하여 구성될 수 있는데, 특히, 한 쌍의 노즐을 종방향으로 이동시키기 위하여 종방향으로 연장된 이동레일이 더 구비되고, 가변이동장치는 이동레일과 결합되어 이동레일을 따라 종방향으로 이동하는 구성을 가질 수 있다.

본 발명에 의하면, 한 쌍의 노즐에서 시멘트계 적층재료를 동시에 스트립 형태로 배출하고 이를 적층하여 3D 구조체를 구축하되, 한 쌍의 노즐에서 스트립(개별 스트립)이 토출되는 방향이 소정 각도를 이루며 서로 마주보도록 함으로써, 각 노즐에서 배출된 2개의 개별 스트립이 노즐이 서로 마주보는 각도에 의해 충돌하여 접하면서 일체화되어 하나의 메인(main) 스트립을 이루게 만들면서도, 노즐이 종방향으로 진행하다가 수직보강재를 만나게 되면 한 쌍의 노즐이 횡방향으로 분리되어 수직보강재를 통과함과 동시에 개별 스트립이 수직보강재를 감싸면서 일체화되어 메인 스트립을 형성하면서 연속적으로 진행할 수 있게 된다. 따라서 본 발명에서는 수직보강재가 존재하더라도 노즐은 종방향으로 계속 진행하면서 스트립을 형성할 수 있게 되는 바, 스트립의 형성 및 적층이 끊김 없이 연속적으로 진행되어, 스트립의 적층에 의해 3D 구조체를 구축하는 3D 프린팅 작업이 순조롭게 진행되는 효과가 발휘된다.

본 발명에 의하면 내부에 연직하게 배치된 수직보강재가 매립되어 보강된 형태의 3D 구조체가 구축되는 바, 완성된 3D 구조체는 매우 큰 강성을 가지게 될 뿐만 아니라, 중간에 수직보강재가 존재하는 형태로 메인 스트립을 연속적으로 형성하면서 연직하게 적층할 수 있게 되어 스트립 적층 과정에서의 안정성이 크게 향상되는 효과가 발휘된다.

이와 같이 수직보강재가 매립 설치된 형태의 3D 구조체가 벽체 형태로 구축되고, 이러한 벽체형태의 3D 구조체가 횡방향으로 간격을 두고 이웃하게 배치될 때, 본 발명에서는 수직보강재를 이용하여 이웃하게 적층 형성되는 2개의 벽체 사이에 수평 결속보강재를 설치할 수 있으며, 더 나아가 이러한 수평 결속 보강재와 수직보강재가 일체화된 형태로 3D 구조체가 구축되므로, 메인 스트립의 적층에 의한 3D 구조체의 구축과정은 물론, 완성된 3D 구조체의 전체적인 구조 안정성이 크게 향상되는 장점이 발휘된다.

도 1은 3D 프린팅 장치에서 본 발명에 따라 노즐을 통해 시멘트계 적층재료가 배출되어 메인 스트립이 적층 형성되는 상태를 보여주는 개략적인 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 상태에 대한 개략적인 평면도이다.
도 3 및 도 4는 각각 본 발명에 따른 3D 프린팅 장치에 구비된 노즐의 구성을 상세히 보여주는 개략적인 사시도이다.
도 5는 본 발명에서 배출구 사이로 수직보강재가 지나가면서 메인 스트립이 형성되는 것을 보여주는 도 1에 대응되는 개략적인 사시도이다.
도 6은 도 5에 도시된 상태에 대한 개략적인 평면도이다.
도 7은 도 5의 상태에 후속하여 노즐이 수직보강재를 통과한 직후의 상태를 보여주는 도 5에 대응되는 개략적인 사시도이다.
도 8은 도 7에 도시된 상태에 대한 개략적인 평면도이다.
도 9는 도 7의 상태에 후속하여 노즐이 수직보강재를 통과하여 계속 종방향으로 진행하는 상태를 보여주는 도 7에 대응되는 개략적인 사시도이다.
도 10은 도 9에 도시된 상태에 대한 개략적인 평면도이다.
도 11은 본 발명에서 수평 결속보강재를 수직보강재에 체결함으로써 이웃하는 3D 구조체 사이를 결속하면서 구축하는 것을 보여주는 개략적인 사시도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 하나의 실시예로서 설명되는 것이며, 이것에 의해 본 발명의 기술적 사상과 그 핵심 구성 및 작용이 제한되지 않는다. 합성수지를 적층재료로 이용한 3D 프린팅 장치 자체는 이미 공지된 것이고, 본 발명은 3D 프린팅 장치에 구비되는 노즐의 작동 및 이를 이용하여 적층재료를 스트립 형태로 배출하면서 적층하는 과정에 기술적 특징이 있는 것이므로, 노즐에 적층재료를 공급하고 소프트웨어에 의해 3D 프린팅 장치 전체를 구동시키는 기타 구성에 대한 설명은 생략한다.

도 1에는 3D 프린팅 장치에 구비된 본 발명의 노즐 모듈(노듈 조립체)(100)이 종방향으로 이동되면서 시멘트계 적층재료를 배출하여 메인 스트립(5)을 적층 형성하는 상태를 보여주는 개략적인 사시도가 도시되어 있고, 도 2에는 도 1에 도시된 상태에 대한 개략적인 평면도가 도시되어 있다. 도 2에서는 편의상 이동레일(7)와 가변이동장치(21)의 도시를 생략하였다. 도면에 예시된 것처럼 본 발명에서는 노즐 모듈(100)이 종방향으로 진행하면서 노즐 모듈(100)에 담겨진 시멘트계 적층재료가 다각형의 종방향 단면을 가지는 스트립(strip) 형태로 배출되어 메인 스트립(5)이 만들어지고, 메인 스트립(5)이 연직방향으로 순차적으로 적층되면서 3D 구조체(200)가 형성된다.

본 발명에서 노즐 모듈(100)에는 2개의 노즐(10, 11)이 한 쌍을 이루어 구비되는데, 한 쌍의 노즐(10, 11)은 횡방향으로 이웃하게 배치되어 있다. 도 3 및 도 4에는 각각 2개의 노즐(10, 11)의 구성을 상세히 보여주는 개략적인 사시도가 도시되어 있는데, 도 3에는 2개의 노즐(10, 11)이 횡방향으로 이격된 상태가 도시되어 있고 도 4에는 배출구(13)가 접하여 이웃하도록 2개의 노즐(10, 11)이 횡방향으로 이웃하도록 연속 배치된 상태가 도시되어 있다. 편의상 도 3에서는 2개의 노즐(10, 11)을 다소 과장되게 이격시켜 놓은 상태로 도시하였다. 도면에 도시된 것처럼, 각각의 노즐(10, 11)은 시멘트계 적층재료가 담겨져서 배출될 수 있는 내부공간과, 상기 내부공간과 연결되어 하향 경사를 가지고 연장되어 있는 배출단부(12)를 가지고 있고, 내부공간으로 공급된 시멘트계 적층재료는 자중(自重)에 의해 또는 인위적인 가압에 의해 아래로 내려가서 경사진 배출단부(12)와 배출구(13)를 통해서 각각 "개별" 스트립(50, 51)의 형태로 배출된다. 2개의 노즐(10, 11)에서는 시멘트계 적층재료(13)가 동시에 배출되며, 각각의 노즐에서 배출되어 만들어지는 2개의 개별 스트립(50, 51)은 횡방향으로 이웃하여 직접 접하면서 일체화되어 하나의 메인 스트립(5)을 이루게 된다.

도면에 도시된 것처럼 본 발명에서 노즐(10, 11)의 배출단부(12)는 종방향에서부터 소정의 각도를 가지면서 기울어진 형태를 가지고 있다. 즉, 노즐(10, 11)의 배출단부(12)는, 그 연장방향이 종방향의 직선을 이루고 있는 것이 아니라, 2개의 배출단부(12)가 서로를 향하여 소정 각도로 꺾여 있는 것이다. 따라서 2개의 노즐(10, 11)이 접근하여 횡방향으로 배출구(13)가 서로 이웃하여 연속되도록 접하였을 때, 위에서 아래로 내려다본 평면상에서 2개의 배출구(13) 사이에는 소정의 각도가 존재하게 된다.

후술하는 것처럼 본 발명에서는 종방향으로 길게 메인 스트립(5)을 형성하되, 철근 등과 같은 봉부재로 이루어져 연직하게 세워진 복수개의 수직보강재(6)가 종방향으로 간격을 두고 메인 스트립(5)에 박혀있는 상태로 존재하게 되는 바, 이를 위해서는 수직보강재(6)가 존재하는 위치에서 2개의 노즐(10, 11)은, 서로 이웃한 배출구(13) 사이로 수직보강재(6)가 통과하여 지나가도록 횡방향으로 움직여서 이격되어야 한다. 본 발명에서는 2개 노즐(10, 11)의 횡방향 이동(횡이동)을 위한 부재 즉, 노즐 횡이동부재(2)가 노즐 모듈(100)에 구비된다. 도 1에 도시된 실시예에서 노즐 횡이동부재(2)는 2개의 노즐(10, 11) 각각에 연결된 2개의 노즐연결재(20)와, 2개의 노즐연결재(20)를 필요할 때 횡방향으로 서로 근접하게 하거나 또는 멀어지게 만드는 가변이동장치(21)를 포함하여 구성된다. 도 1에 도시된 실시예에서 노즐연결재(20)는 막대부재로 이루어지고 연직하게 배치되어 각각 노즐(10, 11)에 결합되어 있는데, 노즐연결재(20)가 막대부재로 이루어진 경우, 2개의 막대부재를 서로 접근하도록 또는 멀어지도록 이동시키는 가변이동장치(21)의 기계적인 구성은 다양한 형태로 구현될 수 있다. 예를 들어 노즐연결재(20)를 이루는 막대부재 상단에 각각 나사부재를 결합하고, 2개의 나사부재와 나사결합하여 서로 연결하는 회전체를 구비하여, 회전체가 회전하게 되면 나사결합에 의해 나사부재가 서로 당겨지거나 멀어짐으로써 노즐연결재(20)를 이루는 막대부재가 이동하여 2개의 노즐연결재(20)가 서로 근접하거나 이격되고, 그에 따라 2개의 노즐(10, 11)도 횡방향으로 서로 근접하거나 또는 멀어지게 된다. 그러나 2개의 노즐연결재(20) 및 2개의 노즐(10, 11)을 이와 같이 횡방향으로 이동시키는 가변이동장치(21)의 구체적인 구성은 위에 예시한 것에 한정되지 않는다.

더 나아가, 도 1에 도시된 실시예의 경우에는, 노즐 모듈(100)의 종방향 이동을 위한 구성으로서 종방향으로 연장된 이동레일(7)이 구비되고, 가변이동장치(21)는 이동레일(7)에 결합되어 있는 구성을 가지고 있다. 이러한 구성을 통해서 가변이동장치(21)가 이동레일(7)을 따라 종방향으로 왕복이동하면서, 노즐이 개별 스트립(50, 51)을 형성하여 메인 스트립(5)을 만들어서 순차적으로 연직 적층하게 된다.

이와 같은 구성을 가지는 본 발명의 노즐 모듈(100)을 이용하여 3D 구조체(200)를 적층함에 있어서는, 앞서 설명한 것처럼 한 쌍의 노즐(10, 11)이 종방향으로 진행하면서 노즐(10, 11)에 담겨진 시멘트계 적층재료가 배출되어 메인 스트립(5)이 형성되는데, 특별히 본 발명에서는 연직방향으로 세워진 복수개의 수직보강재(6)가 종방향으로 간격을 두고 메인 스트립(5)에 존재하는 형태로 메인 스트립(5)이 적층되어 3D 구조체(200)를 형성하게 된다.

구체적으로는 도 1 및 도 2에 예시된 것처럼 2개의 노즐(10, 11)이 접근하여 횡방향으로 배출구(13)가 서로 이웃하여 연속되도록 접한 상태에서, 노즐 모듈(100)이 종방향으로 이동하면서 각각의 노즐(10, 11)로부터 시멘트계 적층재료가 동시에 배출되어 개별 스트립(50, 51)이 만들어진다. 노즐(10, 11)의 배출구(13)는 소정 각도를 가지고 연속하여 접하고 있고 개별 스트립(50, 51)으로 배출되는 시멘트계 적층재료는 아직 굳지 않은 상태에 있으므로, 2개의 개별 스트립(50, 51)은 배출구(13)로부터 배출된 직후부터 서로 충돌하면서 횡방향 측면이 접하여 합쳐지면서 일체화되고, 그에 따라 2개의 개별 스트립(50, 51)이 횡방향으로 합해진 메인 스트립(5)이 형성된다.

본 발명에서는 메인 스트립(5)이 형성되도록 노즐 모듈(100)이 진행하는 종방향의 전방에는 복수개의 수직보강재(6)가 연직하게 세워져 존재한다. 따라서 메인 스트립(5)을 형성하면서 종방향으로 진행하던 한 쌍의 노즐(10, 11)이 수직보강재(6)를 만나게 되면, 배출구(13) 사이로 수직보강재(6)가 지나갈 수 있도록 2개의 노즐(10, 11)은 서로 멀어지도록 횡방향으로 움직이게 된다. 도 5에는 수직보강재(6)가 배출구(13) 사이로 지나가면서 메인 스트립(5)이 형성되는 것을 보여주는 도 1에 대응되는 개략적인 사시도가 도시되어 있고, 도 6에는 도 5에 도시된 상태에 대한 개략적인 평면도가 도시되어 있다. 도 6에서도 도 2와 마찬가지로 편의상 이동레일(7)와 가변이동장치(21)의 도시를 생략하였다.

도 5 및 도 6에 도시된 것처럼 한 쌍의 노즐(10, 11)이 메인 스트립(5)을 형성하면서 종방향으로 진행하다가 수직보강재(6)를 만나게 되면, 노즐 횡이동부재(2)의 가변이동장치(21)의 작동에 의해 노즐연결재(20)와 및 이에 연결된 2개의 노즐(10, 11)이 서로 멀어지도록 횡이동하면서, 서로 이웃하여 접하고 있던 배출구(13) 사이에는 간격이 생기게 된다. 이렇게 만들어진 배출구(13) 사이의 간격으로 수직보강재(6)가 통과하게 되는 것이다.

도 7에는 도 5의 상태에 후속하여 노즐(10, 11)이 수직보강재(6)를 통과한 직후를 보여주는 도 5에 대응되는 개략적인 사시도가 도시되어 있고, 도 8에는 도 7에 도시된 상태에 대한 개략적인 평면도가 도시되어 있다. 도 8에서도 도 2 및 도 6과 마찬가지로 편의상 이동레일(7)와 가변이동장치(21)의 도시를 생략하였다. 수직보강재(6)를 통과한 직후에는, 가변이동장치(21)의 작동에 의해 노즐연결재(20)가 서로 가까워지도록 횡이동하게 되고, 그에 따라 2개의 노즐(10, 11)도 다시 서로에게로 접근하게 되어, 배출구(13)가 횡방향으로 서로 이웃하여 연속되도록 접한 상태로 만들어지면서 배출구(13)로부터 연속적으로 개별 스트립(50, 51)이 만들어져 배출된다. 수직보강재(6)를 통과한 직후에 개별 스트립(50, 51)이 서로 이웃하여 접하도록 만들어지는데, 이때에는 아직 시멘트계 적층재료가 완전히 경화된 상태가 아니므로, 개별 스트립(50, 51)은 수직보강재(6)를 감싸면서 다시 횡방향으로 합쳐져서 일체화된다. 따라서 메인 스트립(5)의 중간에 수직보강재(6)가 연직하게 박혀서 존재하는 형태를 이루게 된다.

도 9에는 도 7의 상태에 후속하여 노즐(10, 11)이 수직보강재(6)를 통과한 후 계속 종방향으로 진행하면서 메인 스트립(5)을 형성하는 상태를 보여주는 도 7에 대응되는 개략적인 사시도가 도시되어 있고, 도 10에는 도 9에 도시된 상태에 대한 개략적인 평면도가 도시되어 있다. 도 10에서도 편의상 이동레일(7)와 가변이동장치(21)의 도시를 생략하였다. 도 9 및 도 10에 도시된 것처럼 한 쌍의 노즐(10, 11)이 수직보강재(6)를 지나간 후에는 종방향으로 계속 진행하면서 개별 스트립(50, 51)이 일체화된 하나의 메인 스트립(5)을 형성하게 된다.

본 발명에서는 이와 같이 노즐 모듈(100)의 노즐(10, 11)이 횡방향으로 서로 접한 상태로 종방향으로 진행하다가 수직보강재(6)를 만나면 노즐(10, 11)이 서로 멀어지도록 움직여서, 수직보강재(6)가 노즐(10, 11) 사이를 통과하게 하고, 수직보강재(6)가 지난 간 후에는 다시 접근하도록 움직여서 다시 횡방향으로 접한 상태로 종방향 이동하는 과정을 반복하면서 한 층의 메인 스트립(5)을 연속 형성하고, 이러한 메인 스트립(5)을 복수개의 층으로 적층 형성함으로써, 3D 구조체(200)를 구축하게 된다. 따라서 본 발명에 의하면, 수직보강재(6)가 메인 스트립(5)의 중간에 존재하는 형태로 메인 스트립(5)을 연속적으로 형성하면서 적층할 수 있게 되는 바, 메인 스트립(5)의 연직 적층 과정에서의 안정성이 크게 향상되는 효과가 발휘된다. 또한 본 발명에 의해 구축된 3D 구조체(200)의 경우, 시멘트계 적층재료의 내부에 연직방향으로 수직보강재(6)가 매립된 상태로 존재하게 되는 바, 수직보강재(6)에 의한 강성 보강 효과를 가지게 되는 장점이 있다. 즉, 본 발명에 의하면, 수직보강재(6)에 의해 강성이 보강되어 있는 3D 구조체(200)를 매우 용이하고 효율적으로 구축할 수 있게 되는 것이다.

특히, 본 발명에 따라 수직보강재(6)가 매립되어 있는 형태로 3D 구조체(200)를 구축하는 경우, 수직보강재(6)를 이용하여 이웃하는 3D 구조체와의 결속이 가능하게 된다. 도 11에는 수평 결속보강재(9)를 수직보강재(6)에 체결함으로써 이웃하는 3D 구조체(200) 사이를 결속하면서 3D 구조체를 구축하는 것을 보여주는 개략적인 사시도가 도시되어 있다. 도 11에 예시된 것처럼 2개의 평행한 벽체 형태의 3D 구조체를 적층 형성하는 과정에서는, 3D 구조체 각각에 배치된 수직보강재(6) 사이에 수평 결속보강재(9)를 배치하고, 수평 결속보강재(9)의 양단부를 각각 수직보강재(6)와 결합한 상태에서, 상기한 바와 같이 노즐 모듈(100)을 이동시키면서 메인 스트립(5)을 적층할 수 있다. 이러한 본 발명에 의하면, 이웃한 2개의 3D 구조체가 수평 결속보강재(9)와 수직보강재(6)에 의해 사실상 일체화된 형태가 되므로, 메인 스트립(5)의 적층에 의한 3D 구조체의 구축과정은 물론, 3D 구조체가 완성된 후 3D 구조체의 전체적인 구조 안정성을 크게 향상시키게 되는 장점이 발휘된다.

5: 메인 스트립
6: 수직보강재
10, 11: 노즐
50, 51 : 개별 스트립
100: 노즐 모듈
200: 3D 구조체

Claims (6)

1. 배출단부의 배출구를 통해서 시멘트계 적층재료를 다각형의 종방향 단면을 가지는 개별 스트립으로 배출하는 한 쌍의 노즐과, 한 쌍의 노즐을 횡이동시키는 노즐 횡이동부재를 포함하며;
   노즐 횡이동부재는, 한 쌍의 노즐 각각에 연결된 2개의 노즐연결재와, 2개의 노즐연결재를 횡방향으로 서로 근접하게 하거나 또는 멀어지게 만드는 가변이동장치를 포함하여 구성되고;
   한 쌍의 노즐 각각의 배출단부는 평면에서 종방향으로부터 서로를 향하여 각도를 가지고 기울어져 있어서, 한 쌍의 노즐이 횡방향으로 이웃하여 배출구가 서로 연속되도록 접하였을 때, 2개의 배출구 사이에는 각도가 존재하게 되며;
   배출구가 서로 연속하여 접한 상태에서, 종방향으로 이동하면서 각각의 노즐로부터 개별 스트립이 만들어지고 2개의 개별 스트립이 서로 충돌하면서 횡방향으로 접하여 합쳐져서 일체화되어 메인 스트립이 형성되며;
   종방향으로 진행하다가 연직하게 배치된 수직보강재를 만나면, 노즐 횡이동부재에 의해 한 쌍의 노즐이 서로 이격되도록 횡이동하여, 노즐의 배출구 사이에 간격이 생기고, 수직보강재가 배출구 사이의 간격으로 통과하도록 한 쌍의 노즐은 계속 종방향 전방으로 진행하며;
   수직보강재가 통과한 직후에는, 노즐 횡이동부재에 의해 한 쌍의 노즐이 다시 서로에게로 접근하여 배출구가 횡방향으로 서로 접한 상태로 만들어지면서 배출구로부터 각각 배출된 개별 스트립은 배출된 직후부터 수직보강재를 감싸면서 서로 충돌하여 횡방향으로 측면이 접하면서 다시 합쳐져서 일체화됨으로써, 2개의 개별 스트립이 횡방향으로 합해진 메인 스트립이 형성됨으로써;
   메인 스트립의 중간에 수직보강재가 연직하게 박혀서 존재하면서 메인 스트립이 순차적으로 연직 적층된 형태로 3D 구조체가 구축되는 것을 특징으로 하는 3D 프린팅 장치의 노즐 모듈.
   
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   한 쌍의 노즐을 종방향으로 이동시키기 위하여 종방향으로 연장된 이동레일이 더 구비되어 있으며,
   가변이동장치는 이동레일과 결합되어 이동레일을 따라 종방향으로 이동하는 구성을 가지는 것을 특징으로 하는 3D 프린팅 장치의 노즐 모듈.
   
4. 노즐 모듈을 이용하여 시멘트계 적층재료를 다각형의 종방향 단면을 가지는 스트립 형태로 만들어서 배출하여 순차적으로 연직 적층함으로써 3D 구조체를 구축하는 3D 프린팅 장치로서,
   노즐 모듈은, 배출단부의 배출구를 통해서 시멘트계 적층재료를 각각 개별 스트립으로 배출하는 한 쌍의 노즐과, 한 쌍의 노즐을 횡방향으로 서로 접근시키거나 이격시키는 노즐 횡이동부재를 포함하며;
   노즐 횡이동부재는, 한 쌍의 노즐 각각에 연결된 2개의 노즐연결재와, 2개의 노즐연결재를 횡방향으로 서로 근접하게 하거나 또는 멀어지게 만드는 가변이동장치를 포함하여 구성되고;
   한 쌍의 노즐 각각의 배출단부는 평면에서 종방향으로부터 서로를 향하여 각도를 가지고 기울어져 있어서, 한 쌍의 노즐이 횡방향으로 이웃하여 배출구가 서로 연속되도록 접하였을 때, 2개의 배출구 사이에는 각도가 존재하게 되며;
   배출구가 서로 연속되도록 접한 상태에서, 종방향으로 이동하면서 각각의 노즐로부터 동시에 개별 스트립이 만들어짐과 동시에 2개의 개별 스트립이 서로 충돌하면서 횡방향 측면이 접하여 합쳐져서 일체화되어 메인 스트립이 형성되며;
   종방향으로 진행하면서 연직하게 배치된 수직보강재를 만나면, 노즐 횡이동부재에 의해 한 쌍의 노즐이 서로 이격되도록 횡이동하여, 배출구 사이에 간격이 생기고, 수직보강재가 배출구 사이의 간격으로 통과하도록 한 쌍의 노즐은 계속 종방향 전방으로 진행하며;
   수직보강재가 통과한 직후에는, 노즐 횡이동부재에 의해 한 쌍의 노즐이 다시 서로에게로 접근하여 배출구가 횡방향으로 서로 접한 상태로 만들어지면서 배출구로부터 각각 배출된 개별 스트립은 배출된 직후부터 수직보강재를 감싸면서 서로 충돌하여 횡방향으로 측면이 접하면서 다시 합쳐져서 일체화됨으로써, 2개의 개별 스트립이 횡방향으로 합해진 메인 스트립이 형성됨으로써;
   메인 스트립의 중간에 수직보강재가 연직하게 박혀서 존재하면서 메인 스트립이 순차적으로 연직 적층된 형태로 3D 구조체를 구축하는 것을 특징으로 하는 3D 프린팅 장치.
   
5. 삭제
6. 제4항에 있어서,
   한 쌍의 노즐을 종방향으로 이동시키기 위하여 종방향으로 연장된 이동레일이 더 구비되어 있으며,
   가변이동장치는 이동레일과 결합되어 이동레일을 따라 종방향으로 이동하는 구성을 가지는 것을 특징으로 하는 3D 프린팅 장치.

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