KR20100137101A - Apparatus for forming double curved aluminum panel of atypical building structure's skin panel - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: An apparatus for forming three-dimensional curves on aluminum panels for producing skin panels of the atypical structure is provided to prevent pressed mark since an aluminum board is covered with carbon fiber fabric. CONSTITUTION: An apparatus for forming three-dimensional curves on aluminum panels for producing skin panels of the atypical structure comprises a lower variable mold(10), an upper variable pressing device(20), a heating unit(30), a transfer unit(40), and a cooling unit. The lower variable mold supports an aluminum board(A) on the lower part. The upper variable pressing device is formed of disc-shaped pressing rollers(21), an arm(22), and a fixed shaft(23). The pressure roller vertically moves along the outer shape of the lower variable mold. The upper variable pressing device forms aluminum boards into a desired shape. The heating unit heats the aluminum board and the pressure roller. The transfer unit transfers the lower variable mold and the aluminum board.

Description

비정형 건축물의 외피 패널제작을 위한 알루미늄 판재의 3차원적 곡면 성형장치{APPARATUS FOR FORMING DOUBLE CURVED ALUMINUM PANEL OF ATYPICAL BUILDING STRUCTURE'S SKIN PANEL}3D curved surface forming apparatus of aluminum plate for manufacturing outer panel of atypical building {APPARATUS FOR FORMING DOUBLE CURVED ALUMINUM PANEL OF ATYPICAL BUILDING STRUCTURE'S SKIN PANEL}

본 발명은 비정형 건축물의 외피(skin) 패널제작을 위한 알루미늄 판재의 3차원적 곡면 성형장치 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 하부 가변형 금형, 상부 가변형 가압장치, 가열수단, 이송수단 그리고 냉각수단으로 이루어지는 알루미늄 판재의 3차원 곡면 성형장치 및 방법을 이용하여 우수한 품질을 유지하면서도 신속하고 저렴한 비용으로 비정형 건축물의 소량이며 다양한 형상의 외피(skin) 패널을 제작하는 장치를 제공하는 것에 관한 것이다. The present invention relates to an apparatus and method for forming a three-dimensional curved surface of an aluminum sheet for manufacturing a skin panel of an atypical building, and more particularly, a lower variable mold, an upper variable pressure device, a heating means, a conveying means, and a cooling means. By using a three-dimensional curved surface forming apparatus and method of the aluminum plate made of a low-cost and at a low cost to provide a device for producing a small amount of a variety of skin panels of the atypical building at a quick and low cost.

일반적으로 비정형 건축물이란 기존의 사각형 형태를 벗어나 기울어지거나 좁아지거나 뒤틀려지거나 자유로운 곡면으로 이루어진 형태의 건축물을 말한다. 최근 세계적으로 이러한 비정형 건축물의 수가 크게 증가하고 있는 추세인데, 이는 비정형 건축물의 문화적, 기술적 상징성, 건설 IT(Information Technology) 기술의 발전과 BIM(Building Information Modeling) 기술의 도입, 그리고 시공기술의 발전에 크게 기인하고 있다. 아래의 <표 1>에서 볼 수 있듯이, 이러한 비정형 건축물의 비율은 전세계적으로 꾸준히 증가하는 추세에 있는데, 1990년대 초반에는 약 10% 이었던 비정형 건축물의 비율이 2000년 후반에 들어서는 약 25%로 크게 증가한 것을 알 수 있고, 향후 이러한 비정형 건축물의 비율은 점점 더 증가할 것으로 보인다. In general, an atypical building refers to a building having a shape that is inclined, narrowed, distorted, or free from the existing rectangular shape. In recent years, the number of such atypical buildings has been increasing greatly in the world, which is due to the cultural and technical symbolism of atypical buildings, the development of information technology (IT), the introduction of building information modeling (BIM) technology, and construction technology. It is largely attributable. As shown in <Table 1>, the proportion of such non-standard buildings is steadily increasing worldwide. The ratio of non-standard buildings, which was about 10% in the early 1990s, was about 25% in the late 2000s. As can be seen, the proportion of these atypical buildings will increase more and more in the future.

<표 1> 비정형 건축물의 전세계적 비율<Table 1> Global Ratio of Atypical Buildings

Figure 112009037526062-PAT00001
Figure 112009037526062-PAT00001

그러나, 지금까지 비정형 건축물은 설계상 어려움과 제작 및 시공상의 높은 공사비용 등으로 실제로 지어지기는 어려웠다. 비정형 건축물의 설계 및 시공은 그 비정형 때문에 여러 가지 어려움이 있는데, 그 중 특히 기술적으로나 경제성 면에서 가장 문제점이 많은 부분이 비정형 건축물의 외피(skin) 부분이다. 비정형 건축물의 외피(skin)를 시공하기 위해서는 커다란 하나의 외피를 여러개의 작은 패널(panel)로 나누는 작업(이러한 작업을 패널화(panelization)라고 한다)이 필요한데, 이러한 비정형 건축물의 외피 패널의 경우 반복성이 거의 없어 대량생산이 어렵고, 패널 형태의 복잡성으로 인해 제작에 예상보다 훨씬 많은 비용이 드는 문제가 있다. However, until now, atypical buildings have been difficult to be built due to the difficulty in design and high construction cost in production and construction. The design and construction of atypical buildings have various difficulties due to their atypical structure. Among them, the most problematic part of the technical and economic aspects is the skin part of the atypical building. In order to construct the skin of an atypical building, it is necessary to divide one large skin into several smaller panels (this is called panelization). It is difficult to mass produce as it is almost impossible, and the complexity of the panel form makes the manufacturing cost much more than expected.

즉 일반적인 정형 건축물의 외피 패널은 일정한 형태로 이루어지기 때문에 동일한 형상으로 대량생산이 가능하므로 시공비용이 크게 문제되지 않지만, 비정형 건축물의 외피 패널은 서로 다른 반지름과 곡률을 가진 다양한 형태로 이루어지기 때문에 대량생산이 불가능하고, 이에 따라서 그 제작 및 시공비용이 크게 증가되며, 제품품질이 열악하다는 문제점이 있었다. In other words, since the outer panel of a typical structured building is made in a certain form, it can be mass-produced in the same shape, so the construction cost is not a big problem, but the outer panel of an atypical building is made of various forms having different radii and curvatures. Production is impossible, and accordingly the production and construction costs are greatly increased, there was a problem that the product quality is poor.

비정형 건축물 외피(skin)의 이러한 근본적인 문제점을 해결하기 위해서, 종래의 비정형 건축물의 대표적인 일례인 프랭크 게리의 디즈니 콘서트 홀의 경우, 제작이 상대적으로 용이한 일방향(一方向) 곡면을 사용하고 제작이 어려운 복곡면의 사용을 회피함으로써 복곡면으로 인해서 발생하는 제작 및 비용상의 문제점을 원천적으로 배제하는 방식으로 설계 및 시공되었는데, 이러한 방법은 종래의 통상적으로 비정형 건축물의 시공에 가장 많이 사용되는 방법이었다. To solve this fundamental problem of atypical building skin, Frank Gary's Disney Concert Hall, a typical example of a conventional atypical building, uses a one-way curved surface that is relatively easy to produce and is difficult to produce. By avoiding the use of curved surfaces, it was designed and constructed in a manner that essentially eliminates the manufacturing and cost problems caused by the curved surface, and this method has been the most commonly used method for the construction of atypical buildings.

그러나, 우리나라의 동대문에 세워질 동대문 디자인 플라자와 같은 경우는, 종래의 비정형 건축물인 디즈니 콘서트 홀의 경우와는 달리, 이중곡면으로 된 패널(복곡판, 復曲板, double-curved panel)이 전체 외피의 40% 이상을 차지하고 있어서 외피(skin)의 생산기술적인 측면과 경제적인 비용면에서 보았을 때, 지금까지의 비정형 건축물 중에서도 가장 어려운 건축물 중의 하나이다. 이와 같이 복곡판이 40% 이상을 차지하고 있는 경우, 곡면패널을 줄이기 위해서 외피모델을 분할하여도 상당한 수의 두방향 곡면패널이 여전히 존재하고, 이들은 각기 다른 모서리 길이와 반지름을 가지는 복잡한 기하학적 형태를 가지고 있기 때문에 제작시간과 제작비용이 상당히 증가한다는 문제점이 있다. However, in the case of the Dongdaemun Design Plaza to be built in Dongdaemun, Korea, unlike the conventional concert hall Disney concert hall, a double curved panel (double-curved panel) It occupies more than 40%, making it one of the most difficult constructions of the atypical structure ever seen in terms of production technology and economic cost of the skin. In this case, if the composite plate occupies more than 40%, a considerable number of two-sided curved panels still exist even if the shell model is divided to reduce the curved panels, and they have complicated geometric shapes with different edge lengths and radii. Because of this, there is a problem that the production time and manufacturing costs are significantly increased.

만일 자동차와 같이 하나의 형틀을 수백만번 사용한다면, 고가의 형틀을 제작하여 대량생산을 하는 것이 경제적인 측면에서 합리적이지만, 비정형 건축물의 경우 동일한 형태의 외피 패널이 반복적으로 사용되는 경우가 거의 없어 자동차 기술과 같이 고가의 형틀을 제작하는 것은 경제성이 없다. 또한 일방향 곡면 패널은 주로 롤러압연 등의 방법을 이용하여 대부분의 형태가 비교적 정교하게 제작이 가 능하다. 그러나, 비정형 건축물의 복곡면과 같은 두방향 곡면(two-way curved surface)은 비록 유압 프레스를 이용한 수작업에 의한 성형이 가능하지만, 이러한 성형 방식은 주로 조형물을 만드는 데 사용되는 방식으로서 다양한 형태를 제약 없이 만들 수는 있지만, 제작시간이 너무 많이 소요되고 고가이기 때문에 공사기간과 공사비용이 중요한 요소인 비정형 건축물에 적용하기에는 곤란하다는 치명적인 문제점이 있다. If a mold is used millions of times, such as a car, it is reasonable to make an expensive mold and mass produce it. However, in the case of an unstructured building, the same type of outer panel is rarely used repeatedly. It is not economical to make expensive templates like technology. In addition, the one-way curved panel can be manufactured in a relatively precise manner, mainly by using a method such as roller rolling. However, two-way curved surfaces, such as the curved surface of an atypical building, can be molded by hand using a hydraulic press, but these methods are mainly used for making sculptures, and are limited in various forms. Although it can be made without, but the production time is too expensive and expensive, there is a fatal problem that it is difficult to apply to the atypical building, the construction period and construction cost is an important factor.

현재 비정형 건축물의 외피 패널의 제작에 대한 문제점을 해결하기 위해 시도되는 특수한 가공방법으로서, (i) 하이드로 포밍(Hydro Forming), (ii) 다이리스 포밍(Dieless Forming), (iii) 익스플로시브 포밍(Explosive Forming) 그리고 (iv) 다중포스트 하이드로 포밍(Multiple Post Hydroforming)이라는 가공방법이 있다. 다음은 상기 특수 가공방법에 대한 간략한 설명이다. At present, special processing methods are attempted to solve the problems of fabrication of outer panels of atypical buildings, including (i) Hydro Forming, (ii) Dieless Forming, and (iii) Explosive Forming. Explosive Forming) and (iv) Multiple Post Hydroforming. The following is a brief description of the special processing method.

(i) 하이드로 포밍(Hydro Forming) 방식(i) Hydro Forming Method

제작방식: 컴퓨터 모델에서 직접 기하학 정보를 받아서, 스틸(steel)이나 폴리아미드(polyamide) 재질등으로 만든 형틀에 금속판을 대고 수압으로 밀어내서 제작하는 방식으로서, 금형은 기계에 들어갈 때 고정역할을 하는 마더(mother)금형과 형상을 만드는데 필요한 인서트(insert)금형의 두가지 종류가 필요하며, 패널의 치수가 동일할 경우 동일한 마더금형을 사용할 수 있다. Manufacturing method: A method that receives geometric information directly from a computer model and presses it with a metal plate on a mold made of steel or polyamide material. The mold plays a fixed role when entering a machine. Two types of mother molds and insert molds are needed to make the shape, and the same mother mold can be used if the panel dimensions are the same.

특징: 1개 성형시 5분정도가 소요되며 금형교환은 3~4시간 정도가 소요되며, 제작비용을 줄이기 위해서는 동일한 타입의 패널수를 늘려야만 하고, 제작비용은 1600mm X 1200mm 기준으로 마더금형은 1억 5천만원, 인서트 금형은 3500만원이며, 금형 교환비는 1회당 80만원이 소요된다. Features: It takes about 5 minutes for one molding and mold replacement takes about 3 ~ 4 hours, and in order to reduce the manufacturing cost, the number of panels of the same type must be increased, and the production cost is based on 1600mm X 1200mm. 150 million won, insert mold is 35 million won, mold replacement cost is 800,000 won per time.

(ii) 다이리스 포밍(Dieless Forming) 방식(ii) Dieless Forming Method

제작방식: 소재는 플레이트(plate)에 고정되고, 단부는 라운드 처리가 되어 있는 무빙툴(moving tool)과 테이블(table)이 CNC 제어를 통해서 상호작용하여 움직이면서 가공을 하고, z축 방향으로 고정플레이트와 무빙툴이 아주 느린 속도로 하강하면서 가공한다. Manufacturing method: The material is fixed on the plate, and the moving tool and the table, which are rounded at the end, are processed by moving the table interactively through CNC control, and fixed plate in the z-axis direction. And moving tool descends at very slow speed.

특징: 별도의 tooling 과정이 필요없고, 3차원 데이터를 CNC(Computer Numerical Control)로 보내어 가공한다. Features: No tooling required, 3D data is sent to CNC (Computer Numerical Control) for processing.

(iii) 익스플로시브 포밍(Explosive Forming) 방식(iii) Explosive Forming Method

제작방식: 하이드로 포밍의 일종으로서 물속에서 폭약을 터트려 물속에서 수압을 발생시키는 방식으로서, 금형이 한쪽만 필요하고, 철판에 구멍이 있는 경우 적용이 불가능하다는 단점이 있다. Production method: A type of hydroforming, which generates a water pressure in the water by exploding the explosives in water, which has a disadvantage in that only one mold is required and it is impossible to apply when there is a hole in the steel plate.

(iv) 다중포스트 하이드로 포밍(Multiple Post Hydroforming)(iv) Multiple Post Hydroforming

제작방식: 데이터에서 직접 기하학 정보를 받아서 컴퓨터로 제어해가며, 여러 개의 포스트(post)로 이루어진 가변형 형틀에 금속판을 대고 수압으로 밀어내서 만드는 방식이다. Manufacturing method: It is a method that receives the geometric information directly from the data and controls it with a computer and pushes the metal plate by hydraulic pressure on a variable frame composed of several posts.

그러나, 상기와 같은 특수한 가공방법도 이중곡면으로 된 패널이 전체 외피의 상당부분을 차지하고 있는 최근의 비정형 건축물에 적용하기에는 다음과 같은 문제점이 있다. However, the special processing method as described above also has the following problems to be applied to the recent atypical buildings in which the double curved panel occupies a substantial portion of the entire envelope.

첫째, 복곡면이 건축물의 전체 외피(skin)의 40% 이상을 차지하고 있고, 외피를 구성하는 패널이 각기 다른 모서리 길이와 반지름을 가지고 있어서 대량생산이 불가능한 외피(skin) 패널인 경우 높은 제작비용과 긴 제작시간의 문제점을 여전히 내포하고 있으며, First, if the curved surface occupies more than 40% of the total skin of the building, and the panels constituting the skin have different edge lengths and radii, it is a skin panel that cannot be mass produced. It still poses the problem of long production time,

둘째, 한번에 하나의 고가인 형틀이 필요하므로, 각기 다른 반지름값과 곡률을 가지고 있는 비정형 건축물의 소량이며 다양한 외피 패널에는 비용상 적용이 불가능하다는 문제점이 있고, Second, since one expensive mold is needed at a time, there is a problem that a small amount of atypical buildings having different radius values and curvatures and that it is not applicable to various outer skin panels at cost.

셋째, 저렴한 비용으로 신속하게 비정형 건축물의 외피패널과 같은 소량이며 다양한 형태의 2차 곡면을 생성하기에는 어려움이 있다.Third, it is difficult to produce small quantities and various types of secondary curved surfaces such as skin panels of atypical buildings quickly and at low cost.

본 발명은 상기와 같이 비정형 건축물의 외피패널을 성형하는데 있어서 종래의 성형방식이 가지는 근본적인 문제점을 해결하기 위하여 창작된 것으로서, 알루미늄 판재의 성형 전과정동안 상기 성형되는 알루미늄 판재 전체를 하부에서 지지하는 하부 가변형 금형과; 회전이 가능한 복수개의 원판형 가압롤러와, 상기 가압 롤러와 연결되는 암(arm)과 상기 암(arm)을 고정시키는 고정축으로 이루어지며, 상기 복수개의 원판형 가압롤러는 하부 가변형 금형의 외형에 따라서 각각의 가압롤러가 높이방향으로 자유롭게 이동되어질 수 있으며, 상기 원판형 가압롤러의 자중에 의해서 성형되는 알루미늄 판재를 가압하여 하부 가변형 금형과 알루미늄 판재를 밀착시킴으로써 원하는 형상을 얻도록 하는 상부 가변형 가압장치와; 성형을 위해 제공되어지는 알루미늄 판재와 상기 가변형 가압롤러를 가열시키기 위한 가열수단과; 상기 하부 가변형 금형과 성형을 위해 제공되어지는 알루미늄 판재를 성형작업을 위해 이동시키는 이송수단과; 성형이 완료된 알루미늄 판재를 냉각시키기 위한 냉각수단으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 비정형 건축물의 외피 패널제작을 위한 알루미늄 판재의 3차원적 곡면 성형장치를 제공함으로써, 이중곡면으로 된 패널이 전체 외피의 상당부분을 차지하고 있는 최근의 비정형 건축물에 있어서 소량이며 다양한 형상을 가지고 있는 외피 패널의 생산단가를 낮춤으로써 저렴한 비용으로도 신속하게 생산할 수 있도록 하는 것이다. The present invention was created in order to solve the fundamental problem of the conventional molding method in forming the outer panel of the atypical building as described above, the lower variable type for supporting the entire aluminum plate formed from the bottom during the entire process of forming the aluminum plate Molds; It consists of a plurality of disk-type pressure roller that can be rotated, an arm connected to the pressure roller and a fixed shaft for fixing the arm, the plurality of disk-type pressure roller is formed in the shape of the lower variable mold Therefore, each pressing roller can be freely moved in the height direction, the upper variable pressure device for pressing the aluminum plate formed by the weight of the disc-shaped pressure roller to obtain a desired shape by bringing the lower variable mold and the aluminum plate in close contact with each other. Wow; Heating means for heating the aluminum plate and the variable pressure roller provided for molding; Transfer means for moving the lower variable mold and the aluminum sheet provided for molding for a molding operation; By providing a three-dimensional curved surface forming apparatus of an aluminum sheet for the outer panel of the atypical building, characterized in that the cooling means for cooling the finished aluminum sheet, the double-curved panel is a large portion of the entire outer shell In the recent atypical building occupied, it is possible to produce it quickly and at low cost by lowering the production cost of a small quantity and various shape of the outer panel.

또한 본 발명은 비정형 건축물의 소량 다형상 외피 패널제작을 위한 알루미늄 판재의 3차원적 곡면을 성형하는 방법에 있어서,In another aspect, the present invention is a method for forming a three-dimensional curved surface of an aluminum sheet for the production of a small amount of polymorphic outer skin panel of an atypical building,

- 알루미늄 판재의 성형 전과정동안 상기 성형되는 알루미늄 판재 전체를 하부에서 지지하는 하부 가변형 금형을 가공하는 제 1 단계와;A first step of processing a bottom deformable mold which supports the entirety of the formed aluminum sheet underneath during the entire molding process of the aluminum sheet;

- 상기 가공된 하부 가변형 금형 상에 성형될 알루미늄 판재를 배치하고, 상기 알루미늄 판재와 하부 가변형 금형을 성형작업을 위해 고정시키는 제 2 단계와;A second step of placing an aluminum plate to be molded on the machined lower deformable mold and fixing the aluminum plate and the lower deformable mold for molding operation;

- 하부 가변형 금형 상에 고정된 성형되는 알루미늄 판재가 이송수단에 의해서 이동되어질 때 가열수단에 의해서 알루미늄 판재를 미리 예열하기 위하여 제1차 가열하는 제 3 단계와;A third step of primary heating to pre-heat the aluminum sheet by means of heating when the shaped aluminum sheet fixed on the lower variable mold is moved by the conveying means;

- 제1차 가열된 알루미늄 판재가 성형되어지기 위하여 상부 가변형 가압장치로 이동되어질 때, 알루미늄 판재와 상부 가변형 가압장치의 가변형 가압롤러를 동시에 가열하기 위하여 제2차 가열하는 제 4 단계와;A fourth step of secondary heating to simultaneously heat the aluminum plate and the variable pressure roller of the upper variable pressure device when the first heated aluminum plate is moved to the upper variable pressure device to be molded;

- 가열된 알루미늄 판재를 성형하기 위하여, 상부 가변형 가압장치의 복수개의 가변형 가압롤러의 자중에 의해서 하부 가변형 금형과 알루미늄 판재를 밀착시키는 제 5 단계와;A fifth step of bringing the lower variable mold into close contact with the aluminum plate by the weight of the plurality of variable pressure rollers of the upper variable pressure device to form a heated aluminum plate;

- 성형이 완료된 알루미늄 판재를 냉각수단을 이용하여 냉각시키는 제 6 단계와;A sixth step of cooling the completed aluminum sheet by using cooling means;

- 성형이 완료되어 냉각된 알루미늄 판재를 하부 가변형 금형으로부터 분리하는 제 7 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 비정형 건축물의 외피 패널제작을 위한 알루미늄 판재의 3차원적 곡면을 성형하는 방법을 제공함으로써, 종래의 성형방법에 비해서 우수한 품질의 외피패널을 저렴한 비용으로도 신속하게 생산할 수 있도록 하는 것이다. The present invention provides a method of forming a three-dimensional curved surface of an aluminum sheet for manufacturing an outer panel of an atypical building, comprising a seventh step of separating the cooled aluminum sheet from the lower variable mold. Compared to the molding method, it is possible to produce a high quality outer panel quickly and at low cost.

본 발명인 비정형 건축물의 외피 패널제작을 위한 알루미늄 판재의 3차원적 곡면 성형장치 및 방법에 대하여, 본 발명에 대한 특허출원 이전에 윕스(WIPS)에 선행기술조사를 의뢰하였으며, 선행기술 서치보고서에 따르면 일본특허공개 제 1994-211531호, 일본특허공개 제2004-074191호, 일본특허공개 제2003-236629호 및 일본특허등록 제3787900호가 본 발명과 유사한 목적을 가지고 동일한 분야에 적용되는 인용기술로 제시되었지만, 본 발명과 비교하여 특별히 관련성 있는 선행자료는 존재하지 않는다는 검토의견을 보고받은 바 있다.According to the present invention, prior to the patent application for the present invention, prior to the patent application of the present invention, the prior art research was commissioned to WIPS for a three-dimensional curved surface forming apparatus and method for manufacturing an outer panel of an atypical building. Although Japanese Patent Laid-Open No. 1994-211531, Japanese Patent Laid-Open No. 2004-074191, Japanese Patent Laid-Open No. 2003-236629 and Japanese Patent Registration No. 3787900 have been proposed as cited techniques applied in the same field with similar purposes as the present invention. However, there have been reports of reviewing that there is no relevant prior art material in comparison with the present invention.

본 발명은 높은 제작단가와 오랜 제조시간으로 인하여 종래의 특수가공방법으로도 제작에 상당한 어려움이 있었던, 이중곡면으로 된 패널이 전체 외피의 상당부분을 차지하고 있는 최근의 비정형 건축물의 소량이며 다양한 형상을 가지고 있는 외피 패널의 제작에 있어서, 그 생산단가를 획기적으로 낮춤으로써 저렴한 비용으로도 신속하게 생산할 수 있는 우수한 장점이 있으며, 이로 인해 건축 설계자는 창작의 제약없이 자유롭게 전세계적으로 그 비율이 점점 더 증가하고 있는 비정형 건축물을 설계할 수 있고, 건축 시공업자는 공사비용의 걱정없이 저렴하게 비정형 건축물을 건설할 수 있는 효과가 있다.The present invention is a small amount of a variety of non-standard buildings in recent years in which the double curved panel occupies a significant portion of the entire outer shell, which has a considerable difficulty even in the conventional special processing method due to high manufacturing cost and long manufacturing time. In the production of the outer skin panel, the production cost is significantly lowered, which is an excellent advantage that it can be produced quickly at low cost, which allows the architectural designer to increase the proportion freely and without restriction of creation. It is possible to design the atypical building, and the building contractor is effective to construct the atypical building at low cost without worrying about the construction cost.

이하에서는 본 발명의 선호적인 실시예와 첨부된 도면을 참고로 하여, 더욱 상세하게 설명한다. Hereinafter, with reference to the preferred embodiment of the present invention and the accompanying drawings, it will be described in more detail.

먼저 본 발명의 전체적인 구성에 대해서 간단하게 설명하면, 본 발명은 크게 하부 가변형 금형(10)과; 다수의 원판형 가압롤러(21)와 암(arm, 22)과 고정축(22)을 포함하는 상부 가변형 가압장치(20)와; 가열수단(30,30a,30b)과; 이송수단(40)과; 그리고 냉각수단으로 이루어진다. First, a brief description of the overall configuration of the present invention, the present invention is largely the lower variable mold (10); An upper variable pressurizing device 20 including a plurality of disc-shaped press rollers 21, an arm 22, and a fixed shaft 22; Heating means (30, 30a, 30b); A transfer means 40; And cooling means.

먼저 비정형 건축물의 (소량이며 다양한 형상으로 이루어진) 이중곡면으로 된 외피(skin) 패널(복곡판, 復曲板, double-curved panel)을 성형하기 위하여, 하부 가변형 금형(10)을 이중곡면으로 된 외피 패널의 형상에 맞추어 제작하고, 상기 제작된 하부 가변형 금형(10) 상에 성형되어질 알루미늄 판재(A)를 놓는다. 다음으로 하부 가변형 금형(10) 상에 놓인 알루미늄 판재(A)를 이송수단(40)에 의해서 이동시키면서 제1차 가열하여 성형하기 용이한 반용융 상태로 만든 후, 계속해서 이동되어지는 하부 가변형 금형(10)과 알루미늄 판재(A)를 상부 가변형 가압장치(20)를 이용하여 누르면서 설계자가 요구하는 이중곡면으로 된 외피 패널의 형상으로 성형한다. 그 후, 고온 상태에 있는 성형된 알루미늄 판재(A)를 충분히 냉각시킨 후 본 발명에 따른 알루미늄 판재의 3차원적 곡면 성형장치로부터 탈거함으로써, 설계자가 요구하였던 소량이며 다양한 형상의 비정형 건축물의 외피 패널을 간단하고 저렴한 비용으로 제작할 수 있다. First, in order to form a double-curved skin panel (double-curved panel) of an atypical building (small amount and various shapes), the lower variable mold 10 is formed into a double-curved surface. Fabricated according to the shape of the outer skin panel, the aluminum plate (A) to be molded on the lower variable mold (10) is placed. Next, while the aluminum plate A placed on the lower variable mold 10 is moved by the transfer means 40, the lower variable mold which is continuously moved is made into a semi-molten state which is easily heated and molded for the first time. While pressing (10) and the aluminum plate (A) using the upper variable pressure device (20), they are molded into the shape of a double curved skin panel required by the designer. Thereafter, the molded aluminum sheet A in a high temperature state is sufficiently cooled, and then removed from the three-dimensional curved forming apparatus of the aluminum sheet according to the present invention, thereby requiring a small amount and various shapes of atypical building skin panels. Can be produced simply and at low cost.

도 1은 본 발명에 따른 알루미늄 판재의 3차원적 곡면 성형장치의 전체적인 결합사시도를 도시한 모습이며, 도 2는 본 발명에 따른 알루미늄 판재의 3차원적 곡면 성형장치의 분해사시도를 도시하고 있다. 상기에서 미리 간략하게 설명하고 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 알루미늄 판재의 3차원적 곡면 성형장치는 기본적으로 하부 가변형 금형(10), 상부 가변형 가압장치(20), 가열수단(30), 이송수단(40), 냉각수단, 그리고 성형되어질 알루미늄 판재(A)로 이루어진다. 1 is a view showing an overall combined perspective view of the three-dimensional curved surface forming apparatus of the aluminum plate according to the present invention, Figure 2 is an exploded perspective view of the three-dimensional curved forming apparatus of the aluminum plate according to the present invention. 1 and 2, the three-dimensional curved molding apparatus of the aluminum sheet according to the present invention is basically a lower variable mold 10, an upper variable pressure device 20, heating Means 30, conveying means 40, cooling means, and an aluminum sheet A to be molded.

상기 본 발명에 따른 기본적인 구성요소를 보다 구체적으로 살펴보면, 먼저 하부 가변형 금형(10)은 알루미늄 판재(A)의 성형 전체 과정동안 상기 성형되는 알루미늄 판재(A) 전체를 하부에서 지지하며 하기에서 설명하게 되는 이송수단에 의해서 작업 전과정 동안 함께 이동되어진다. 하부 가변형 금형(10)이 알루미늄 판재(A)를 지지할 수 있도록, 알루미늄 판재(A)는 알루미늄보다 더 높은 용융점을 가진 재료(스틸)로 된 고정핀을 사용하여 타공후 고정되어진다. 상기 하부 가변형 금형(10)은 비정형 건축물의 소량이며 다양한 형태로 이루어진 이중곡면으로 된 외피(skin) 패널(복곡판, double-curved panel)의 형상에 맞추어져 제작되어진다. 본 발명의 선호적인 실시예에 따르면, 상기 하부 가변형 금형(10)은 ALC 경량 패널을 CNC(Computer Numerical Control) 라우터를 이용하여 성형하고자 하는 외피 패널의 형상으로 가공하지만, 본 발명의 목적을 달성할 수 있는 다른 방법과 다른 재료의 사용을 제한하는 것은 아니다. 또한 본 발명의 선호적인 실시예에 따르면, 상기 하부 가변형 금형(10)과 알루미늄 판재(A)는 비정형 건축물의 외피 패널의 크기보다 각각의 면이 50mm 내지 150mm 정도, 선호적으로는 100mm 정도 더 길게 준비되어진다. 예를 들어, 비정형 건축물의 각각의 외피 패널의 크기가 가로 1200mm X 세로 1600mm로 이루어진 패널이라고 하면, 하부 가변형 금형(10)과 알루미늄 판재(A)는 각각의 면이 100mm 정도 더 길게 된 가로 1400mm X 세로 1800mm로 준비되어진다. Looking at the basic components according to the present invention in more detail, first, the lower variable mold 10 supports the entire aluminum plate (A) to be molded from the bottom during the entire molding process of the aluminum plate (A) to be described below The conveying means are moved together during the whole process. In order for the lower deformable mold 10 to support the aluminum sheet A, the aluminum sheet A is fixed after drilling using a fixing pin made of a material (steel) having a higher melting point than aluminum. The lower variable mold 10 is a small amount of atypical building and is manufactured in conformity to the shape of a double curved skin panel (double-curved panel) having various shapes. According to a preferred embodiment of the present invention, the lower variable mold 10 processes the ALC lightweight panel into the shape of the outer panel to be molded using a CNC (Computer Numerical Control) router, but to achieve the object of the present invention It does not limit the use of other materials and other methods that may be possible. In addition, according to a preferred embodiment of the present invention, the lower variable mold 10 and the aluminum plate (A) is 50mm to 150mm, preferably about 100mm longer each side than the size of the outer panel of the atypical building. Ready For example, if the size of each skin panel of an atypical building is a panel consisting of 1200 mm by 1600 mm in width, the lower variable mold 10 and the aluminum plate A have a width of 1400 mm X in which each side is 100 mm longer. It is prepared to be 1800mm long.

다음으로 본 발명의 상부 가변형 가압장치(20)에 대해서 설명하면, 상부 가변형 가압장치(20)는 회전이 가능한 복수개의 원판형 가압롤러(21)와, 상기 가압롤러와 연결되는 암(arm, 22)과 상기 암(arm)을 고정시키는 고정축(23)으로 이루어진다. 상기 복수개의 원판형 가압롤러(21)는 하부 가변형 금형(10)의 외형(높이)에 따라서 각각의 가압롤러(21)가 높이방향으로 개별적으로 자유롭게 이동되어질 수 있으며, 상기 원판형 가압롤러(21)의 자중에 의해서 성형되는 알루미늄 판재(A)를 가압하여 하부 가변형 금형(10)과 알루미늄 판재(A)를 밀착시킴으로써 설계자가 원하는 비정형 건축물의 다양한 이중곡면 형상을 얻을 수 있다. 상기 가변형 가압장치(20)의 원판형 가압롤러(21)는 스테인레스(stainless) 또는 스틸(steel) 재질로 이루어질 수 있지만, 성형되어질 재료인 알루미늄의 용융점(melting point)보다 높은 온도범위에 있는 다른 재료의 사용을 배제하는 것은 아니다. 본 발명의 선호적인 실시예에 따르면, 상기 가변형 가압롤러(21)는 지름 300mm, 두께 16mm, 무게 약 9kg의 원판형으로 이루어질 수 있고, 본 발명의 또 다른 선호적인 실시예에 따르면, 상부 가변형 가압장치에 의해서 발생되는 가압 흔적이 알루미늄 판재(A) 상에 발생되지 않도록 성형될 알루미늄 판재(A) 상에 탄소섬유 직물(50)을 덮어 줄 수도 있다. Next, the upper variable pressure device 20 of the present invention will be described. The upper variable pressure device 20 includes a plurality of disk-type pressure rollers 21 rotatable, and an arm 22 connected to the pressure roller. ) And a fixed shaft 23 for fixing the arm. The plurality of disk-type pressure rollers 21 can be freely moved individually in the height direction of each of the pressure rollers 21 according to the outer shape (height) of the lower variable mold 10, the disk-type pressure roller 21 By pressing the aluminum plate (A) to be formed by the weight of the) to closely contact the lower variable mold 10 and the aluminum plate (A) it is possible to obtain a variety of double curved shape of the atypical building desired by the designer. The disk press roller 21 of the variable pressure device 20 may be made of stainless or steel, but other materials in a temperature range higher than the melting point of aluminum, which is a material to be molded. It does not exclude the use of. According to a preferred embodiment of the present invention, the variable pressure roller 21 may be formed in a disc shape having a diameter of 300 mm, a thickness of 16 mm, and a weight of about 9 kg, and according to another preferred embodiment of the present invention, the upper variable pressure It is also possible to cover the carbon fiber fabric 50 on the aluminum plate A to be molded so that no press marks generated by the device are generated on the aluminum plate A.

다음으로 본 발명에 따른 가열수단(30)을 설명한다. 본 발명은 반응고 금속성형 기술(Semi-solid metal forming)을 사용하는데, 이 기술은 액상과 고상이 공존하는 온도영역(musky zone)에서 금속재료를 성형하는 기술로서, 반응고(반용융, 소성) 상태에서의 독특한 점도(viscosity) 특성을 찾아서 금속을 성형하는 기술로서, 기존의 주조와 단조 공정의 장점만을 취하는 기술방식이다. 따라서, 본 발명의 목적과 같이 소량이며 다양한 형태로 이루어진 비정형 건축물의 외피 패널제작을 위하여 알루미늄 판재를 3차원적 곡면으로 성형하기 위해서는, 사용되는 재료가 성형이 용이하게 되는 반응고(소성) 상태를 나타내는 온도범위를 찾아내는 것이 특히 중요하다. Next, the heating means 30 according to the present invention will be described. The present invention uses a semi-solid metal forming technique, which is a technique for forming a metal material in a musky zone where a liquid phase and a solid phase coexist, and are a reaction solid (semi-melt, firing). It is a technology that forms metal by finding unique viscosity property in) state and takes only the advantages of existing casting and forging process. Therefore, in order to form an aluminum plate into a three-dimensional curved surface for manufacturing an outer panel of an atypical building having a small amount and various shapes as in the object of the present invention, the material used is formed in a reaction solid state (plasticity) in which the molding is easy. It is especially important to find the temperature range indicated.

본 발명의 선호적인 실시예에 따르면, 성형되어질 알루미늄 판재(A)는 주로 AL3003계열이 사용되어지나, 본 발명의 동일한 목적을 달성할 수 있는 다른 재료도 사용되어질 수 있다. 본 발명의 선호적인 실시예에 따라서 사용되는 상기 AL3003계 알루미늄 판재(A)의 정확한 반응고(소성) 상태를 나타내는 온도범위를 찾기 위하여 알루미늄 판재(A)의 두께를 4mm로 하여 각각의 온도별로 성형특성에 대한 실험을 수행한 결과 아래의 <표 2>와 같은 특성을 얻을 수 있었다. According to a preferred embodiment of the present invention, the aluminum sheet A to be molded is mainly AL3003 series, but other materials may be used which can achieve the same object of the present invention. In order to find the temperature range indicating the exact reaction solidity (firing) state of the AL3003-based aluminum sheet (A) used in accordance with a preferred embodiment of the present invention, the thickness of the aluminum sheet (A) is 4 mm and formed at each temperature. As a result of the experiment on the characteristics, the characteristics as shown in Table 2 below were obtained.

<표 2> AL3003계열 알루미늄 판재(4mm 두께)의 온도별 성형특성<Table 2> Molding Characteristics by Temperature of AL3003 Series Aluminum Sheet (4mm Thickness)

Figure 112009037526062-PAT00002
Figure 112009037526062-PAT00002

상기 도표에서 알 수 있듯이, AL3003계열의 알루미늄 판재의 경우 650℃ 이하에서는 반응고 상태가 불충분하게 발생하여 설계자가 의도한 바와 같은 성형이 부정확하게 이루어졌으며, 665℃ 이상의 온도범위에서는 과도한 소성상태를 나타내어 성형품질이 오히려 저하되는 경향을 나타냈다. 그러나 650℃ 내지 665℃의 온도범위에서는 AL3003계열의 알루미늄 판재가 성형이 용이한 소성상태(반용융상태, 반응고상태)에 있게 되어, 본 발명의 목적인 소량이며 다양한 형태로 이루어진 비정형 건축물의 외피 패널제작을 위하여 알루미늄 판재를 3차원적 곡면으로 성형할 수 있었다. As can be seen from the above diagram, in the case of AL3003 series aluminum sheet, reaction state is insufficient at below 650 ℃ and molding is inaccurate. Molding quality was rather deteriorated. However, in the temperature range of 650 ° C. to 665 ° C., the AL3003 series aluminum sheet is in a plastic state (semi-molten state, reaction solid state) that is easy to form, and is a small amount and various forms of atypical building skin panels, which is the object of the present invention. Aluminum sheet could be molded into three-dimensional curved surface for fabrication.

따라서 본 발명의 선호적인 실시예에 따르면, 하부 가변형 금형(10) 상에 놓여서 성형되어지기 위해 이송수단(40)에 의해 이동되어지는 AL3003계열의 알루미늄 판재(A)가 이송되어지면, 650℃ 내지 665℃의 온도범위에서 상기 계열의 알루미늄 판재(A)에 대해서 1차 가열하여 성형이 용이하도록 알루미늄 판재(A)가 반용융(반응고, 소성) 상태에 도달하도록 한다. 다음으로 이러한 온도범위에 있는 알루미늄 판재(A)가 이송수단(40)에 의해서 계속 이동되어져서 상부 가변형 가압장치(20)의 위치에 도달하면, 알루미늄 판재(A)와 상부 가변형 가압장치(20)를 함께 650℃ 내지 665℃의 온도범위로 가열함으로써, 양 재료의 온도차이에 의해서 알루미늄 판재의 온도손실에 따른 성형성의 저하를 방지하도록 한다. Therefore, according to a preferred embodiment of the present invention, if the aluminum plate (A) of the AL3003 series that is moved by the transfer means 40 to be molded on the lower variable mold 10 is transferred, from 650 ℃ to In the temperature range of 665 ° C., the aluminum sheet A reaches the semi-melt (reaction, firing) state in order to facilitate the molding by first heating the aluminum sheet A of the series. Next, when the aluminum plate A in this temperature range is continuously moved by the conveying means 40 to reach the position of the upper variable pressurizing device 20, the aluminum plate A and the upper variable pressing device 20. By heating together to a temperature range of 650 ℃ to 665 ℃, to prevent the decrease in formability due to the temperature loss of the aluminum plate by the temperature difference of both materials.

본 발명의 선호적인 실시예에 따른 가열수단(30)은 도 3에 도시된 바와 같이 고주파 유도가열 코일을 이용하여 알루미늄 판재(A)와 상부 가변형 가압장치(20)를 1차가열 또는/및 2차가열 하거나, 또는 도 4에 도시된 바와 같이 전기로 또는 가스로를 이용하여 알루미늄 판재(A)와 상부 가변형 가압장치(20)를 1차가열 또는/및 2차가열 할 수도 있지만, 본 발명의 동일한 목적을 달성할 수 있는 다른 가열수단의 사용을 배제하는 것은 아니다. The heating means 30 according to a preferred embodiment of the present invention is the primary heating or / and 2 to the aluminum plate (A) and the upper variable pressure device 20 using a high frequency induction heating coil as shown in FIG. Alternatively, as shown in FIG. 4, the aluminum plate A and the upper variable pressurizing device 20 may be firstly heated and / or secondly heated using an electric furnace or a gas furnace, but the same method of the present invention. It does not preclude the use of other heating means that can achieve the purpose.

다음으로, 본 발명의 다른 구성요소인 이송수단(40)은 성형되어지는 알루미늄 판재(A)가 하부 가변형 금형(10) 상에 놓이고, 상기 가열수단(30)에 의해서 가열되어진 후 상부 가변형 가압장치(20)에 의해서 설계자가 원하는 비정형 건축물의 복곡면 패널로 성형되어지고, 다음에서 설명할 냉각수단에 의해서 냉각되어진 후, 성형된 알루미늄 판재가 하부 가변형 금형에서 분리되어질 때까지 성형 전과정에 걸쳐서 알루미늄 부재와 하부 가변형 금형을 이동시키게 된다. 비록 본 발명의 선 호적인 실시예에 따르면 이송벨트의 사용이 선호되지만, 동일한 목적을 달성할 수 있는 다른 수단도 사용되어질 수 있다. Next, the conveying means 40, which is another component of the present invention, is placed on the lower variable mold 10 in which the aluminum plate A to be formed is heated, and is heated by the heating means 30, and then the upper variable pressure. The device 20 is molded into a curved surface panel of an atypical building desired by the designer, and then cooled by cooling means, which will be described later, and then aluminum is used throughout the molding process until the molded aluminum sheet is separated from the lower variable mold. The member and the lower variable mold are moved. Although in accordance with a preferred embodiment of the present invention the use of a conveying belt is preferred, other means of achieving the same object can be used.

본 발명의 다른 구성요소인 냉각수단은 반용융상태의 온도범위에서 상부 가변형 가압장치에 의해 하부 가변형 금형에 밀착됨으로써 원하는 형태로 성형되어진 알루미늄 판재(A)를 냉각시키기 위한 수단이다. 상기 냉각수단은 성형된 알루미늄 판재를 물분사 노즐터널을 통과시킴으로써 냉각시키도록 하는 수냉식 방식이 사용되어질 수도 있고, 필요에 따라서 공랭식 또는 강제냉각방식이 사용되어질 수도 있다. The cooling means, which is another component of the present invention, is a means for cooling the aluminum plate A formed into a desired shape by being in close contact with the lower variable mold by the upper variable pressure device in the temperature range of the semi-molten state. The cooling means may be a water cooling method for cooling the molded aluminum sheet by passing through the water spray nozzle tunnel, or air cooling or forced cooling may be used if necessary.

도 5 내지 도 10은 본 발명의 선호적인 실시예에 따른 (소량 다형상) 비정형 건축물의 외피 패널제작을 위한 알루미늄 판재의 3차원적 곡면을 성형하는 방법의 단계를 순차적으로 도시하고 있다. 5 to 10 show in sequence the steps of a method for forming a three-dimensional curved surface of an aluminum sheet for the production of an outer panel of a (small polymorphic) atypical building according to a preferred embodiment of the present invention.

도 5에서 도시된 바와 같이, 알루미늄 판재(A)의 성형 전체 과정동안 알루미늄 판재(A) 전체를 하부에서 지지하며 이송수단(40)에 의해서 작업 전과정 동안 함께 이동되어지는 하부 가변형 금형(10)은 예를 들어 ALC 경량 패널을 CNC(Computer Numerical Control) 라우터를 이용하여 성형하고자 하는 이중곡면 패널(복곡판, 復曲板, double-curved panel)의 형상으로 가공되어진다. As shown in FIG. 5, the lower variable mold 10 supporting the entire aluminum plate A from the lower side during the entire molding process of the aluminum plate A and being moved together during the whole operation by the transfer means 40 is For example, ALC lightweight panels are machined into the shape of a double-curved panel to be molded using a CNC (Computer Numerical Control) router.

다음으로 도 6에 도시된 바와 같이, 가공되어진 하부 가변형 금형(10) 위에 성형하고자 하는 알루미늄 판재(A)가 고정핀에 의해서 타공되어 고정되도록 놓여진 후 이송수단(40)에 의해서 이동됨으로써 성형작업이 시작되어진다. 이때 성형될 알루미늄 판재(A) 상에 탄소섬유 직물(50)을 덮어줌으로써, 차후 상부 가변형 가압장치에 의해서 발생되는 가압 흔적이 알루미늄 판재(A) 상에 발생되지 않도록 할 수도 있다. Next, as shown in Figure 6, the aluminum plate (A) to be molded on the machined lower variable mold 10 is placed to be perforated and fixed by a fixing pin and then moved by the conveying means 40 to form a molding operation It is started. At this time, by covering the carbon fiber fabric 50 on the aluminum plate (A) to be molded, it is possible to prevent the pressurization trace generated by the upper variable pressure device in the future to occur on the aluminum plate (A).

다음으로 도 7에 도시된 바와 같이, 하부 가변형 금형(10)과 알루미늄 판재(A)가 이송수단(40)에 의해 이동되어져서 제1차 가열수단(30a)의 위치에 도달하면 알루미늄 판재는 반용융(반응고, 소성)상태에 도달하게 되며(AL3003계열의 알루미늄 판재인 경우 650℃ 내지 665℃의 온도범위), 도 8에 도시된 바와 같이 계속적으로 이동되어져서 상부 가변형 가압장치(20)의 위치에 도달하게 되면, 재료의 온도차이에 의한 온도손실이 발생하지 않도록 제2차 가열수단에 의해서 알루미늄 판재(A)와 상부 가변형 가압장치(20)를 가열한 상태에서, 상부 가변형 가압장치에 의해 알루미늄 판재(A)가 하부 가변형 금형(10)에 밀착됨으로써 설계자가 요구하는 비정형 건축물의 이중곡면 패널 형상으로 성형되어진다. Next, as shown in FIG. 7, when the lower variable mold 10 and the aluminum plate A are moved by the transfer means 40 to reach the position of the primary heating means 30a, the aluminum plate is half. The molten (reaction, firing) state is reached (temperature range of 650 ° C. to 665 ° C. in the case of AL3003 series aluminum plate), and continuously moved as shown in FIG. When the position is reached, the upper variable pressure device 20 is heated by the second heating means to heat the aluminum plate A and the upper variable pressure device 20 so that a temperature loss due to the temperature difference of the material does not occur. The aluminum sheet A is brought into close contact with the lower variable mold 10 so as to be molded into a double curved panel shape of an atypical building required by the designer.

다음으로 도 9에서 도시된 바와 같이, 성형이 완료된 알루미늄 판재(A)는 상당히 고온에 있으므로 냉각수단을 이용하여 냉각시키게 되며, 도 10에서 도시된 바와 같이, 냉각된 알루미늄 판재를 하부 가변형 금형에서 탈거함으로써 원하는 다양 한 형상의 비정형 건축물의 이중곡면 외피 패널이 제작되어진다.Next, as shown in FIG. 9, the molded aluminum plate A is cooled at a high temperature by using a cooling means, and as shown in FIG. 10, the cooled aluminum plate is removed from the lower variable mold. By doing so, the double-curved skin panels of atypical buildings of various shapes can be manufactured.

상기에서 기술된 구성과 효과를 가진 본 발명은 다양한 방법으로 변형이 가능하며, 상기에서 기술된 내용은 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 또한 본 발명의 사상과 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형과 수정이 가능하며, 본 발명이 속한 분야의 당업자에게 자명한 변형은 다음의 특허청구범위 내에 포함되어진다.The present invention having the configurations and effects described above can be modified in various ways, and the above description is not intended to limit the scope of the present invention. In addition, various modifications and variations are possible without departing from the spirit and scope of the invention, and modifications apparent to those skilled in the art to which the invention pertains are included in the following claims.

도 1은 본 발명에 따른 알루미늄 판재의 3차원적 곡면 성형장치의 전체 결합사시도1 is an overall combined perspective view of a three-dimensional curved surface forming apparatus of an aluminum sheet according to the present invention

도 2는 본 발명에 따른 알루미늄 판재의 3차원적 곡면 성형장치의 분해사시도Figure 2 is an exploded perspective view of the three-dimensional curved surface forming apparatus of the aluminum plate according to the present invention

도 3은 본 발명의 선호적인 일 실시예에 따른 알루미늄 판재의 3차원적 곡면 성형장치의 전면도Figure 3 is a front view of the three-dimensional curved surface forming apparatus of the aluminum plate according to an embodiment of the present invention

도 4는 본 발명의 다른 선호적인 실시예에 따른 알루미늄 판재의 3차원적 곡면 성형장치의 측면도Figure 4 is a side view of the three-dimensional curved surface forming apparatus of the aluminum plate according to another preferred embodiment of the present invention

도 5 내지 도 10은 본 발명의 따른 비정형 건축물의 외피 패널제작을 위한 알루미늄 판재의 3차원적 곡면을 성형하는 방법의 각 단계별 방법을 도시한 모습5 to 10 is a view showing each step of the method of forming a three-dimensional curved surface of the aluminum plate for manufacturing the outer panel of the atypical building according to the present invention

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

10 : 하부 가변형 금형 20 : 상부 가변형 가압장치10: lower variable mold 20: upper variable pressure device

21 : 원판형 가압롤러 22 : 암(arm)21: disk-type pressure roller 22: arm

23 : 고정축 30,30a,30b : 가열수단23: fixed shaft 30, 30a, 30b: heating means

40 : 이송수단 50 : 탄소섬유직물40: conveying means 50: carbon fiber fabric

A : 알루미늄 판재A: Aluminum Plate

Claims (10)

비정형 건축물의 소량 다형상 외피 패널제작을 위한 알루미늄 판재의 3차원적 곡면 성형장치에 있어서,In the three-dimensional curved surface forming apparatus of aluminum sheet for the production of small amount of polymorphic skin panels of atypical buildings, 알루미늄 판재의 성형 전과정동안 상기 성형되는 알루미늄 판재 전체를 하부에서 지지하는 하부 가변형 금형(10)과;A lower deformable mold (10) for supporting the entire aluminum sheet to be molded at the bottom during the entire molding process of the aluminum sheet; 회전이 가능한 복수개의 원판형 가압롤러(21)와, 상기 가압롤러와 연결되는 암(arm, 22)과 상기 암(arm)을 고정시키는 고정축(23)으로 이루어지며, 상기 복수개의 원판형 가압롤러(21)는 하부 가변형 금형(10)의 외형에 따라서 각각의 가압롤러(21)가 높이방향으로 자유롭게 이동되어질 수 있으며, 상기 원판형 가압롤러(21)의 자중에 의해서 성형되는 알루미늄 판재(A)를 가압하여 하부 가변형 금형(10)과 알루미늄 판재(A)를 밀착시킴으로써 원하는 형상을 얻도록 하는 상부 가변형 가압장치(20)와;It consists of a plurality of disk-type pressure roller 21 which can be rotated, an arm (22) connected to the pressure roller and a fixed shaft (23) for fixing the arm, the plurality of disk-type pressure The roller 21 is an aluminum plate (A) formed by the weight of the disc-shaped pressure roller 21, each pressing roller 21 can be freely moved in the height direction according to the outer shape of the lower variable-type mold (10) An upper variable pressing device 20 for pressing the lower variable mold 10 and the aluminum sheet A to obtain a desired shape; 성형을 위해 제공되어지는 알루미늄 판재(A)와 상기 가변형 가압롤러(21)를 가열시키기 위한 가열수단(30)과;Heating means (30) for heating the aluminum plate (A) and the variable pressure roller (21) provided for molding; 상기 하부 가변형 금형(10)과 성형을 위해 제공되어지는 알루미늄 판재(A)를 성형작업을 위해 이동시키는 이송수단(40)과;A transfer means 40 for moving the lower variable mold 10 and the aluminum plate A provided for molding for a molding operation; 성형이 완료된 알루미늄 판재(A)를 냉각시키기 위한 냉각수단으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 비정형 건축물의 외피 패널제작을 위한 알루미늄 판재의 3차원적 곡면 성형장치Three-dimensional curved surface forming apparatus of the aluminum plate for the production of the outer panel of the atypical building, characterized in that the cooling means for cooling the aluminum plate (A) is completed molding 제 1 항에 있어서, 상기 가변형 가압장치(20)의 원판형 가압롤러(21)는 스테인레스(stainless) 또는 스틸(steel) 재질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 비정형 건축물의 외피 패널제작을 위한 알루미늄 판재의 3차원적 곡면 성형장치According to claim 1, wherein the disk-shaped pressure roller 21 of the variable pressure device 20 is made of aluminum (3) of the aluminum plate for the outer panel fabrication of atypical building, characterized in that made of stainless (steel) or steel (steel) material. Dimensional Surface Forming Equipment 제 2 항에 있어서, 상기 가변형 가압장치(20)의 원판형 가압롤러(21)는 지름 300mm, 두께 16mm로 이루어지는 것을 특징으로 하는 비정형 건축물의 외피 패널제작을 위한 알루미늄 판재의 3차원적 곡면 성형장치[3] The apparatus for forming a three-dimensional curved surface of an aluminum plate according to claim 2, wherein the disk-shaped pressure roller 21 of the variable pressure device 20 has a diameter of 300 mm and a thickness of 16 mm. 제 1 항에 있어서, 상기 하부 가변형 금형(10)은 ALC 경량패널을 CNC(Computer Numerical Control) 라우터를 이용하여 성형하고자 하는 판재의 형상으로 가공되어지는 것을 특징으로 하는 비정형 건축물의 외피 패널제작을 위한 알루미늄 판재의 3차원적 곡면 성형장치The method of claim 1, wherein the lower die-type mold 10 is for manufacturing the outer panel of the atypical building, characterized in that the ALC lightweight panel is processed into the shape of the plate to be molded using a CNC (Computer Numerical Control) router. 3D surface forming device of aluminum sheet 제 1 항에 있어서, 상기 가열수단(30)은 고주파유도 가열코일 또는 가스로 가열방식 또는 전기로 가열방식 중에서 선택되어지는 것을 특징으로 하는 비정형 건축물의 외피 패널제작을 위한 알루미늄 판재의 3차원적 곡면 성형장치According to claim 1, wherein the heating means 30 is a three-dimensional curved surface of the aluminum plate for manufacturing the outer panel of the atypical building, characterized in that selected from high-frequency induction heating coil or gas furnace heating method or electric furnace heating method. Molding equipment 제 5 항에 있어서, 상기 가열수단(30)은 이송수단에 의해서 이송되어지는 알루미늄 판재만을 가열하는 제1차 가열수단(30a)과, 상기 제1차 가열수단과 연속되 어 가변형 가압롤러 주변을 감싸게 구성됨으로써 알루미늄 판재와 가변형 가압롤러를 동시에 가열하는 제2차 가열수단(30b)으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 비정형 건축물의 외피 패널제작을 위한 알루미늄 판재의 3차원적 곡면 성형장치The method of claim 5, wherein the heating means 30 is the first heating means 30a for heating only the aluminum plate conveyed by the conveying means, and the first heating means in series with the variable pressure roller around the The three-dimensional curved surface forming apparatus of the aluminum plate for manufacturing the outer panel of the atypical building, characterized in that it comprises a secondary heating means (30b) for heating the aluminum plate and the variable pressure roller at the same time to be wrapped 제 6 항에 있어서, 상기 제1차 가열온도(30a) 또는/및 제2차 가열온도(30b)는 650℃ 내지 665℃로 이루어지는 것을 특징으로 하는 비정형 건축물의 외피 패널제작을 위한 알루미늄 판재의 3차원적 곡면 성형장치The method of claim 6, wherein the primary heating temperature (30a) and / and the secondary heating temperature (30b) of the aluminum plate for manufacturing the outer panel of the atypical building, characterized in that consisting of 650 ℃ to 665 ℃. Dimensional Surface Forming Equipment 제 1 항에 있어서, 가변형 가압롤러(21)에 의해서 발생되는 가압흔적이 발생하지 않도록 하부 가변형 금형 상에 얹혀지는 성형될 알루미늄 판재(A) 상에 탄소섬유직물(50)이 추가로 제공되어지는 것을 특징으로 하는 비정형 건축물의 외피 패널제작을 위한 알루미늄 판재의 3차원적 곡면 성형장치The carbon fiber fabric 50 is further provided on the aluminum plate A to be molded, which is mounted on the lower variable mold so that the pressure traces generated by the variable pressure roller 21 do not occur. Three-dimensional curved surface forming apparatus of aluminum sheet for the production of the outer panel of the atypical building 제 1 항에 있어서, 상기 성형이 완료된 알루미늄 판재(A)를 냉각시키기 위한 냉각수단은 노즐을 이용한 수냉식 방식 또는 공냉식 방식 중에서 선택되어지는 것을 특징으로 하는 비정형 건축물의 외피 패널제작을 위한 알루미늄 판재의 3차원적 곡면 성형장치The method of claim 1, wherein the cooling means for cooling the aluminum plate (A) is completed is formed of aluminum plate for manufacturing the outer panel of the atypical building, characterized in that selected from the water-cooled or air-cooled method using a nozzle. Dimensional Surface Forming Equipment 상기 항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 성형되기 위해 제공되어지는 알루미늄 판재(A)는 AL 3003계 인 것을 특징으로 하는 비정형 건축물의 외피 패널제 작을 위한 알루미늄 판재의 3차원적 곡면 성형장치The apparatus for forming a three-dimensional curved surface of an aluminum sheet according to any one of the preceding claims, wherein the aluminum sheet A provided to be formed is AL 3003.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN108568468A (en) * 2017-03-09 2018-09-25 中铁宝桥集团有限公司 A kind of spatial warping plate unit forming frock and application method
CN115352130A (en) * 2022-08-24 2022-11-18 强徽新型建材有限公司 Hyperbolic aluminum veneer and forming process thereof

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