KR20190057078A - 고속 압출 프린팅에 의한 보강 시멘트질 건설 방법 및 이를 이용하는 장치 - Google Patents

고속 압출 프린팅에 의한 보강 시멘트질 건설 방법 및 이를 이용하는 장치 Download PDF

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KR20190057078A
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Abstract

본 발명은 현장 타설, 현장 방치 외부적으로 성형 가능한 가요성 보강 컨테인먼트 슬리브에서 다양한 시멘트질 배합물을 온사이트 슬립폼 성형 및 타설하기 위한 자동화된 보강 콘크리트 시공 시스템을 위한 방법 및 장치에 관한 것으로서, 매우 다양한 시멘트질 배합물 양생 특성을 동시에 최적화하는 매우 다양한 대체 가능한 대규모 성형 구성을 제공하며, 매우 다양한 보강 콘크리트 구조물의 향상된 슬립폼 형틀 타설을 제공하는 계층별 연동 적층 프린팅 벽돌 타설을 위한 선택적인 내부 보강 네트(들)를 더 구비하고; 본 발명은 본원에 개시된 바와 같은 온사이트 및 오프사이트에서의 건설에 적합한 다양한 작동 플랫폼을 더 포함한다.

Description

고속 압출 프린팅에 의한 보강 시멘트질 건설 방법 및 이를 이용하는 장치
본 발명은 다양한 시멘트질 배합물 양생 특징을 동시에 최적화하는 다양한 대체 가능 전체 스케일 성형 구성들을 제공하는, 현장-타설 현장-방치 외부 성형 가능 가요성 보강 컨테인먼트 슬리브에서 다양한 시멘트질 배합물들을 온사이트 슬립폼 성형 및 타설하기 위한 자동화된 보강 콘크리트 시공 시스템을 위한 방법 및 장치에 관한 것으로서, 다양한 보강 콘크리트 구조물들의 슬립폼 형틀 타설의 개선을 제공하는 계층별 연동 적층 프린팅 벽돌 증착을 위한 임의선택적 내부 보강 네트(들)를 더 구비하되, 본 발명은 본원에 개시된 바와 같이 온사이트 및 오프사이트 시공에 적합한 다양한 작동 플랫폼을 더 포함한다.
이 섹션은, 본 개시 내용에 관련되지만 반드시 종래 기술일 필요는 없는 배경 정보를 제공한다.
본 발명은, 일반적으로, 전체 건축 스케일의 3D 프린팅에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는, 건설 산업을 위한 고속 구축 방법 및 장치의 생성에 관한 것이다.
현재, 미국 노동통계국에 따르면 2015년도 노동자 사망에 있어서 다른 모든 산업보다 앞서는, 현재의 건설에는, 느리고, 비싸고, 복잡하고, 노동 집약적이고, 특히 노령화되는 숙련된 노동력을 고려할 때, 위험요소가 크다는 몇 개의 근본적이고 중대한 한계 사항이 존재한다.
종래 기술의 콘크리트 구조물 및 건설물의 하나의 주요한 한계 사항은, 부식, 가용성, 및 "공급 및 수요"의 끊임없이 거듭되는 가격 변동의 영향을 받는 철근의 일반적인 사용이다. 이러한 보강 철근 콘크리트 구조물은, 일반적으로 구조물의 수명을 크게 제한하는 철 산화로 인해 약 50년에서 100년 후에 상당한 수리 및/또는 유지보수를 필요로 한다. 미국에서만, 콘크리트 구조물에서의 이러한 문제점 및 기타 연관된 문제점을 해결하기 위한 추정 비용이 연간 3000억 달러에 이른다는 점에 주목한다.
종래의 건설 기술을 사용하면, 적당한 크기의 구조물이라도 일반적으로 많은 전문화된 거래 및 개인의 시간과 노력을 필요로 하며, 효율적인 방식으로 협력하도록 수많은 전문 인력을 구성하는 추가 과제를 제시하게 된다. 크레인, 펌프, 콘크리트 믹서, 및 형틀과 같은 현대 건설 기계의 가용성에도 불구하고, 건설 산업은 현재 기계 및 공구를 작동시키는 전문 계약자의 수작업에 주로 의존하고 있다. 따라서, 현재의 콘크리트 건설물은 매우 고 비용이 들며 시간 소모적이다.
이러한 숙련된 노동자는, 일반적으로 직선적인 보강 콘크리트 및 석조 폼 등의 고가의 방법 및 재료를 사용하여 구조물을 건설하며, 이에 따라 건축 설계를 크게 제한한다. 따라서, 이러한 비용은, 예를 들어, 종래에는 고가의 형틀과 보강 철근 케이지의 사전 건설을 필요로 하고 이들의 운반, 조립, 이어서 타설을 더 포함하는 복잡한 오목-볼록면을 건설할 때 크게 증가한다. 또한, 거의 모든 종래의 건설 시스템에서는, 숙련된 작업자가 현장 계획(청사진)을 지속적으로 참조해야 하며, 이러한 작업은 느리고 비용이 많이 들어서, 종종 일관성없는 결과를 초래한다. 한 구조물의 외관 및 품질은, 동일한 현장 계획과 재료로 구축된 다른 구조물의 외관 및 물질과 다를 수 있다.
종래 기술에서, 건설을 위해 수작업을 이용하는 것은, 종종 매우 시간이 많이 소요되며, 완료까지 종종 수개월을 필요로 하며 때로는 수년이 걸리는 경우도 있다. 이것은 노동자의 기술, 허용오차, 현장, 감독, 및 구조물에 대하여 노동자가 사용하는 기술의 차이때문일 수 있다. 다른 중요한 고려 사항은, 종래의 콘크리트 건설 시스템이 통상적으로 상당량의 재료와 시간을 낭비한다는 짐이다. 예를 들어, 콘크리트 폼을 사용하는 경우, 콘크리트 폼은, 일반적으로 표준화된 기성품 크기로 구매되며, 종종 설계 요건을 충족시키도록 절단되어야 하므로, 재료, 노동력, 및 시간이 낭비된다. 또한, 재료는, 재료의 청소와 폐기 또는 후속 재사용을 위한 보관을 비롯하여 구매, 재고 관리, 보관, 및 운반을 필요로 한다.
본 발명의 전체 건축 스케일의 3D 프린팅은, 스캐폴딩 및 콘크리트 형틀의 필요성을 제거하고, 현장 안전 및 보안을 더욱 현저하게 개선한다.
종래 기술의 또 다른 한계 사항은, 현재 방법에 의해 부과되는 선형 강성을 수용하는 데 필요한 광범위하고 고가인 현장 준비이다. 콘크리트 건설업계는, 구축 현장의 사용을 포함하여 개선된 효율을 제공하고 또한 지진, 바람, 및 눈 적재 안정성과 같은 지속가능성 내구성을 크게 개선하는, 더욱 지속가능한 자동화된 현장 건설 시스템을 필요로 한다.
현재 전세계 건설 비용은 거의 8조 달러에 이르며 이 수치는 2025년까지 약 25조 달러로 증가할 것으로 예상된다(PriceWaterhouseCooper "Global Construction 2030 Report"). 또한, 유엔은, 향후 15년 동안, 주로 제3 세계 국가에서 빈곤하게 사는 40억 인구에 대한 수요를 충족시키기 위해 하루 평균 10만 개의 신규 주택이 필요할 것으로 계산한다는 짐에 주목한다. 종래의 건설 비용은 연간 약 8% 내지 9% 증가한다는 점에 주목한다.
현재, 건설업계는 현장에서의 수작업의 사용에 크게 의존하고 있다. 이러한 프로세스는, 시간, 인적 자원, 및 재료를 낭비하여 비용 초과, 늦은 인도, 및 건설 재작업을 종종 초래하기 때문에 매우 비효율적이다. 온사이트 및 오프사이트 전체 건축 스케일의 3D 프린팅 기술의 출현은 유망한 것으로 보일 수 있지만, 현재의 전체 건축 스케일의 3D 프린팅 기술은, 재료의 순차적 계층화를 통한 적층 프린팅 프로세스를 사용하기 때문에, 제조의 규모와 품질에 있어서 다양한 한계 사항을 겪고 있다.
따라서, 콘크리트 산업에서의 이러한 한계 사항 및 다른 많은 한계 사항을 극복함으로써, 건축가가, 적층 가공, 컴퓨터 보조 설계(CAD) 기술, 및 시스템 통합 모델(빌드 인포메이션 모델링-BIM)을 통합하는 반로봇 또는 완전 자동 건축 시스템을 사용하여 자신의 설계를 더욱 효율적으로 구성할 수 있고, 인력 개입을 줄일 수 있고, 또한, 속도 안전성, 지속가능성, 및 에너지 효율성을 개선할 수 있고, 또한, 과도한 공사비 없이 설계 및 건설의 다양성과 유연성을 제공할 수 있다.
본 발명의 전체 건축 스케일의 3D 프린팅 시스템은, 뛰어난 보강 구조물을 적은 시간과 비용으로 건설하며, 현장 소비가 상당히 적고, 더욱 환경친화적인 재료를 사용하며, 매우 낮은 레벨의 에너지를 필요로 하는 더욱 지속가능하고 더욱 생태계적인 건설 기술을 건설업계에 제공한다. 현대 문명 세계에서 가장 유비쿼터스한 재료인 콘크리트를 사용함으로써, 전체 건축 스케일의 3D 콘크리트 프린팅이 제3의 산업 혁명인 대량 맞춤형 건설 시대로의 확장을 예고할 수 있다.
콘크리트 폼/기초
역사적으로, 콘크리트 기초를 타설하려면, 투 가지 구조물(폼)의 설치가 필요했으며, 즉, 첫째, 목재, 플라스틱, 또는 포움(foam) 폼을 구입, 운반, 조립하고, 둘째, 콘크리트 배합물을 주입하거나 분사하고 이러한 폼에 의해 제 위치에서 일시적으로 유지하는 것이다. 이어서, 폼을 제거하고, 폐기하거나 재활용하고, 또는 세정하고, 재출하하고, 보관하고, 목록화한다(도 1a와 도 1b, 도 2a와 도 2b, 및 도 3a, 도 3b, 도 3c, 도 3d 참조). 구속 기둥은, 벽의 형상, 크기를 정하고 형성하도록 현장에서 종종 추가로 맞춤 제조되고 조립된다.
콘크리트 배합물이 조립된 고정된 폼 내에 주입되고 충분히 양생된 후, 폼(들)을 분해하고 이어서 다른 폼을 임의의 인접하는 벽 섹션들에 대하여 건설한다. 이 공정은, 폼의 하단 에지가 말뚝으로 제 위치에서 위치설정되고(도 1a 참조), 폼을 고정된 폼의 수직 측면을 향하여 기울이고, 또한 목재 스페이서를 사용하여 고정된 폼의 상부들을 소정의 거리로 이격시키고(도 2b 참조)， 고정된 폼을 타이 와이어에 의해 스페이서에 대하여 종종 유지하고(도 1a와 도 1b 및 도 2a와 도 2b 참조)，또한 이러한 폼 내에 보강 철근 케이지를 건설해야 하는 종래 과제를 종종 필요로 한다.
건설 공정에 상당한 수작업과 시간을 추가하는 것 외에도, 종래의 콘크리트 폼의 비용은 제곱피트당 약 26달러(2013년)이고, 종래의 콘크리트 폼만이 전체 건설 비용의 약 40%를 차지한다.
또한, 이들 폼은, 일반적으로 평평하며, 따라서 설계 및 건설의 다양성을 상당히 제한한다. 또한, 종래의 콘크리트 폼은, 양생 동안 배합물의 성능의 잠재적인 품질을 떨어뜨릴 수 있고 콘크리트 배합물의 최고 성능 잠재력을 얻는 데 필요한 중요 인자들을 더욱 제한할 수 있는 불균일한 열 소산이 발생하는 바람직하지 못한 절연성을 갖는다. 또한, 이러한 종래의 폼은, 에어 포켓, 공극, "벌레 구멍" 등을 드러내지 않는 것과 같이 콘크리트 혼합물 타설 상태 및 품질의 육안 검사를 허용하지 않으며, (비 주도 바람, 눈, 파편 등의) 외부 환경으로부터 혼합물 캐스트를 충분히 보호하지 못한다.
종래의 콘크리트 기초 및 다른 폼 기술은, 일반적으로 이러한 종래의 고정된 폼 내에 콘크리트를 주입 또는 펌핑하는 공정 중에 약 3%의 실패율(블로우아웃)(도 4 참조)을 갖는다는 점에 주목한다.
본 발명의 건설 시스템은, 크고 무거운 직선형 일회용 또는 재사용가능한 고정된 콘크리트 폼 등의 종래 기술의 한계사항 상당수를 제거한다.
종래 기술의 슬립포밍(slip-forming)
슬립포밍이라고 알려진 기술을 적용하는 것은 콘크리트 건설 산업에서 일반적으로 사용된다. 현장에서 고정된 폼(들)을 건설하는 것 대신에, 이동형 슬립폼을 사용할 수 있다. 종래의 콘크리트 슬립폼 시스템은, 통상적으로, 크고 건설할 벽의 완성된 또는 "설정된" 부분 상에서 지지되고, 벽이 진행됨에 따라 상측으로 이동하게 된다. 통상적으로, 슬립폼의 양측면은 배합물 주입 레벨에 가까운 벽을 가로질러 벽과 함께 묶이며, 각 면은, 매우 크고 무거운 길이방향으로 조정가능한 트러스에 의해 원하는 호로 고정된다.
종래 기술에서, 소정의 기계화 시스템은, 슬립포밍 콘크리트 건설기술, 예를 들어, 양생 시멘트 배합물이 레이아웃/구조물을 위한 층으로 도포되는 기술에 사용되어 왔다.
일례로, 이동형 슬립폼은 동력 차량의 프레임에 장착된다. 건설할 벽의 한 에지를 규정하는 가이드라인이 배치된다. 차량의 프레임은, 조작자에 의해 가이드라인과 수반적인 관계로 유지되는 전후방 정렬 로드(rod)를 포함한다. 이러한 대형 폼은, 느리고, 무겁고, 부피가 크며, 고정된 형상이므로, 열을 종종 저장(포획)하므로, 일반적으로 열 소산이 불량하다. 이러한 종래 기술의 시스템은, 더욱 균일한 열 소산 시스템을 포함 또는 사용하지 않으며, 외부 보강 컨테인먼트 "슬리브"를 사용하지도 않으며 외부 또는 내부 보강 메시 또는 네트도 사용 또는 개시하지 않아서, 슬립폼으로 프린팅될 혼합물의 범위를 제한하며, 또한 기초과 벽 등의 형상과 크기를 제한한다. 동력 차량(도시하지 않음)이 가이드 라인을 따라 전방으로 진행함에 따라, 반액체 콘크리트 배합물이 슬립폼 내에 연속적으로 주입된다. 콘크리트 배합물의 슬럼프와 구성 물질은, 형성된 콘크리트가 출력부 또는 슬립폼의 후행 에지로부터 나올 때 침전 배합물을 압밀(consolidation)하기 위해 슬립폼 내에 일반적으로 잠겨 있는 다수의 진동기를 종종 필요로 하도록 존재한다.
또한, 이러한 종래 기술의 슬립포밍이기는, 주로 수평 또는 거의 수평 타설로 한정된다.
또한, 전통적인 슬립포밍 시스템의 경우, 캐스트는, 특히 캐스트 벽의 필요한 직경을 타설하도록 슬립폼 표면의 높이와 직경의 조정과 관련하여 엄격한 직선 윤곽 제한을 갖고, 일반적으로 전체적으로 담백하고 거친 의관 및 기타 심미적 제한이 있는 표면을 남겨 둔다. 일단 슬립포밍된 벽이 최소 높이에 도달하면, 보강 철근 케이지가 통상적으로 더욱 크고 슬립포밍된 기초 또는 푸터(footer)와 함께 사용된다. 종래에는, 보강 케이지(아마처(armature))를 미리 건설해야 한다는 점에 주목한다.
종래에는, 종래 기술의 공지된 기계를 사용하여 슬립포밍 벽을 형성하는 경우, 측벽과 상부 벽이 균일하게 매끄러운 폼으로부터 나온다. 매끄러운 외관을 가진 양생된 배합물은, 일반적으로 대부분의 응용분야에서 시각적으로 매력적이지 못하므로, 클래딩과 같은 추가 표면 보정이 표면에 종종 추가된다. 종종, 벽은 얼룩이나 페인트로 착색되며, 또는 콘크리트가 양생된 후에 장식용 판이 벽에 적용될 수 있다. 이러한 표면 보정은 추가 시간과 재료를 소비하므로, 전체 건설 비용을 증가시킨다.
이는, 슬립폼 배치의 정확도가 크고 무겁고 고가의 장비를 필요로 하며 슬립포밍이기를 지속적으로 조정, 점검, 및 재조정하는 데 많은 시간과 인력이 필요한 사일로 또는 스택과 같은 곡면 콘크리트 구조물의 경우에 특히 그러하다. 이러한 모든 것은, 사일로 또는 스택이 상측 테이퍼로 형성(타설)되어야 하거나 단일 유형을 초과하는 유형의 콘크리트 혼합물을 필요로 하는 경우에 더 심각해진다.
따라서, 사실상 모든 종래 기술의 슬립폼은, 높이가 증가함에 따라 점점 가늘어지고 이에 따라 단면 또는 형상이 증가 또는 감소하는 구조물을 건설하는 데 부적합하다.
따라서, 종래의 슬립폼 시스템은, 무겁고, 느리고, 신뢰할 수 없고, 타설 형상이 제한되며, 쉽게 조정될 수 없고, 부정확하고 고가이며, 따라서 특히 단순한 형상이 아닌 임의의 구조물을 건설할 때 일반적으로 만족스럽지 않다.
또한, 다른 다이 또는 형틀과 현장에서 쉽고 빠르게 대체 가능한 고속으로 빠르게 대체 가능 프린팅 벽돌 성형 시스템의 분야에서는, 기초, 푸팅(footing), 창문 및 문 프레임, 벽과 지붕 등의 예로 한정되지 않는 슬립포밍계층별 연동 프린팅 시멘트질 또는 콘크리트 벽돌 구조물의 건설시 사용하도록 다양하고 상이한 프린팅 벽돌 구성과 크기를 맞춤화할 필요가 있고, 또한, 프린팅 벽돌 섹션의 규모를 따라 변하거나 반복될 수 있는 실질적으로 연속적인 패턴 또는 다양한 자국을 생성할 필요가 있다.
또한, 보강 콘크리트 건설 방법 및 장치의 분야에서는, 슬립폼이 벽을 프린팅하고 동시에 수직 측벽 부분의 표면과 벽(들), 또는 지붕, 기초, 푸팅 등의 경사진 스템 부분의 표면 모두에 있어서 바람직한 패턴 또는 적절한 자국을 생성할 필요가 있다.
본 발명의 전체 건축 스케일의 3D 콘크리트 슬립포밍 프린팅 시스템은, 2개 이상의 면에 (가요성 외부 보강 3차원 계층별 연동 벽돌 프린팅을 갖는) 동기화된 및/또는 동기화되지 않은 자동 벽돌 슬립폼 프린팅을 이용함으로써, 이러한 종래 기술의 한계사항 및 다른 많은 한계 사항을 극복한다. 종래 기술의 전체 스케일의 3D 건설 프린팅은, 일반적으로 수평 계층별 증착으로 한정되며, 또한 직선형 압축 벽(직선 수직)으로 한정된다. 본 발명은, 수직, 수평, 또는 그 내부에서의 다른 임의의 각도 도함수로 벽돌을 정확하게 자동으로 프린팅하는 능력을 포함한다.
본 발명의 전체 스케일 3D 슬립폼(온사이트 프린팅) 시스템은, 더욱 빠르고 더욱 정확한 보강 콘크리트 건설을 제공하며, 건축 설계 가능성을 상당히 확장하고, 슬립폼 압출 프린트헤드(들)의 회전 등에 의해 이전의 복잡한 보강 구조 콘크리트 건설 시스템을 간략화하여, 수평으로 및 수직으로 또는 필요시 연동 흐름 테이퍼링 벽의 온사이트 프린팅 등의 슬립폼(3차원 콘크리트 프린팅)을 가능하게 한다.
또한, 거의 대부분의 종래 기술의 3D 프린팅 시스템은, 골판지처럼 보이며 여러 개의 상당한 구조적 한계사항, 심미적 한계사항, 시간 및 노동 한계사항을 갖는 다중패스 건설에 한정된다. 본 발명은, 필요시 또는 바람직할 때 단일패스 또는 다중패스 건설을 사용하는 것을 포함한다.
본 발명의 전체 건축 스케일의 온사이트 또는 오프사이트 3D 구조적 보강 콘크리트 프린팅은, 비시멘트질 배합물을 비롯한 다른 특별 배합물을 포함하는, 일반적인 배합물 내지 초고성능 보강 콘크리트 혼합물에 걸친 더욱 다양한 시멘트 배합물을 사용하고, 또한, 다양한 배합물의 양생 환경을 최적화하고 이에 따라 양생 환경을 실시간으로 제어함으로써 이러한 배합물의 잠재적 특성을 최적화하는 한편 동시에 종래의 건설 비용으로 또는 이러한 비용 미만으로 더욱 뛰어나고, 강하고, 지속성 있는 구조물을 빠르게 건설하기 위한 구조적으로 보강된 프린팅 벽돌을 제조함으로써, 콘크리트 건설 산업을 상당히 개선한다.
곡선 구조물
또한, 종래 기술에서는, 복잡한 다중 곡선형 벽을 갖는 건설하는 것, 특히, 콘크리트 벽을 타설하도록 다수의 일시적 곡선형 콘크리트 폼을 사용하여 건설하는 것이 문제가 있으며 비용이 많이 든다.
보강 콘크리트와 같은 재료는 곡선 구조물로 성형될 수 있지만, 종래의 시스템은, 이러한 재료의 초기 유체 또는 플라스틱 상태에서 이러한 재료를 성형 및 지지하기 위해 고가의 개별 콘크리트 폼을 필요로 한다. 콘크리트 폼은, 일반적으로 목재로 건설되었기 때문에, 이러한 콘크리트 폼과 이에 따라 직선 콘크리트 구조물의 제조에 있어서 고유한 직선 형상을 유지하는 것이 더 간단하고 경제적이었다. 복잡한 곡선형 폼의 목재 폼을 조립하려면, 재료, 비용, 시간, 및 노력을 많이 소비해야 한다.
전통적으로, 건물은 목재, 벽돌, 블록 등을 사용하여 일반적으로 직사각형 구성으로 세워졌다. 이들은 단단한 재료이며 직선형 측면과 정사각형 모서리로 가장 쉽게 생산될 수 있으며, 이러한 재료로 제작된 구조물도 직사각형 구성의 동일한 직선형 측면과 정사각형 모서리를 가져야 한다. 종래의 목재 프레임 재료로 만들어진 구조물은, 일반적으로 상대적으로 에너지 효율이 낮고 높은 레벨의 유지보수를 필요로 하며, 따라서, 부서지기 쉽고, 곡선형의 기하학적 구조를 갖는 다른 보강 콘크리트 구조물보다 폭풍, 홍수, 지진, 및 화재로 인한 손상을 받기 쉽다.
당업계에서는, 아치, 돔, 및 둥근 천장과 같은 3차원 슬립폼 프린팅 구조물을 갖는 곡선 구조는, 구조적 완전성, 공기 순환, 심미성, 및 설계 유연성에서의 스트레스 변위 및 기타 수많은 공학적 이점을 제공하는 것으로 알려져 있다. 곡선형 벽으로 건설된 3차원 프린팅 구조물은, 일반적으로 지진, 강풍, 눈 하중 등에 대한 더욱 높은 잠재적 저항을 가지며, 또한, 에너지 효율이 더 높을 수 있다. 그러나, 이러한 완전한 3차원 전체 건축 스케일의 프린팅된 곡선형 구조물의 건설은, 이전에는 불필요하였거나 문제가 있었으며, 비용이 많이 들었다.
또한, Binishells, 측지 돔, 에어폼 구조물 등과 같이 전통적으로 사용되는 많은 종래 기술의 곡선 시스템은, 상당한 설계 한계 사항이 있으며, 종종 건설에 있어서 중요한 단계를 갖고, 종종 대형이면서 고가의 특수 장비를 필요로 한다. 또한, 시스템은 종종 좁고 특정한 시멘트 배합물 및 비용이 많이 드는 특수 제조된 성형 시스템을 필요로 한다.
종래 기술은, 단일패스 건설을 개시 또는 교시하지 않는 것처럼 시간 및 후처리 요건에 있어서 상당한 한계사항이 있는, 브랜치 테크놀로지(Branch Technology), 프리팹(Freefab), AI 빌드(AI Build), 및 메시-형틀(Mesh-Mould) 등의 맞춤형 형틀의 프리폼 3D 프린팅을 포함한다.
브랜치 테크놀로지의 WO2015065936A2 및 PCT/US2014/062514는, 이동형 압출기를 사용하여 개방 공간에서 구형화되어 맞춤형 콘크리트 형틀 등의 구조물과 기타 생산물의 "스캐폴딩" 또는 "골격"을 생성하는 압출물을 배치하는 것을 개시하지만 오프사이트에서 3D 벽의 다수의 섹션의 프린팅으로 한정되며, 또한, 폴리머 절연 포움 등의 충전 재료의 온사이트 후 충전(post filling)을 필요로 하며, 전통적인 재료에 의한 코팅 등의 추가 후 처리 및 완성을 위한 종래 기술과 함께 출하 및 온사이트 수동 설치를 필요로 하는 것을 개시한다. 이러한 골격화된 건설 시스템은, 보강 시멘트질 재료의 온사이트 슬립폼 프린팅을 개시 또는 교시하지 않으며, 외부 보강 슬리브의 사용 또는 혼합 특성과 특징을 최적화하기 위한 양생/타설 환경을 최적화하는 것도 개시하지 않으며, 종래 보강물과의 양립성을 개시 또는 교시하지 않는다.
3차원 프린팅
보강 콘크리트 구조물의 자동화된 구조 내에서, 하나의 신속한 자동화 건설 기술은 3D 프린팅이라고도 하는 적층 제조(ALM)이다. 대상을 생산하도록 재료를 제거하는 밀링과는 달리, ALM은, 각 층이 프린팅되어 이전 층의 위에 증착되게 하는, 일련의 재료 층들로부터 견고한 대상을 만든다. 그러나, 일부 새로운 개발에도 불구하고, 더욱 강력하고, 내구성이 있으며, 쉽고 빠르게 구현할 수 있고 현장에서 쉽게 조립 및 재구성할 수 있는 혁신적인 건설 시스템 및 재료가 이에 따라 필요하다.
전체 스케일 3D 프린팅과 같은 적층 제조 공정은, 많은 소형 물품(일반적으로 약 1 mm 내지 500 mm로 제한됨)의 제조에 대하여 제안되고 광범위하게 사용되었지만, 현재 형성하는 데 있어서 시간 소모적일 수 있고 노동 집약적일 수 있는, 완벽한 건물, 패널, 및 기타 전체 건축 스케일의 3D 프린팅 등의 대형 물품(BAAM
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대면적 적층 제조 및 대형 적층 제조)의 제조를 위해 이러한 공정을 사용할 때 어려움이 있었다. 또한, 3D 프린팅 공정으로 이전에 형성된 일부 물품에는, 최소 강도 요건을 갖는 응용분야 또는 건설 프로젝트에 적용가능한 관련된 건설 법규를 충족시키기 위한 요건을 갖는 응용분야에서 사용하기 위한 충분한 구조적 강도가 없었다.
또한, 종래 기술의 3D 프린팅 공정은, 일반적으로 대형 전체 건축 스케일 구조물의 온사이트 제조 또는 임의의 건축학적 규모로 클래딩 구성요소를 제조하는 데 적합하지 않다. 컴퓨터 수치 제어(CNC) 기계는 대형 대상에서 동작할 수 있지만, CNC 기계는 공작물의 기하학적 형상 및 재료를 심각하게 제한한다. 점차적으로, 고객들은, 대형 구조물, 예를 들어, 매우 복잡한 곡선 설계를 갖거나 복합 재료로 제조되는 대형 구조물을 건설하도록 더욱 복잡하고 어려운 것을 요구하고 있다. 따라서, 종래 기술에 공지되어 있는 자동화된 디지털 건설 기술 및 대량 건설 시스템의 근본적인 한계사항은, 이들 시스템이 위에서 요약한 한계사항에 따라 해결책을 제공할 수 있는 정도를 제한한다.
현대 개발 및 연구는, 상업용 및 개인 거주용 건물을 건설하기 위해 2004년부터 3차원 전체 건축 스케일 주택(구조) 프린팅 영역에서 공개적으로 진행되어왔다. 현재 대부분의 프린팅 시스템은, 대형 3차원 프린터(갠트리 시스템)를 사용하여 약 20시간의 "프린터" 시간 내에 건물을 완성할 수 있다고 한다.
3차원 전체 스케일 하우스(구조물) 프린팅 기술은, 과학, 설계, 건설, 및 커뮤니티를 연결한다. 전체 건축 스케일의 3차원 프린팅은, 속도, 정확성, 및 안전성을 크게 높이고 또한 건설 폐기물을 줄이고 전 세계적으로 문화적 기후적으로 맞춤화된 대량 주택 솔루션을 제공함으로써 건설 산업에 혁명을 가져올 수 있다. 또한, 전체 건축 스케일의 3D 프린팅은, 특히 빈곤 지역과 재해 피해가 있는 지역에서 저 비용의 지속가능하고 에너지 효율적인 주택을 신속하게 구축하는 데 중요한 역할을 할 것이며, 따라서 건설이 현재 급속히 확대되는 주택 수요를 충족시키지 못하고 있을 때에 사회적으로 큰 영향을 미친다.
값비싸고 노동 집약적이며 위험한 작업이 크게 줄고, 맞춤 설계된 집과 구조물에 더욱 경제적으로 접근할 수 있게 된다. 또한, 건설 폐기물의 처리는 건설업계에서 상당한 비용이 들지만, 3D 프린팅에서는 각 프로젝트에 필요한 건축 자재만 생산된다. 또 다른 이점은, 3D 프린터 '잉크'가, 다음의 예로 한정되지 않는 재활용 플라스틱 폐기물, 다른 시멘트질 재료, 토착 점토, 및 기타 다양한 건축 자재와 같은 다양한 물질로 만들어질 수 있다는 점이다. 현장에서 슬립폼 프린팅을 하는 경우, 먼지 및 소음 레벨과 같이 자재 운반 비용과 CO2 배출량이 크게 감소된다. 더 중요한 것은, 이들 구조물이 설계되는 방식이 심미적 재료 사용, 및 지속가능성, 에너지 효율, 및 강도 구축에 상당한 이점을 제공한다는 점이다.
적층 제조는, 건축 설계자가 미묘하고 복잡한 기하학적 건축 형상을 실제 세계에 프린팅하기 전에 이러한 형상을 CAD로 탐색할 수 있게 한다. 본 발명은, 건축가 및 엔지니어가 다수의 복잡한 조립체를 단일 구조물로 대체할 수 있게 한다. 이전에는 사용할 수 없었던 다양한 적층 제조 건설 시스템 및 재료를 제공함으로써, 더욱 빠른 건설 시간, 복잡한 유기적 형상, 및 더욱 강력하고 지속가능한 구조물을 가능하게 한다.
건설 업계에서 이러한 새로운 기술의 발전을 이끌어내는 또 다른 주요 인자는, '스마트 도시'를 향한 추세인 빠르게 생산되는 주택에 대한 수요의 폭발적 증가이며, 정부 계약 커뮤니티는 전체 건축 스케일 3D 프린팅을 빠르게 채택하고 있다. 이러한 점에서, 3D 프린팅은 마천루와 메가시티가 건설되는 방식을 세계적으로 재구성하는 잠재력이 있다. 적층 제조는, 자동화된 건설 제조에 혁명을 일으킬 수 있고 많은 정부 계약 및 기타 산업을 변화시킬 수 있다.
매우 큰 프로그래밍가능 갠트리와 같은 자동 또는 반자동 건축 시스템을 사용함으로써 보강 콘크리트 구조물의 건설을 자동화하려는 전체적인 상 또는 개념은, 공지되어 있고, 다수의 종래 기술 특허의 주제이다.
3차원(3D) 프린팅(적층 제조 또는 빠른 프로토타이핑이라고도 함)는, 계층 단위로 재료를 제조함으로써 3차원 대상을 생산할 수 있다. 하나의 공통 3D 프린터는, 프린트헤드 압출 재료를 사용하고 인쇄면에 대하여 3개의 데카르트 축(x, y, z)으로 이동할 수 있다. 컴퓨터의 제어 하에, 프린트헤드(노즐)는, 인쇄면 위의 일련의 위치를 통해 이동하고, 각 위치에서 소량의 재료를 증착하여 그 위치에서 프린팅된 대상의 일부를 형성한다. 기본 계층이 프린팅이면 상에 직접 프린팅된 후, 프린트헤드는, 연속적으로 상승(z축)되어 기본 계층의 상부에 추가 계층을 프린팅한 다음 전체 대상이 프린팅될 때까지 각각의 연속 계층을 프린팅한다.
Enrico Dini의 WO 2011021080 A2는, 계층별 결속제 분사 프린팅 시스템을 사용하여 모래를 해수 및 마그네슘계 결속제를 결합하여 돌과 같은 대상을 생성하는 대형 3차원 프린터를 개시한다.
D 형상 3D 프린터는, 현재 6 m × 6 m 정사각형 알루미늄 프레임에 놓이며, 프린팅 공정 동안 4개의 수직 빔을 따라 상측으로 이동하는 베이스 및 300개의 노즐이 있는 프린터헤드로 이루어진다.
프린팅할 대상의 3D 모델은 CAD에서 생성된다. 프린팅 공정은, 고체 산화마그네슘(MgO)과 혼합된 5 내지 10 mm 두께의 모래 계층이 프린터헤드에 의해 프레임에 의해 둘러싸인 영역에 골고루 분포될 때 시작된다. 헤드는, 베이스를 가로질러 이동하고, 사암 재료를 형성하도록 반응하는 마그네슘 육수화물을 포함하는 결속액을 증착시킨다. 재료가 완전히 경화되는 데 약 24시간이 걸린다. D-형상 다중패스 시스템은, 단일 계층의 프린팅을 마감하도록 4회의 전방 및 후방 스트로크를 취한다. 최종 구조물은 모래로부터 압출되어야 한다. 수작업으로 삽을 사용하여 잉여 모래를 제거하여 최종 제품을 드러낸다. D-형상의 구조물은 상대적으로 높은 인장 저항성을 갖고 철근 보강을 필요로 하지 않는다. 전체 건설 공정은, 포틀랜드 시멘트를 사용하는 전통적인 방법으로 동일한 구조물을 구축하는 데 소요되는 비용의 1/3 내지 1/2과 시간의 1/4을 소요하는 것으로 보고되었다. 이 특허 문헌은 외부 성형가능한 보강 슬리브를 사용하는 것을 개시 또는 교시하지 않는다. 이 특허 문헌은, 전체 건축 스케일 보강된 표준화 또는 대형 벽돌을 프린팅하는 방법을 개시 또는 교시하지 않으며, 외부 보강 연동 계층별 키홈(들)을 갖지만 이에 한정되지 않는 것 등의 다양한 맞춤화된 연동 벽돌 형상과 구성을 프린팅하도록 다양하고 상이하며 확장가능하고 빠르게 대체 가능한 또는 맞춤형 다이 또는 형틀을 사용하는 슬립폼 프린터의 사용도 개시 또는 교시하지 않는다. 또한, 이 특허 문헌은, 구조물 내의 전기 서비스, 관, 및 배관, 도관, 문, 창문, 가구, 및 마감재 등의 일반적인 건물의 건설 공정의 주요 요소를 양립가능하게 설치하거나 기초 또는 지붕을 건설하는 방법 또는 건설 현장에서 마지막 순간에 변경을 행하는 능력을 개시 또는 시사하지 않는다.
Liao Xuan Mao 등에 의한 중국 출원번호 CN 103,786,235 A는, 타워 크레인, 재료 적층 시스템, 제어 시스템, 조종 시스템, 재료 유도 관, 및 프린팅 시스템을 사용하는 타워형 3D 프린터를 개시한다. 개시된 이 문헌은, 카테터, 레이저, 및 온도 제어 헤드에 의존한다. 개시된 이 문헌은, 많은 엔티티로 조직화될 수 있는 소형 부품의 제조로 한정된다. 콘크리트계 화학 용액을 사용하는 것은 개시하지 않는다. 이 특허 문헌은, 외부 보강 슬리브를 사용하는 것을 개시 또는 교시하지 않는다. 이 특허 문헌은, 전체 건축 스케일 보강된 표준화 또는 대형 벽돌을 프린팅하는 방법을 개시 또는 교시하지 않으며, 외부 보강 연동 계층별 키홈(들)을 갖지만 이에 한정되지 않는 것 등의 다양한 맞춤화된 연동 벽돌 형상과 구성을 프린팅하도록 다양하고 상이하며 확장가능하고 빠르게 대체 가능한 또는 맞춤형 다이 또는 형틀을 사용하는 슬립폼 프린터의 사용도 개시 또는 교시하지 않는다. 또한, 이 특허 문헌은, 구조물 내의 전기 서비스, 관, 및 배관, 도관, 문, 창문, 가구, 및 마감재 등의 일반적인 건물의 건설 공정의 주요 요소를 양립가능하게 설치하거나 기초 또는 지붕을 건설하는 방법 또는 건설 현장에서 마지막 순간에 변경을 행하는 능력을 개시 또는 시사하지 않는다.
Austin 등에 의한 미국 특허 출원번호 US 2014/0,252,668은, 시멘트질 재료를 봉쇄하기 위한 저장소를 갖는, 시멘트질 재료를 사용하여 다층 건설 방법을 수행하는 장치를 개시하며, 저장소는, 전달 노즐이 있는 프린트헤드에 연결되고, 전달 노즐은 노즐을 소정의 경로를 따라 인덱싱하도록 로봇 아암 조립체에 의해 이동할 수 있고, 노즐로부터 재료를 압출하도록 저장소로부터 노즐로의 시멘트질 재료의 흐름은 노즐의 인덱싱과 함께 제어되고, 예를 들어, 지지 재료, 촉진제, 및 프린트헤드로부터 증착되는 연골 재료가 있다. 이 특허 문헌은, 전체 건축 스케일 보강된 표준화 또는 대형 벽돌을 프린팅하는 방법 또는 외부 보강 슬리브의 사용을 개시 또는 교시하지 않으며, 외부 보강 연동 계층별 키홈(들)을 갖지만 이에 한정되지 않는 것 등의 다양한 맞춤화된 연동 벽돌 형상과 구성을 프린팅하도록 다양하고 상이하며 확장가능하고 빠르게 대체 가능한 또는 맞춤형 다이 또는 형틀을 사용하는 슬립폼 프린터의 사용도 개시 또는 교시하지 않는다. 또한, 이 특허 문헌은, 구조물 내의 전기 서비스, 관, 및 배관, 도관, 문, 창문, 가구, 및 마감재 등의 일반적인 건물의 건설 공정의 주요 요소를 양립가능하게 설치하거나 기초 또는 지붕을 건설하는 방법 또는 건설 현장에서 마지막 순간에 변경을 행하는 능력 또는 추가 동작 및/또는 운반가능 플랫폼을 갖추는 것을 개시 또는 시사하지 않는다.
Zhang Yuan Ming, 등에 의한 중국 특허 CN 204136193은, 고체 프리폼 제조 기계의 프린팅 기반 콘크리트 석고 형틀 세라믹 슬러리를 개시한다. 프린터 시스템은, 형틀의 프린팅 장치 라인, 충전물, 슬러리 공급 프린팅 장치, 및 다차원 자유도 로봇 아암 이동 기구를 포함한다. 라인 프린팅 수단은 형틀 본체 및 형틀 지지부를 프린팅하기 위한 것이다. 슬러리 공급 충전 장치는, 초음파 슬러리 노즐 래핑, 진공 필터, 슬러리, 슬러리 바이패스 장치, 슬러리 압력 펌프, 및 교반기를 포함한다. 형틀이 없는 프린터, 저가, 생산 속도를 이용하여 다양한 조각상, 세라믹 구조 팬, 및 복잡한 예술 구조물을 맞춤화할 수 있다. 이 특허 문헌은 외부 보강 슬리브의 사용을 개시 또는 교시하지 않는다. 이 특허 문헌은, 전체 건축 스케일 보강된 벽돌을 프린팅하는 방법을 개시 또는 교시하지 않으며, 외부 보강 연동 계층별 키홈(들)을 갖지만 이에 한정되지 않는 것 등의 다양한 맞춤화된 연동 벽돌 형상과 구성을 프린팅하도록 다양하고 상이하며 확장가능하고 빠르게 대체 가능한 또는 맞춤형 다이 또는 형틀을 사용하는 슬립폼 프린터의 사용도 개시 또는 교시하지 않는다. 또한, 이 특허 문헌은, 구조물 내의 전기 서비스, 관, 및 배관, 도관, 문, 창문, 가구, 및 마감재 등의 일반적인 건물의 건설 공정의 주요 요소를 양립가능하게 설치하거나 기초 또는 지붕을 건설하는 방법 또는 건설 현장에서 마지막 순간에 변경을 행하는 능력을 개시 또는 시사하지 않는다.
Wang Meihua 등에 의한 중국 특허 CN 204054670은, 건물을 위한 극좌표 위치설정을 실현할 수 있는 3D 프린팅 장치를 제공하는 유틸리티 모델을 개시한다. 원형 추적 보는, 복수의 지지부에 의해 기둥 상에 수평으로 건설되며, 원형 추적 보의 원의 중심을 통과하는 프린트헤드 대들보를 사용하고, 프린트헤드 대들보의 양측 단부는 원형 추적 보와 각각 미끄럼 연결되고, 프린트헤드 대들보는 원형 추적 보가 원형 추적 보의 원의 중심 주위에 위치설정되어 있는 평면에서 회전하고, 프린트헤드 막대는 원형 추적 보에 대하여 상호 수직이며, 프린트헤드 막대의 일 단부는 프린트헤드 대들보와 미끄럼 연결되고, 프라이밍 헤드는 프라이밍 헤드를 구동하여 상하로 이동시키도록 연장될 수 있는 프렌트헤드 막대의 타 단부에 배치되고, 프린트헤드는 프린트헤드 막대와 함께 프린트헤드 대들보를 따라 선형 이동할 수 있다. 3D 프린팅 장치를 사용함으로써, 프린트헤드는, 극좌표 시스템의 형태로 위치설정될 수 있고, 건물에 대한 직사각형 좌표계에 기초하는 3D 프린팅 장치와 비교될 수 있다. 이 특허 문헌은 아암이 원통형 좌표계를 사용하여 지반에 평행한 한 평면에서 이동하는 것을 개시 또는 교시하지 않는다. 이 특허 문헌은 외부 보강 슬리브의 사용을 개시 또는 교시하지 않는다. 이 특허 문헌은, 전체 건축 스케일 보강된 표준화된 또는 대형 벽돌을 프린팅하는 방법을 개시 또는 교시하지 않으며, 외부 보강 연동 계층별 키홈(들)을 갖지만 이에 한정되지 않는 것 등의 다양한 맞춤화된 연동 벽돌 형상과 구성을 프린팅하도록 다양하고 상이하며 확장가능하고 빠르게 대체 가능한 또는 맞춤형 다이 또는 형틀을 사용하는 슬립폼 프린터의 사용도 개시 또는 교시하지 않는다. 또한, 이 특허 문헌은, 구조물 내의 전기 서비스, 관, 및 배관, 도관, 문, 창문, 가구, 및 마감재 등의 일반적인 건물의 건설 공정의 주요 요소를 양립가능하게 설치하거나 기초 또는 지붕을 건설하는 방법 또는 건설 현장에서 마지막 순간에 변경을 행하는 능력을 개시 또는 시사하지 않는다. 이 특허 문헌은, 6 자유도 자동화 로봇 아암을 사용하는 추가 각도에서 프린팅을 개시하지 않는다.
일례로, 미국 특허 8,644,964는, 하부주행체에 회동가능하게 장착된 상부 프레임을 포함하는 굴착기를 기술하고 있다. 굴착기는, 또한, 캡에 인접한 상부 프레임으로부터 연장되는 큰 붐(boom)을 포함한다. 붐은 한 쌍의 붐 실린더의 기동에 의해 수직 아크를 중심으로 회전가능하다. 디퍼 스틱 또는 아암은 붐의 일 단부에 회전가능하게 장착되고, 그 위치는 실린더에 의해 제어된다. 디퍼 스틱 또는 아암은, 실린더에 의해 아암에 대해 회동가능한 프린트헤드의 형태로 엔드 이펙터에 장착된다. 이 방법은 건설된 모든 구조물의 높이를 결합된 붐과 디퍼 스틱의 도달 거리로 제한한다. 또한 프린트헤드가 이동할 때마다, 기계의 회전 조절 및 디퍼 스틱 각도의 조절과 함께 붐 각도를 조절해야 한다. 이 특허 문헌은 외부 보강 슬리브의 사용을 개시 또는 교시하지 않는다. 이 특허 문헌은, 전체 건축 스케일 보강된 표준화된 또는 대형 벽돌을 프린팅하는 방법을 개시 또는 교시하지 않으며, 외부 보강 연동 계층별 키홈(들)을 갖지만 이에 한정되지 않는 것 등의 다양한 맞춤화된 연동 벽돌 형상과 구성을 프린팅하도록 다양하고 상이하며 확장가능하고 빠르게 대체 가능한 또는 맞춤형 다이 또는 형틀을 사용하는 슬립폼 프린터의 사용도 개시 또는 교시하지 않는다. 또한, 이 특허 문헌은, 구조물 내의 전기 서비스, 관, 및 배관, 도관, 문, 창문, 가구, 및 마감재 등의 일반적인 건물의 건설 공정의 주요 요소를 양립가능하게 설치하거나 기초 또는 지붕을 건설하는 방법 또는 건설 현장에서 마지막 순간에 변경을 행하는 능력을 개시 또는 시사하지 않는다.
DE20 2004 006 662 U1은, 적어도 2개의 이전 루프에 의해 함께 편직된 상이한 크기를 갖는 루프를 포함하는 3차원 성형된 와이어 섬유를 개시한다. 개별 와이어들은, 사전 결정된 현장에서의 교차점 또는 접점에서 함께 기계적으로 고정된다.
WO 2003029573 A1은, 콘크리트 바닥과 같은 보강 콘크리트 구조물용 중공 형틀을 개시하고 있다. 형틀은 원형, 정사각형, 사다리꼴, 또는 다른 형상을 갖는 중공 튜브를 포함한다. 중공 튜브의 내부에는 축에 수직인 방향으로 횡방향 보강 리브가 고정된다. 횡방향 보강 리브의 양 측면 상에 형성된 보강 바는 중공 튜브를 넘어 연장될 수 있다. 보강 바는 보강 바를 형성하도록 튜브의 외부로 연장된다.
EP 1321602 A1은 콘크리트 구조물을 형성하기 위한 형틀 장치를 개시한다. 형틀 장치는, 적어도 하나의 형틀 셔터-패널, 및 셔터 패널에 대해 이동가능하게 장착된 부트와 같은 형성 요소를 포함한다. 형성 요소는 아암에 의해 지지되고, 이러한 아암은 셔터 패널의 상부 에지에 제거가능하게 부착된 클램프에 의해 지지된다.
US 20160207220 A1은, 3차원 구조물을 제조하는 방법을 개시하며, 이 방법은, 메시 형틀의 적어도 2개의 대향하는 부분에 의해 결합되는 캐비티가 형성되도록 메시 형틀 요소를 제공하는 단계; 메시 형성된 캐비티 내에 재료를 증착하는 단계; 및 재료가 경화될 수 있게 하는 단계를 포함하고, 메시 형틀 요소의 적어도 2개의 대향하는 메시 형성된 부분의 간격은, 경화된 재료의 적어도 2개의 면이 메시 형성된 형틀 요소의 2개의 대향하는 부분에 의해 형성되는 각 형상을 실질적으로 취하게끔 증착 재료의 정수압에 맞도록 또는 그 반대로 이루어진다. 이 방법은, 복수의 메시 프레임 요소를 포함하는 메시 형틀 형성 구조물을 제공하는 단계, 메시 형성 형틀 요소의 각 캐비티에 콘크리트 재료를 증착하는 단계, 및 콘크리트 재료가 경화될 수 있게 하는 단계를 포함한다. 이 특허 문헌은, 보강된 표준화된 또는 대형 벽돌을 프린팅하는 방법을 개시 또는 교시하지 않으며, 외부 보강 연동 계층별 키홈(들)을 갖지만 이에 한정되지 않는 것 등의 다양한 맞춤화된 연동 벽돌 형상과 구성을 프린팅하도록 다양하고 상이하며 확장가능하고 빠르게 대체 가능한 또는 맞춤형 다이 또는 형틀을 사용하는 것 또는 슬립폼 프린터의 사용도 개시 또는 교시하지 않는다. 또한, 이 특허 문헌은, 구조물 내의 전기 서비스, 관, 및 배관, 도관, 문, 창문, 가구, 및 마감재 등의 일반적인 건물의 건설 공정의 주요 요소를 양립가능하게 설치하거나 기초 또는 지붕을 건설하는 방법 또는 건설 현장에서 마지막 순간에 변경을 행하는 능력을 개시 또는 시사하지 않는다.
WO 2015065936 A2는, 프리폼 방법, 적층 제조 장비, 공정, 및 주거용, 상업용, 및 기타 건물을 비롯한 제품을 개시한다. 이동가능한 압출기는, 건물 및 기타 제품의 "스캐폴딩" 또는 "골격"을 생성하도록 개방 공간에서 고형화되는 압출물을 배치한다. 세장형 압출 요소들은, 셀룰러 구조물을 형성하도록 기타 수단에 의해 서로 퓨즈 연결 또는 연결된다. 동시에 또는 그 후에 폴리머 절연 포움 등의 충전 재료가 셀룰러 구조물 내에 배치되어, 원하는 강도, 강성, 절연성, 장벽, 또는 기타 특성에 기여할 수 있다. 마감재를 또한 적용할 수 있다. 이 특허 문헌은, 전체 건축 스케일 보강된 표준화된 또는 대형 벽돌을 프린팅하는 방법을 개시 또는 교시하지 않으며, 외부 보강 연동 계층별 키홈(들)을 갖지만 이에 한정되지 않는 것 등의 다양한 맞춤화된 연동 벽돌 형상과 구성을 프린팅하도록 다양하고 상이하며 확장가능하고 빠르게 대체 가능한 또는 맞춤형 다이 또는 형틀을 사용하는 슬립폼 프린터의 사용도 개시 또는 교시하지 않는다. 또한, 이 특허 문헌은, 구조물 내의 전기 서비스, 관, 및 배관, 도관, 문, 창문, 가구, 및 마감재 등의 일반적인 건물의 건설 공정의 주요 요소를 양립가능하게 설치하거나 기초 또는 지붕을 건설하는 방법 또는 건설 현장에서 마지막 순간에 변경을 행하는 능력을 개시 또는 시사하지 않는다.
WO 2015065936 A2는, 오프사이트 3D 프린팅을 제공하고 건물 벽에 대한 매트릭스를 조립한다. 이어서, 이러한 오프사이트 프린팅된 3D 격자는 내부 벽으로서 기능하는 구조물의 부분에서 종래의 건축재로 채워질 수 있으며, 일반적으로 종래 기술의 건설 관행에서 흔히 일어나며 통상적으로 건식 벽체로 코팅되듯이 절연 포움이 분사된다. 건물 외부측에는, 벽돌, 치장 벽토, 또는 다른 전통적인 재료 등의 외부 요소가 추가되기 전에 콘크리트가 적용된다. 또한, 구조물에 대한 운반과 현장 조립을 필요로 하고 오프사이트 생산 시설과 운반을 필요로 하는 대량 맞춤화된 "부품"들의 건설을 비롯하여, 각각의 개별 벽 패널을 조립하고 이어서 콘크리트로 수작업 코팅하고 건물의 폼 내에 절연하기 위한 추가 수작업도 필요하다.
US 20140252668 A1은, 시멘트질 재료를 봉쇄하기 위한 저장소를 갖는, 시멘트질 재료를 사용하여 다층 건설 방법을 수행하는 장치를 개시한다. 저장소는, 전달 노즐이 있는 프린트헤드에 결합된다. 전달 노즐은 노즐을 소정의 경로를 따라 인덱싱하도록 로봇 아암 조립체에 의해 이동할 수 있다. 노즐로부터 재료를 압출하도록 저장소로부터 노즐로의 시멘트질 재료의 흐름은 노즐의 인덱싱과 함께 제어된다. 지지 재료, 촉진제, 및 프린트헤드로부터 증착되는 연골 재료가 또한 프린트헤드로부터 증착될 수 있다. 이 특허 문헌은, 보강된 표준화 또는 대형 벽돌을 프린팅하는 방법 또는 외부 보강 슬리브의 사용을 개시 또는 교시하지 않으며, 외부 보강 연동 계층별 키홈(들)을 갖지만 이에 한정되지 않는 것 등의 다양한 맞춤화된 연동 벽돌 형상과 구성을 생성하도록 동일한 또는 다양하고 상이하며 확장가능하고 빠르게 대체 가능한 또는 맞춤형 다이 또는 형틀을 사용하는 것 또는 슬립폼 프린터의 사용도 개시 또는 교시하지 않는다. 또한, 이 특허 문헌은, 구조물 내의 전기 서비스, 관, 및 배관, 도관, 문, 창문, 가구, 및 마감재 등의 일반적인 건물의 건설 공정의 주요 요소를 양립가능하게 설치하거나 기초 또는 지붕을 건설하는 방법 또는 건설 현장에서 마지막 순간에 변경을 행하는 능력 또는 추가 동작 및/또는 운반가능 플랫폼을 갖추는 것을 개시 또는 시사하지 않는다.
본 발명은, 3차원 구조물을 건설하도록 이전에는 이용할 수 없었던 형상 형성 메시 형틀 요소를 비롯하여 온사이트 및 오프사이트 전체 건축 스케일의 3차원 프린팅 구조물을 건설하기 위한 개선된 시스템을 제공하고자 한다.
종래 기술의 추가 특허 문헌은, 공지된 자동화된 또는 로봇 미리 제조된 벽돌 위치설정 및 배치 시스템의 다양한 양태를 나타낸다. 일부 문헌은 노즐 압출 기구의 특정 구조에 중점을 둔다. 다른 문헌은, 구조물이 수동으로 조립되는 위치로 운반될 필요가 있는 공장 환경에서 오프사이트 계층별 벽 적층 기저부를 건설할 때 구조물의 압출에 관한 것이다.
3D 주택 프린팅 기술 개발의 개념은, Behrokh Khoshnevis의 윤곽 크래프팅 시스템과 같이 약 20년의 역사를 가지고 있다.
윤곽 크래프팅
Khoshnevis에 의한 EP 2610,417은 압출 노즐과 로봇 아암을 사용하는 자동화된 건설 장치를 개시한다. 장치는, 출구를 통해 재료를 압출하도록 구성된 노즐 조립체; 및 노즐 조립체에 결합된 제어가능한 로봇 아암을 구비하고, 로봇 아암은, 일 단부에서 요소를 픽업하고 그 요소를 압출된 재료에 대하여 원하는 위치에 증착하도록 구성된 그리퍼를 갖는다.
일례로, Behrokh Khoshnevis의 2007년 윤곽 크래프팅 시스템((미국 특허번호 7,641,461, 급속 자동화 제조 기술(CRAFT)을 위한 USC 센터, 도 6 참조)은, 매우 큰 로봇 갠트리 시스템으로부터의 오버헤드 건설 동작을 이용하는 종래 기술의 로봇 3D 주택 프린팅 콘크리트 건설 방안의 일례이다. 본 발명의 방법과 장치는, 유도 레일을 갖는 크고 무거운 오버헤드 직선형 갠트리 시스템을 사용하고 따라서 기존의 현장 장애물을 보상할 수 없는 종래 기술인 Khoshnevis의 미국 특허번호 7,641,461과는 별개의 것이며 구별된다.
프로토타입 3D 주택 프린터는 하루만에 집 전체를 지을 수 있는 능력이 있다고 주장하지만, 이러한 주장은 대형 멀티-톤 로봇 캔트리 시스템(도 6 참조)을 운반, 조립, 또는 분해하는 데 걸리는 시간을 포함하지 않는다는 점에 주목하는 것이 중요하다. 이 갠트리는, 크레인을 사용하여 현장에서 조립되어야 하며, 크레인과 같은 2개의 아암 및 대략 둥근 압출 노즐을 갖는 크고 부피가 큰 시멘트 프린트헤드를 반송하는 큰 대들보를 구비하며, 전체 프린팅 기계가 큰 트랙들의 세트를 따라 미끄러지며, 현장에서 조립하는 데 약 일주일이 걸릴 것으로 예상되며, 분해하는 데 상당한 시간과 복잡성(크레인이 필요함)이 걸리고, 따라서, 초기 구입 비용이 매우 많고 비효율적인 규모의 경제를 갖는다. 일단 조립되면, 현장 견적에 따르면, 시스템은 약 20초에 1제곱피트의 벽을 생산할 수 있으며, 이는 18시간 또는 19시간 내에 약 2,500 제곱피트를 건설한다는 것으로서, 약 4명의 인력이 필요하다는 것을 나타낸다.
Khoshnevis의 대형 갠트리의 고 비용, 운반의 어려움, 건설 현장에서의 시간 소모적인 조립 및 해체로 인해, 갠트리 시스템의 기간과 규모가 건설될 구조물보다 크고, 또한, 구조적 부재의 굴곡을 방지하도록 충분한 알루미늄, 강철, 복합 재료 등의 사용을 필요로 하고 이에 따라 유도 부재의 중량 추가를 초래한다는 점에 주목한다.
또한, 긴 외부 갠트리 브리지의 강성을 유지하는 것은, X축 방향의 가속 및 감속에(예를 들어, 프린팅 벽의 시작과 끝에서) 특히 중요하며, 이 방법은, 현재 심미적으로 바람직하지 않은 거친 마감을 생성하며, 건설 현장에서 쉽게 조절될 수 없다.
또한, 현장을 거의 완전히 수평 레벨 유지해야 하는 등 광범위한 현장 준비 작업, 및 Khoshnevis 시스템에서 필요한 대형 중장비의 운반 및 설치로 인해, 외진 지역에서 건설하기가 어렵거나 불가능할 수 있다.
또한, 3차원 공간에서 큰 부피로 이동하는 대형 갠트리 시스템에 대한 재료 전달은 구현하기 어렵다는 것이 증명되었다. 또한, 노즐의 국부적인 운동(회전 및 편향)이 주어진 경우 원형 분배 노즐에 시멘트질 재료를 전달하는 것은, 케이블 미끄럼과 같은 심각한 문제를 일으킬 수 있으며, 또한 매우 바람직하지 못한 냉간 접합 계면을 극복하기 위해서는 매우 좁고 특정한 콘크리트 배합물 및 매우 좁은 타설(프린팅) 온도 및 습도 범위를 필요로 하며, 일반적인 또는 높은 기타 성능 또는 특수 시멘트 배합물을 허용하지 않는다.
현장에서, 이것은 또한 윤곽 크래프팅 시스템이 임시 또는 비상 구조물을 건설하는 것을 부적합하게 한다. 비교를 위해, 본 발명의 보강 콘크리트 건설 시스템 중 하나는, 무게가 약 300파운드이고 Khoshnevis 대형 및 다중 톤 갠트리 시스템에서와 같이 며칠 대신 현장에서 조립하는 데 약 30분이 걸린다.
본 발명의 목적은, 건설 구성요소의 중량을 포함하는 전체적인 치수를 상당히 감소시키는 것을 비롯한 종래 기술의 현장 건설 제한사항을 제거하는 것이다.
또한, Khoshnevis의 종래 기술의 갠트리 시스템은, 대략 둥근 전달 노즐을 갖고 시멘트 혼합 타설 재료의 운반을 위한 세 방향의 운동만을 제공한다. 그러나, 시멘트 배합물 전달 노즐이 다양한 기하학적 기능부(예를 들어, 모서리, 계단, 곡선 등과 같은 작은 반경)를 프린팅하는 것은 매우 문제있거나 심지어 불가능하다.
추가 운동 방향 및 '프린팅'에 대한 기술 내에서의 필요성이 존재한다. 윤곽 크래프팅 및 다른 많은 종래 기술 시스템은, 직선 압축(직선 수직) 벽(들) 계층별 구조로 제한되며, 연동 키홈을 갖는 외부 보강된 슬립폼 성형 벽돌을 사용하는 것을 개시 또는 교시하지 않는다.
또한, Khoshnevis의 시스템은, 현재 공장 환경에서도 미끄러짐(흘림) 없이 냉간 접합 타설만 가능하다.
또한, Khoshnevis의 윤곽 크래프팅은, 과도한 운동 및 제한된 배치가 쉽고, 특히 바람이 부는 상태에서 토크가 발생하기 쉽고, 또한, 긴 시멘트 공급 호스 및 오버헤드로부터 또는 외부로부터 내부로만 (극히 비효율적으로) 프린팅을 필요로 하며, 나무, 전력선, 또는 다른 임의의 공통으로 발생하는 현장 장애물이 없는 평평한 로트 또는 현장(위치)에서만 인쇄(건설)를 행할 수 있다. Khoshnevis의 건설 시스템은, 이러한 제한사항 및 기타 중요한 제한사항 외에도, 기초 또는 지붕의 건설을 개시 또는 교시하지 않으며, 단순하고 평평한 벽을 갖는 제한된 기하학적 구조물(일반 구조물)만을 건설할 수 있고 복잡한 형상의 구조물을 프린팅할 수는 없다. Khoshnevis 시스템의 다른 제한사항은 다양한 표준 또는 점진적 보강을 허용하지 않으며, 이러한 시스템의 개시된 콘크리트 배합물은, 특히 작은 반경 및/또는 복잡한 곡선이 있는 대략 둥근 노즐로 프린팅을 행하는 경우 구조적으로 보강된 콘크리트 또는 종래의 보강 바, 막대, 또는 케이블, 또는 마이크로 보강물을 사용하는 것을 개시하지 않는다.
또한, 이러한 종래 기술의 장치(도 6 참조)는, 시멘트 배합물 및 실제 펌핑 속도의 차로 인해 발생하는 불일치를 충분히 보상하지 못하고, 건설 공정 중에 특히 바람이 불거나 궂은 날씨에서의 건설시 임의의 최종 수간의 현장 프린팅 변경을 쉽게 보상할 수 없으며, 또한 벽 형상, 두께, 및 높이의 좁은 범위로 제한되고, 거친 접합부가 있는 거친 벽 표면을 '프린팅'하는 데 더욱 제한되고, 기존의 구조물을 리모델링하거나 개조하는 데 일반적으로 비실용적이다. 윤곽 크래프팅은, 하나 이상의 면에 대하여 미리 설계된 강화 제어 방법 또는 장치를 갖고서 유연하고 성형가능한 외부 또는 내부 보강 컨테인먼트 슬리브를 사용하는 것을 개시 또는 교시하지 않는다.
이러한 종래 기술은, 매우 반반한(평평한) 개방형 사막 지형과 같은 대량 상업 기준의 비용면에서 효과적일 수 있으며, 또는 정확한 현장 그레이딩을 필요로 하는 이러한 프린팅 시스템과 사실상 동일한 설계를 건설할 때에만 실용적일 수 있고, 예를 들어 기초를 건설할 때 임의의 현장 지반 불규칙성을 자동 보상하는 것을 교시 또는 개시하지 않으며, 직선 압축 구조물(수직 평평 벽)만을 프린팅할 수 있고 특별화된 시멘트 배합물을 필요로 한다.
본 발명과는 대조적으로, 윤곽 크래프팅, D-형상, Specavia, IAAC, Winsun, BetAbram, Wasp, Qingdao와 같은 종래의 외부 오버헤드 갠트리 기술은, 외부 구조적 보강 성형가능 컨테인먼트 슬리브를 이용한 프린팅, 연동 키홈을 구비하는 것, "벽돌" 다이 또는 몰드의 상이한 스케일을 갖는 것, "벽돌"을 특정하게 연동하는 것, 당업계에서 필요한 바와 같이 특정 배합 프린팅 재료 배합물 양생 특성을 조절하기 위한 미리 설계된 애퍼처가 있는 대체 가능한 프린팅 형틀 및/또는 외부 보강 컨테인먼트 슬리브를 갖는 것을 개시 또는 교시하지 않는다.
Khoshnevis는, 특히 냉간 접합부를 제거하도록 시멘트질 양생 환경의 요구되는 필요 제어를 인식하지 못하거나 무시하며, 현장 온도, 습도, 배합물 점도/슬럼프 등의 프린팅 환경의 좁고 특정한 범위로 제한되고, 막히기 쉽다(도 6 참조).
Khoshnevis는, 콘크리트 슬럼프 및 펌핑 사이클에서 흔히 발생하는 불일치 등의 다양한 속도 및 구조적 한계사항을 극복하는 본 발명의 외부 또는 임의선택적 내부 보강 메시와 함께 대체 가능한 슬립포밍 형틀(프린팅)을 포함하거나 사용하는 방법 또는 장치를 개시 또는 교시하지 않는다. 또한, 어떠한 종래 기술도 프린팅 내부 보강 케이블 또는 내부 보강 네트를 개시 또는 교시하지 않는다.
Khoshnevis가 외부 컨테인먼트 슬리브를 사용하지 않기 때문에, 이 문헌은, 환경 조건이 제어되는 공장에서도 압출된 벽돌 에지 붕괴, 물결, 및 기타 왜곡과 같은 시멘트 배합물 슬럼프 불일치를 충분히 보상할 수 없기 때문에, 바람직하지 않은 거친 미적 외관을 프린팅하게 된다.
이러한 전술한 프린팅 한계사항을 해결하기 위해 몇 가지 흐름 측정 기술이 제안되거나 구현되었다. 그러나, 소정의 시멘트질 프린팅 배합물 및/또는 시멘트 페이스트 및 다른 프린팅 재료에 대해, 이들 종래 기술의 3D 프린팅 시스템은, 정확한 현장 자동 프린팅 및 배치를 제공하기에는 너무 느리기 때문에, 실제 현장 건설 조건에서 동작 불가능하며, 또한 조정가능한 동적 응답을 제공하지 않으며, 이를 개선하기 위해서는, 종래 기술의 기계의 복잡성 및 비용을 상당히 증가시킬 것이다.
Khoshnevis는, 또한, 복잡한 후 기동 및 컴퓨터 제어 흙손의 사용을 추가로 교시하고 있지만, 이 시스템은, 표면 마감에 있어서 상당한 제한이 있고 성형 및 셰이핑 수단이 없고, 또한, 후 처리 단계를 필요로 한다.
본 발명은, 외부 또는 내부 현장 타설 현상 보강이 있거나 없는 확장가능한 층간 연동 프린팅 벽돌을 동시에 성형 및 셰이핑한다는 점에서 압출 단계 후에 벽돌을 윤곽 형성 또는 셰이핑하는 종래 기술 단계를 제거한다.
본 발명은, 산업용 로봇형 아암을 사용하는 시스템 등의 특히 갠트리 및 기타 대형 3D 프린팅 시스템으로부터의 이러한 종래 기술의 한계사항 및 다른 많은 종래 기술의 한계사항을 극복하며, 본 발명의 방법(들) 및 장치는, 이들 종래 기술의 한계사항 중 상당수를 해결하는 외부 성형가능 보강 컨테인먼트 "슬리브"를 사용하고, 예컨대, 시멘트 배합물, 및 가변적인 배합물 슬럼프 범위 등의 현장 콘크리트 '프린팅' 공정에서 흔히 발생하는 펌핑 불일치를 자동 보상하고, 상이한 펌핑 시스템 특성을 자동 보상하고, 또한, 다양한 배합 첨가제, 응집물 등을 자동 보상한다. 미리 설계된 애퍼처를 갖는 외부 컨테인먼트 슬리브도, 이전에는 이용할 수 없었던 미리 설계된 증발 제어 특성을 갖는 균일한 열 소산을 제공하며, 따라서, 다양한 프린팅가능 시멘트 배합물의 양생 환경, 및 당업계에서 필요시, 최적화하기 위한 다른 성능 특성, 특히, 당업계에서 필요시 고성능 및 초고성능 배합물, 및 다른 특정 시멘트 배합물을 위한 현장 성형가능 슬립폼 프린팅 배합물 양생 특성을 최적화한다.
본 발명은, 또한, 훨씬 더 넓은 범위의 벽돌 크기 및 구성을 포함하여 다른 3D 프린팅 시스템보다 작고 큰 보강 벽돌을 현장 프린팅/압출(배치)한다. 게다가, 종래 기술의 건설 기술은, 건축가가 생체 구조와 같이 매우 복잡한 설계를 고안하고 설계할 수 있게 하는 현재의 컴퓨터 설계 기술보다 훨씬 뒤떨어져 있다. 그러나, 본원에 개시된 종래 기술의 3D 프린팅 시스템을 포함하여 현존하는 콘크리트 전체 스케일 3D 프린팅 시스템은, 이러한 새로운 설계의 완전한 잠재력이 달성되는 것을 허용하지 않는다.
Khoshnevis에 의한 미국 특허 8,518,308 B2는, 출구를 통해 재료를 압출하도록 구성된 노즐 조립체; 및 노즐 조립체에 결합된 제어가능한 로봇 아암을 포함할 수 있는 장치를 개시하며, 로봇 아암은, 일 단부에서 요소를 픽업하고 그 요소를 압출된 재료에 대하여 원하는 위치에 증착하도록 구성된 그리퍼를 갖는다. 그 요소는, 구조물의 보강 부재; 배관 파이프의 세그먼트; 전기 네트워크 구성요소; 및 타일 중 하나일 수 있다. 이 특허 문헌은, 성형된 외부 보강 슬리브의 사용을 개시 또는 교시하지 않는다. 이 특허 문헌은, 전체 건축 스케일 보강된 표준화 또는 대형 벽돌을 프린팅하는 방법을 개시 또는 교시하지 않으며, 외부 보강 연동 계층별 키홈(들)을 갖지만 이에 한정되지 않는 것 등의 다양한 맞춤화된 연동 벽돌 형상과 구성을 프린팅하도록 다양하고 상이하며 확장가능하고 빠르게 대체 가능한 또는 맞춤형 다이 또는 형틀을 사용하는 슬립폼 프린터의 사용도 개시 또는 교시하지 않는다. 또한, 이 특허 문헌은, 구조물 내의 기초, 지붕, 문 프레임, 창문 프레임, 가구, 및 기타 마감재를 건설하는 방법 또는 건설 현장에서 마지막 순간에 변경을 행하는 능력을 개시 또는 시사하지 않는다.
와스프(WASP) 집 프린터
또 다른 알려진 갠트리 스타일 3D 하우스 프린터 시스템은 와스프에 의해 제작된 것이다. Big Delta 와스프 3D 프린터는, 높이가 약 20피트이고, 전술한 Khoshnevis 및 다른 3D 프린터 시스템과 공유되는 많은 한계사항이 있다. 외부 보강 슬리브의 사용을 개시 또는 교시하지 않는다. 이 특허 문헌은, 전체 건축 스케일 보강된 표준화 또는 대형 벽돌을 프린팅하는 방법을 개시 또는 교시하지 않으며, 외부 보강 연동 계층별 키홈(들)을 갖지만 이에 한정되지 않는 것 등의 다양한 맞춤화된 연동 벽돌 형상과 구성을 프린팅하도록 다양하고 상이하며 확장가능하고 빠르게 대체 가능한 또는 맞춤형 다이 또는 형틀을 사용하는 슬립폼 프린터의 사용도 개시 또는 교시하지 않는다. 또한, 이 특허 문헌은, 구조물 내의 전기 서비스, 관, 및 배관, 도관, 문, 창문, 가구, 및 마감재 등의 일반적인 건물의 건설 공정의 주요 요소를 양립가능하게 설치하거나 기초 또는 지붕을 건설하는 방법 또는 건설 현장에서 마지막 순간에 변경을 행하는 능력을 개시 또는 시사하지 않는다. 또한, 이 특허 문헌은, 다양한 산업용 로봇 아암 및 다양한 운반가능한 및/또는 동작 플랫폼을 사용하는 것을 개시 또는 교시하지 않는다.
Hong Wang에 의한 WO 2010078710 A1은 프린터를 개시한다. 이 프린터는, 유도 레일(2)이 제공되는 베이스(1), 및 베이스에 대해 유도 레일을 따라 길이방향으로 이동하는 지지 판(3)을 포함한다. 프린팅 유닛(4)은 지지판 위에 제공된다. 또한, 베이스에는 탈착가능한 컨버터 프레임(6)이 제공되며, 컨버터 프레임 위에는 서로 평행한 적어도 2쌍의 롤링 휠(7) 또는 적어도 1쌍의 롤러가 제공되고, 롤링 휠 또는 롤러는, 지지판의 길이방향 이동 동안 지지판의 표면과의 접촉에 의해 야기되는 롤링 마찰력에 의해 회전한다. 컨버터 프레임이 장착되지 않은 경우, 평면형 대상이 프린팅될 지지판 상에 배치될 수 있다. 컨버터 프레임이 장착되면, 원통형 대상이 롤링 휠 또는 롤러 상에 배치될 수 있다. 롤링 휠 또는 롤러와 이동하는 지지판 사이의 접촉에 의해 야기되는 마찰력에 따라, 원통형 대상은 추가로 기동하여 회전하고, 이에 따라 이미지 및 문자가 그 표면 상에 라인 단위로 프린팅될 수 있다. 종래 기술과 비교할 때, 평면형 또는 원통형 대상이 배치되는 구성요소의 동작 안정성이 개선될 수 있고, 프린팅 품질이 더욱 양호하게 제어될 수 있다.
Qingdao Unique Products Develop Co. 프린터는, "모바일"로 표현되지만, 크레인을 사용하여 건설 현장에서 시스템을 이동 및 설치해야 한다. Qingdao는, 세계에서 가장 큰 3D 프린터 중 하나라고 주장하면서, X축과 Y축이 각각 12미터(거의 40피트)이고 무게는 약 120톤이며, 조립 및 기타 비용이 많이 드는 기계의 경우 크레인을 필요로 하며, 기초 또는 지붕을 프린팅하는 방법을 개시 또는 교시하지 않는다. 이 기술은, 본원에서 설명하는 Khoshnevis 선행 기술의 한계사항 중 상당수를 공유하며, 또한, 외부 보강 슬리브의 사용을 개시 또는 교시하지 않는다. 이 특허 문헌은, 전체 건축 스케일 보강된 표준화 또는 대형 벽돌을 프린팅하는 방법을 개시 또는 교시하지 않으며, 외부 보강 연동 계층별 키홈(들)을 갖지만 이에 한정되지 않는 것 등의 다양한 맞춤화된 연동 벽돌 형상과 구성을 프린팅하도록 다양하고 상이하며 확장가능하고 빠르게 대체 가능한 또는 맞춤형 다이 또는 형틀을 사용하는 슬립폼 프린터의 사용도 개시 또는 교시하지 않는다. 또한, 이 특허 문헌은, 구조물 내의 전기 서비스, 관, 및 배관, 도관, 문 프레임, 창문 프레임, 가구, 및 마감재 등의 일반적인 건물의 건설 공정의 주요 요소를 양립가능하게 설치하거나 기초 또는 지붕을 건설하는 방법 또는 건설 현장에서 마지막 순간에 변경을 행하는 능력을 개시 또는 시사하지 않는다. 또한, 이 특허 문헌은, 다양한 산업용 로봇 아암 및 다양한 운반가능한 및/또는 동작 플랫폼을 사용하는 것을 개시 또는 교시하지 않는다.
WinSun
Ma Yihe에 의한 CN 201611085705, CN204081129U, CN203654462U는, 3D 건설 프린팅 및 벽 형성을 비롯한 다수의 3D 프린팅 특허를 개발하였다.
중국 상해의 WinSun Decoration Design Engineering Co.의 WinSun은, 자신들의 3D 프린팅 기술이 언젠가 건축 자재를 30% 내지 60% 줄이고 생산 시간을 50% 내지 70%까지 단축할 수 있는 한편 동시에 현장에서 건설되는 3D 프린팅 다리 및 고층 사무실 건물 등의 응용분야를 비롯하여 노동 비용을 50% 내지 80%까지 감소시킬 수 있다고 추정한다. WinSun은, 하루에 10채의 주택을 건설할 수 있으며 재활용된 콘크리트 자재로 거의 완전한 3D로 프린팅할 수 있다고 한다. WinSun은, 빠른 건조 시멘트와 재활용 원료의 혼합물을 타설하는 대형 3D 프린터를 사용하여 여러 채의 주택을 건설했다고 한다. 10채의 데모 하우스가 24시간 내에 건설되었으며, 각각 약 5000달러의 비용이 소요되었다. 그러나, 많은 출처에 의하면, 기술이 개시되지 않았으며, 구조물이 Suzhu China의 공장에서 오프사이트에서 미리 제조된 후 후 하루에 상해에서 운반 및 조립되었다고 하였다.
WinSun은, 운반 및 현장 조립을 필요로 하지만, 매우 크고 무거운 갠트리 3D 주택 프린터를 사용하는 것과 동일한 한계사항도 겪는다. 3D 주택 프린팅이 인기를 얻음에 따라, 미국의 D Shape 및 러시아의 Specavia와 같은 다양한 갠트리 스타일의 3D 주택 프린터가 꾸준히 출시되었다. 좁고 특정한 범위의 사용가능한 시멘트 배합물을 가지면서 이처럼 무겁고 크고 부피가 큰 무거운 구성요소는 구매, 운반, 및 설치 비용이 비싸고, 더욱 정밀한 건설 현장 준비를 필요로 하며, 경사진 로트, 전력선, 나무, 바위, 및 기타 흔히 발생하는 현장 장애물 등의 일반적인 건설 현장 제한사항을 다룰 수 없다. 따라서, 전체 건축 스케일 3D 프린팅 건설업계에서 필요한 것은, 정확한 보강 시멘트 건설 프린팅 현장을 위한 확연한 강성 또는 단단함을 제시하고 더욱 빠르며 더욱 정확한 현장 건설을 제공하며 현재의 전체 스케일 3D 프린팅 한계사항을 해결하는 개선된 재료 전달 시스템을 가지면서 동시에 경량이며, 접혀 들어갈 수 있고, 쉽게 조립되는, 작고 자동화되고 기계화된 및/또는 로봇 건설 시스템이다.
이 특허 문헌은 외부 보강 슬리브의 사용을 개시 또는 교시하지 않는다. 이 특허 문헌은, 전체 건축 스케일 보강된 표준화 또는 대형 벽돌을 프린팅하는 방법을 개시 또는 교시하지 않으며, 외부 보강 연동 계층별 키홈(들)을 갖지만 이에 한정되지 않는 것 등의 다양한 맞춤화된 연동 벽돌 형상과 구성을 프린팅하도록 다양하고 상이하며 확장가능하고 빠르게 대체 가능한 또는 맞춤형 다이 또는 형틀을 사용하는 슬립폼 프린터의 사용도 개시 또는 교시하지 않는다. 또한, 이 특허 문헌은, 구조물 내의 전기 서비스, 관, 및 배관, 도관, 문 프레임, 창문 프레임, 가구, 및 마감재 등의 일반적인 건물의 건설 공정의 주요 요소를 양립가능하게 설치하거나 기초 또는 지붕을 건설하는 방법 또는 건설 현장에서 마지막 순간에 변경을 행하는 능력을 개시 또는 시사하지 않는다. 또한, 이 특허 문헌은, 다양한 산업용 로봇 아암 및 다양한 운반가능한 및/또는 동작 플랫폼을 사용하는 것을 개시 또는 교시하지 않는다.
Apis Cor
Apis Cor(email: apiscor3d@gmail.com tel: +1 (650) 741-1277; Skype: fizpaket)의 Nikita Chen-Iun-Tai에 의한 미국 US 20160361834 A1은, 건물 또는 구조물 및 그 동작 방법의 자동화 3D 프린팅 분야의 발명을 개시한다. XOY 평면에서 병진 및 회전 운동과 함께 이동하는 독점 콘크리트 기반 배합물을 압출하기 위한 압출기와 함께 확장가능한 붐 아암을 갖는 3D 프린터를 사용한다. 확장가능한 붐 아암은, XOZ 평면에서 높이를 조절할 수 있도록 장착된다. 또한, 이 발명은, 3D 프린터를 사용하는 건물 또는 구조물의 자동화 3D 프린팅 방법에 관한 것으로서, 24시간의 인쇄 시간에 집 전체(347 제곱피트)를 인쇄하는 능력을 갖는 것이라고 하는 제1 세미모바일 3D 프린터들 중 하나를 개발함으로써(도 7 참조), 큰 외부 갠트리 시스템 3D 주택 프린터의 종래 기술의 3D 프린팅 한계사항 중 하나를 극복하였다. Apis Cor의 주요 차이점은, 매우 작은 치수의 집을 인쇄하며 내부로부터 밖으로 인쇄를 행한다는 점이다.
Apis Cor는, 통상적인 방법과 비교할 때 표준 프레임 건설 비용을 최대 70%까지 절약할 수 있다. 현재 건설용 표준 건설 기계를 사용하는 것으로서 표현된 이들의 3D 프린팅 시스템은, 대부분의 표면 상에서 조립되며(크레인이 필요함), 30분 미만으로 조립 및 프린팅이 가능한 것으로서 표현된다. 이 시스템은 건설 폐기물을 거의 또는 전혀 생산하지 않는다.
다른 종래 기술의 3D 프린터와 비교할 때, Nikita Chen-Iun-Tai에 의한 미국 특허 20160361834 A1의 시스템은 인쇄되는 방 또는 구조물 내부에 집중되어 있고, 인쇄 공정은 내부로부터 수행되며, 도 7을 참조한다. Apis Cor의 시스템 이동성은, WinSun 시스템, 및 구조물 자체의 건설시 현장에서 조립하는 데 드는 만큼의 비용이 들 수 있는 다른 대형 갠트리 시스템보다 유리하다. 현재, 개시된 모든 종래 기술의 3D 주택 프린터는 매우 크고 비싸며 사용하기 어렵다.
일부 한계사항은, Apis Cor 프린터 시스템이 독점 소프트웨어를 필요로 하며, 좁은 독점적 콘크리트 및 섬유 믹스 혼합물로 한정되며, 대략 둥근 노즐로부터 약 1×1인치인 작고 느리고 소형 프린팅 계층을 갖고, 흙손질 등의 추가 수작업을 필요로 하는 보기 흉하게 거친 마감을 갖는 냉간 접합 본드를 생성한다는 점이다. 또한, Chen-Iun-Tai는, 연속 프린팅에 한정되며, 간헐적 프린팅을 개시 또는 교시하지 않는다.
또한, Apis Cor는, 약 132제곱미터의 비교적 작은 프린팅 영역을 가지며, 건설 (프린팅) 구조물의 크기를 약 12피트 내지 12피트의 크기로 더욱 제한하며, 작은 반경을 프린팅할 수 없으며 현장에서 기초, 지붕, 바닥, 및 작은 방을 프린팅할 수도 없다. Apis Cor는, 또한, 프린팅된 구조물 또는 집(각 방) 내에서 지지 동작 플랫폼을 이동시키도록 또한 후속 프린팅을 제거하도록 고가의 현장 크레인을 사용해야 하며, 무겁고(약 2.4톤), 소규모 작업장에는 적절하지 않다.
Nikita Chen-Iun-Tai에 의한 US 20160361834 A1은, 또한, 직선 압축 프린팅(수직 벽)로 한정되며, 기초 또는 지붕의 프린팅도 개시 또는 교시하지 않으며, 또한, 작은 별도의 옷장, 선반, 벤치, 보관 영역, 바구니 등을 3D 프린팅할 수 없다.
본 발명은, 2.4톤에 비해 약 350 내지 750파운드의 낮은 중량을 가지며, 고가의 번거로운 크레인의 사용을 필요로 하지 않으며, 또한, 본 발명은 정확한 위치 준비, 즉, 매우 평평한 준비를 필요로 하지 않으며, 필요시 확장될 수 있고 현장에서 쉽게 간단하게 조립될 수 있으며 분해 및 이동될 수 있는 본 발명에 비해 나무, 바위, 전력선 등의 일반적인 현장 장애물에 의해 한정되지 않는다는 점에 주목한다. 또한, Apis Cor는, 기초를 건설하기 위한 별도의 공정을 포함하는 상당한 추가 건설 단계를 필요로 하고, 구조물의 프린팅 전에 상당한 현장 수작업을 필요로 한다.
또한, Nikita Chen-Iun-Tai에 의한 US 20160361834 A1은, 연동 키홈 특성을 갖는 외부 성형된 섬유 보강 컨테인먼트 슬리브, 및/또는 이전에 이용불가였던 프린팅 배합물 열 소산의 균일성을 제공하는 것을 포함하는 시멘트 배합물의 요구되는 양생 환경 특성 및 미리 설계된 배합물 증발 제어 특성을 정확하게 규제하고, 당업계에서 필요시 특히 현장 슬립폼 프린팅 배합물의 양생 환경을 최적화하여 높은 퍼센트의 특정 배합물 성능 특성 잠재력을 얻기 위해 다양한 시멘트 배합물의 성능 특성을 개선하도록 미리 설계된 애퍼처를 갖는 외부 보강 섬유 슬리브의 사용을 개시 또는 교시하지 않는다. Chen-Iun-Tai 특허 문헌은, 또한, 하나의 동작 플랫폼으로 한정되고, 냉간 접합 계면 과제가 있는 다중패스 건설, 및 벽 형상 및 크기 한계사항이 있다. 본 발명은, 5개의 상이한 동작 플랫폼을 포함하며, 필요시 단일패스 및/또는 다중패스 슬립폼 프린팅을 건설(프린팅)할 수 있으면서 냉간 접합 계면의 한계사항을 극복한다.
Nikita Chen-Iun-Tai에 의한 US 20160361834 A1은, 외부 섬유 보강 또는 컨테인먼트 슬리브를 사용하지 않으며, 매우 좁고 독점적인 콘크리트 배합물로 한정되며, 콘크리트 배합 면에서 프린팅 범위가 한정되고, 좁은 프린팅 온도 및 습도 범위를 갖고, 또한, 이 문헌에서 개시되는 콘크리트 배합물은, 구조적 콘크리트, 보강 바, 막대, 케이블, 또는 마이크로 보강재의 사용을 개시하지 않는다.
위 설명과 비교해 볼 때, 본 발명의 실시예에서, 건설 시스템은, 중력, 바람, 진동, 압출 속도로 인한 로봇 아암(들)/동작 지지 구조물의 편향을 측정 및 고려하고 이전에는 이용불가였던 조정가능한 동적 응답(즉, 사람의 개입을 최소화하는 전체 자동화된 로봇 건설 시스템의 운동)을 제공함으로써, 자동화되고 정확한 위치설정 및 연동 슬립포밍된 프린팅 벽돌의 계층화를 제공한다는 점을 이해할 것이다.
또한, 본 발명은, 아크 또는 구조물의 내부로부터 슬립폼 타설/프린팅을 제공하며, 또한, 본 발명의 변형예는, 구조물의 외부로부터의 슬립폼 타설/프린팅을 행하거나 동시에 내부 곡선으로부터의 건설 및 외부 곡선으로의 연동을 동시에 구성하는 것을 포함한다.
본 발명의 목적은, 보강 콘크리트 건설, 특히, 자동 건축 기계의 중량, 높이, 폭, 및 풋프린트를 포함한 전체적인 치수를 포함한 3D 전체 건축 스케일의 집 프린팅에 대한 종래 기술의 상술한 한계사항 및 다른 한계사항을 감소시키는 것이다.
Tazio S. Grivetti, Christopher M. Sketch, Peter Lauterslager, Edward van Amelsfoort Caterpillar에 의한 US 20170021527 A1은, 3D 프린팅용 기계와 시스템을 개시한다. 한 기계는, 기계 프레임의 이동을 용이하게 하도록 복수의 지반 결합 요소를 갖는 기계 프레임, 기계 프레임에 회동가능하게 결합되고 적어도 수평면을 따라 회동하도록 구성된 신축식 붐, 붐에 결합되고 붐을 통해 재료를 전달하도록 구성된 기계 라인, 붐에 결합되고 재료를 수용하고 재료를 분배하도록 재료 라인과 유체적으로 연통하는 프린트헤드, 및 3D 프린팅 정보를 수신하고 3D 프린팅 정보를 프린트헤드의 위치 좌표로 변환하도록 구성된 제어기를 포함하고, 제어기는, 적어도 위치 좌표에 기초하여 붐을 이동시켜 프린트헤드를 위치설정한다.
위 설명과 비교해 볼 때, 본 발명의 실시예에서, 건설 시스템은, 중력, 바람, 진동, 압출 속도로 인한 로봇 아암(들)/동작 지지 구조물의 편향을 측정 및 고려하고 이전에는 이용불가였던 조정가능한 동적 응답(즉, 사람의 개입을 최소화하는 전체 자동화된 로봇 건설 시스템의 운동)을 제공함으로써, 자동화되고 정확한 위치설정 및 연동 슬립포밍된 프린팅 벽돌의 계층화를 제공한다는 점을 이해할 것이다.
US 20170021527 A1은, 또한, 전체 건축 스케일 보강된 표준화 또는 대형 벽돌을 프린팅하는 방법을 개시 또는 교시하지 않으며, 외부 보강 연동 계층별 키홈(들)을 갖지만 이에 한정되지 않는 것 등의 다양한 맞춤화된 연동 벽돌 형상과 구성을 프린팅하도록 다양하고 상이하며 확장가능하고 빠르게 대체 가능한 또는 맞춤형 다이 또는 형틀을 사용하는 슬립폼 프린터의 사용도 개시 또는 교시하지 않는다. 또한, 이 특허 문헌은, 구조물 내의 전기 서비스, 관, 및 배관, 도관, 문, 창문, 가구, 및 마감재 등의 일반적인 건물의 건설 공정의 주요 요소를 양립가능하게 설치하거나 기초 또는 지붕을 건설하는 방법 또는 건설 현장에서 마지막 순간에 변경을 행하는 능력을 개시 또는 시사하지 않는다. 또한, 이 특허 문헌은, 다양한 산업용 로봇 아암 및/또는 다양한 운반가능한 및/또는 동작 플랫폼을 사용하는 것을 개시 또는 교시하지 않는다.
현재의 3D 주택 프린팅 한계사항
종래 기술의 전체 건축 스케일 자동화 3D 주택 프린팅 건설 시스템 중 더욱 유망한 방향과 기술 중 일부에서도, 다양한 한계사항이 여전히 있다.
현재, 거의 모든 3D 프린터는, 거대한 보 및 막대를 갖고, 큰 오버헤드 하향식 프린트헤드를 전체 스케일 건물 부피에 있어서 앞뒤로 이동시키며, 그러한 큰 하드웨어 모두(수 톤)에 대하여 상당한 비용이 든다. 본 발명의 전체 스케일 3차원 보강 콘크리트 프린터는, 이러한 종래 기술의 한계사항 및 본원에서 언급되지 않은 다른 많은 한계사항을 제거하며, 형틀 주위로 빠르고 정확하게 이동하여 현장에서 실시간으로 고속으로 넓은 범위의 배합 재료로부터 다양한 보강 연동 콘크리트 "긴 벽돌"을 압출 및 배치하여 다양하게 확장가능한 성형된 "벽돌" 형상과 크기를 가질 수 있다.
본 발명은, 비연동 벽돌(들)(크기)을 프린팅하는 것과 같지만 이에 한정되지 않는 종래 기술의 완전한 건축 스케일 한계사항을 극복한다. 이것은, 필요에 따라, 이전에는 이용불가였던 필요시 확장되는 연동 계층별 프린팅을 가능하게 하는 셰이핑 다이의 보강 또는 벽돌의 성형을 허용하며, 또한, Khoshnevis 컴퓨터 제어 흙손의 경우처럼 벽돌이 '인쇄'된 후에 벽돌의 윤곽을 형성하거나 셰이핑하는 종래 기술의 단계를 제거한다.
본 발명은, 선택적으로 큰 멀티룸 컴플렉스 구조물을 건설하는 것과 같이, 실시간으로 현장에서 동일한 구조물 내에 다수의 연동 방 및/또는 연동 벽을 동시에 건설하도록 함께 협력하고 동작하는 다수의 로봇 건설 시스템을 사용할 수 있다.
현재, 이러한 종래 기술의 3D 주택 프린팅 시스템들 중 어느 것도, 전기 서비스, 관 및 배관, 도관, 문 프레임, 창문 프레임, 가구, 및 기타 마감재와 같은 일반 건물의 건설 공정의 주요 요소들을 호환가능하게 설치하는 방법을 개시 또는 교시하지 않으며(Kamermaker 및 윤곽 크래프팅은 제외), 스프레이 노즐, 샌드 블래스터, 그라인더, 드릴, 레이저, 및 음향 평탄화 등과 같은 어떠한 부착 도구(들)도 사용하지 않는다.
요약하면, 언급된 사실상 모든 전체 건축 스케일 3D 주택 프린팅 시스템은, 현재 매우 크고, 비싸며, 동작시키기 어렵고, 특히 개별 주택의 현장 건설에 있어서 건축 확장성, 다양성을 거의 또는 전혀 제공하지 않으며, 복도, 식료품 저장실, 옷장, 욕실 등을 건축할 때와 같이 소규모 작업장에는 부적합하다.
종래 기술의 3D 프린팅 기술의 대부분은, 현재 단일 스케일의 건물 시스템에 한정되어 있으며, 또한, 대부분은 현재 공장 환경에서의 프리-팹(pre-fab) 건설에 한정되어 있다. 종래 기술에서 프리-팹 건설의 일례는, DFAB 메시-형틀, 또는 폼워크를 3D 건설한 후 섬유 보강 콘크리트 및/또는 포움 합성물로 충전하여 배치하는 브랜치 테크놀로지(Branch Technology)이다.
확장가능하지 않은 3D 건설 시스템에 대한 이러한 종래 기술의 한계사항은, 글로벌 건설 산업 내에서 3D 건설 프린팅의 구현에 있어서 상당한 한계사항이다.
또한, 이들 시스템은, 현장에서 임시 지지 아치 및 (3D 프린팅) 임시 벽 섹션을 건설하는 것과 같이 프리폼 구조물의 건설 또는 임시 구성요소의 슬립폼 타설(프린팅) 방법을 개시 또는 교시하지 않는다. 또한, 이들 종래 기술의 3D 프린팅 시스템들 중 어느 것도, 비가 내리는 눈이나 강풍과 같은 악천후에서 건설을 행할 수 없으며 지붕을 3D 프린팅하는 것을 개시 또는 교시하지 않는다.
종래 기술의 3D 프린팅의 다른 상당한 한계사항은, 거의 대부분이 좁고 특정한 콘크리트 배합물을 필요로 하며, 바람직하지 않은 냉간 접합 계면을 생성하는 재료를 압출하는 저속, 저용량, 다중패스의 대략 둥근 노즐을 통해서만 압출을 행하며, 더욱 일반적으로 표면이 거칠고 고르지 않은 재료를 압출한다. 대략 원형 노즐로부터 나오는 오버헤드 압출물로부터 압출하는 통상적인 종래 기술의 실시에서는, 또한, 특히 계층별 방식으로 증착할 때, 흔히 벌집 모양 또는 벌레 구멍이라고 하는 배합물 내의 보이드를 생성할 수 있어서, 본딩 및 프린팅의 잠재적인 구조적 무결성을 상당히 감소시킬 수 있고, 또한, 매끄러운 또는 다른 심미적으로 바람직한 마감재를 생성할 수 없다. 또한, 종래 기술의 전체 건축 스케일의 3D 프린팅 시스템 중 어느 것도, 메모리 복귀 콘크리트 배합물, 스모그 흡수(포획) 콘크리트 배합물, 습도 규제 콘크리트 배합물, 메모리 복귀 콘크리트 및 EMF 및 EMP 차폐 콘크리트 배합물 등을 더 포함하는 고성능 또는 초고성능 보강 콘크리트 배합물 등을 사용하는 온사이트 또는 오프사이트 프린팅을 개시 또는 교시하지 않는다.
종래 기술의 3D 프린터 중 어느 것도, 보강된 표준화된 또는 큰 벽돌을 프린팅하는 것을 개시 또는 교시하지 않으며, 외부 보강 연동 계층별 키홈(들)을 갖지만 이에 한정되지 않는 것 등의 동일한 또는 상이한 구성을 갖는 것처럼 다양한 맞춤화된 연동 벽돌 형상과 구성을 프린팅하도록 당업계에서 필요시 다양하고 상이한 대체 가능한 또는 맞춤형 확장가능한 다이 또는 형틀을 사용하는 다이 또는 성형 슬립포머의 사용도 개시 또는 교시하지 않는다.
사실상 종래 기술의 인쇄 시스템들 중 어느 것도, 윤곽 각도를 3D 프린팅할 수 없고 수직 방안으로부터 인쇄를 행할 수 없으며, 수직 접근법으로부터 3D 프린팅을 행할 수 없고, 이에 따라 일반적으로 직선 압축(수직 벽)으로 한정되는 벽의 수평 다중패스 프린팅으로 한정된다.
오버헤드 갠트리 및 기타 3D 주택 프린팅 응용분야는, 대략 수평인 인쇄 방향으로 한정된다. 따라서, 이러한 종래 기술의 3D 프린팅 장치는, 전체 스케일 현장 건축 건설 도구로서의 역할을 하는 데 충분한 다양성 또는 확장성을 갖지 못한다.
종래 기술의 콘크리트 건설 프린팅 시스템 중 사실상 어느 것도, 모놀리식 또는 근 모놀리식 구조물(하나의 부품)의 현장 프린팅을 개시 또는 교시하지 않으며, 상술한 것들 중 어느 것도 지붕의 3D 프린팅을 개시 또는 교시하지 않으며, 상술한 것들 중 어느 것도 보강 기초, 푸팅의 현장 건설을 개시 또는 교시하지 않는다.
현재, 굴착기, 트럭, 운반가능 및 동작 트레일러로부터 슬립포밍 건설을 개시 또는 교시하고, 임시 오거(auger) 지지부, 영구적 현장 타설 현장 방치 동작 페데스탈, 경량 운반가능 동작 페데스탈(들), 경량 재사용가능 동작 페데스탈, 또는 다른 임의의 동작 페데스탈(Apis Cor와 같은 제한된 무겁고 부피가 큰 유형은 제외)을 사용하는 종래 기술의 전체 건축 스케일 3D 프린팅 시스템은 없으며, 사실상 어떠한 종래 기술의 3D 주택 프린팅 시스템도 경량이면서 운반가능한 유도 레일의 현장 사용을 교시 또는 개시하지 않는다.
본 발명은, 이러한 지지 및 동작 플랫폼 한계사항을 극복하였고, 실시간으로 다양한 전체 건축 스케일 프린팅을 위한 5개의 상이한 지지 및 동작 플랫폼을 개시 및 교시한다는 점에 주목한다.
종래 기술의 건설 시스템은, 기초 또는 벽을 프린팅할 때와 같은 정도(최대 약 22도, 상향 또는 하향)로 콘크리트 배합물을 슬립포밍할 수 없다. 현재 대부분의 종래 기술의 3D 주택 프린팅 시스템은, 제어된 온도 및 습도 환경을 필요로 하는 공장 환경에서만 벽 섹션을 프린팅할 수 있다는 점에 주목한다.
간과된 한 가지 중요한 종래 기술의 한계사항은, 3D 전체 건축 규모의 주택(구조물) 프린팅 시스템 중 사실상 어느 것도 현장에서 마지막 순간에 건설 변경을 행할 수 있는 능력이 없다는 점이다. WinSun과 같은 그러나 이에 한정되지 않는 일부 3D 프린팅 시스템은, 오프사이트 공장 환경에서 벽 섹션을 제작 및 건설한 다음 현장에서 구성요소를 운반 및 조립한다.
요약하면, 종래 기술의 3D 프린팅 기술은, 건설 유연성에 있어서 상당히 제한되며, 또한, 대부분은 다른 종래의 건설 시스템과 양립하지 못한다.
본 발명은, 본 발명이 이전에는 이용불가였던 넓은 범위의 프린팅 벽돌 크기와 형상 및 배합 조성물을 가능하게 하는 벽돌 다이 또는 길고 외부적으로 보강된 연동 확장가능 벽돌을 성형하고 빠르게 프린팅하는 것을 교시 및 개시하고, 또한,
단일패스 및 다중패스 적층 계층별 프린팅을 위해 연속 프린팅 벽돌 계층들 사이에 키홈 연동 인터페이스를 갖는 것을 포함하고 또한 종래 기술의 건설 시스템에 비해 다양한 표면 및 마감 특성을 제공한다는 점에서, 자동화된 전체 스케일 현장 3D 주택(구조물) 프린팅의 종래 기술 분야의 이러한 상당한 한계사항 및 다른 한계사항을 극복하였다. 본 발명의 전체 건축 스케일 3D 프린팅 기술은, 현재의 건축 법규를 충족시키거나 초과하는 다층 구조물을 비롯한 더욱 지속가능한 것을 건설할 수 있다. 본 발명은, 다양한 구조물을 개조 및 재가공하도록 구현될 수 있고, 다양한 종래의 건설물과 양립할 수 있으며, 지지 및 동작 페데스탈, 기계화된 아암(들) 슬립포머, 및/또는 슬립포머 지지 유도 시스템 간에 조정가능한 동적 응답을 갖는, 이전에는 이용불가였던 이점을 더 포함한다. 또한, 본 발명은, 스크래치, 마모, 치핑, 및 샌드 블래스팅 등의 냉간 접합 본딩면을 준비하기 위한 종래 기술의 단계를 제거한다.
또한, 종래 기술의 3D 프린팅 기술은, 일반적으로 연속 프린팅에 한정되고, 간헐적 프린팅을 교시 또는 개시하지 않으며, 또한, 발명자는 사람의 개입 없이 구조물을 프린팅할 수 있는 임의의 종래 기술의 3D 프린팅 시스템을 찾을 수 없었다.
슬리브 이점
본 발명은, 종래 기술의 건설 기술의 이러한 상당한 한계사항을 해결하기 위해 미리 설계된 애퍼처를 제공하는 외부 보강 컨테인먼트 슬리브를 사용함으로써, 바람직한 혼합 양생 정도 또는 속도를 제어가능하게 규제하는, 이전에는 이용불가였던 시스템을 제공한다.
본 발명은, 배수 증발 속도를 규제하고 이에 따라 각각 특정 배합물의 정확하게 미리 설계된 양생 특성을 최적화하고, 또한, 현장에서의 프린팅 벽돌의 외부 보호를 생산하고, 작업가능하고 프린팅가능한 콘크리트 배합물의 설계에 관한 성능 특성을 개선하는 보강 외부 컨테인먼트 슬리브를 구비함으로써, 생산 준비, 전달, 배치, 마감을 비롯하여, 이전에는 이용불가였던 개선점을 제공한다.
본 발명은, 콘크리트 배합 설계에 대한 품질 보증을 개선하고, 종래 기술의 시스템에 비해 품질 제어 및 개선된 성능 사양을 개선하는 한편, 다양한 임베디드 물품의 배치 정확도를 개선한다.
이러한 새로운 기술은, 외부 보강 컨테인먼트 "슬리브"를 혁신적으로 통합하여, 배합물의 시험편이 적절히 양생되는 것을 보장하고, 프린팅 품질을 단순화 및 검증하고, 동시에 검사 공정의 정확도를 개선한다. 더운 날씨의 낮은 콘크리트 시험 강도 결과는 종종 불량한 증발 보호 및 시험편의 부적절한 초기 양생 경화 환경으로 인해 발생한다는 점에 주목한다.
본 발명의 혁신적인 기술은, 건설 방법 및 장치를 실제 현장 건축 스케일 3D 건설 프린팅의 현실에 더욱 잘 적응시킨다.
종래 기술의 전체 건축 스케일 3D 프린팅 시스템은, 일반적으로 필요할 때 원할 때 특정한 대체 가능한 다이 또는 형틀을 사용하지 않고 통과 재료의 간단한 압출 또는 사출을 이용한다. 본 발명은, 연동 상자형 들보를 모방하는 것과 같이, 개별적인 연동 계층별 증착의 강도와 완전한 구조 강도 모두를 동시에 최적화하기 위해 외부 컨테인먼트 슬리브 및 다양한 대체 가능한 '벽돌' 형틀 및 다이를 포함한다.
본 발명의 외부 슬리브 보강 메시는, 프린팅된 벽돌 계층들 사이에 단면 메시를 사용하는 종래의 또는 종래 기술의 단계를 제거한다. 일례로, 본 발명의 외부 슬리브를 사용함으로써, 샌드 블라스팅, 접착제 등과 같이 본딩 준비를 포함하는 냉간 접합 계면 단계인 종래 기술 과제를 제거한다.
또한, 혁신적인 컨테인먼트 슬리브는, 수평, 수직, 및 임의의 미분 또는 각도, 자동화된 전체 건축 스케일 3D 슬립폼 프린팅 건설을 가능하게 함으로써, 다중패스 수평 압출과 같으나 이에 한정되지 않는 종래 기술의 한계사항을 극복한다.
본 발명의 외부 컨테인먼트 슬리브는, 또한, 종래 기술의 한계사항 중 상당수를 해결하고, 또한, 슬립폼 "공급 기구"의 마찰 마모를 감소시켜, 슬립형성 성형 공정 중에, 특히 작은 정확한 곡선(반경)을 슬립폼 타설/프린팅할 때 컨테인먼트 슬리브의 잠재적 결합 및 찢어짐을 감소하거나 제거하는 더욱 매끄러운 슬리브 공급 시스템을 제공한다. 또한, 본 발명의 외부 컨테인먼트 슬리브는, 후속하는 계층의 하중에 견디기 위해 이전에는 이용불가였던 프린팅 계층의 신속한 강성을 제공하여, 위치설정 및 증착된 후에 이전에는 이용불가였던 정확한 형상 및 안정성을 제공한다.
이러한 슬립폼 성형 시스템은, 계층별 증착의 개선된 구조적 성능을 갖는 시멘트질 재료의 유동성, 압출성, 시공성, 및 유동성을 개선한다.
덥고 습한 날씨 중에 특히 현장에서 시멘트질 배합물을 프린팅하면, 종종 플라스틱 수축, 표면 및 내부 균열, 양생 가속(굳어짐), 슬럼프 손실 증가(수축), 기계적 특성 감소가 발생하고, 양생된 배합물의 구조적 강도 특성이 감소된다는 점에 주목한다. 본 발명의 외부 컨테인먼트 슬리브는, 이러한 한계사항을 극복하며, 배합물의 물, 공기, 또는 기체(공극)를 최적화하고 정확하게 규제하고 마이크로버블(제세곱미터당 약 20 내지 80억 개의 버블 범위)을 갖는 공기와 기체 동반 특성을 개선하기 위한 규제 애퍼처를 갖는 슬리브를 포함하는 것을 비롯하여 다양한 슬립폼 프린팅 사용에 맞도록 설계 및 제조될 수 있다. 외부 컨테인먼트 슬리브는, 선택적으로, 컨테인먼트 슬리브 내에 임베딩된 색 변경 염료를 포함할 수 있고, 따라서, 시멘트질 배합 중요 양생, 현장에서의 상태 및 타설 온도를 실시간으로 나타낼 수 있으며, 예를 들어, 외부 컨테인먼트 슬리브는, 배합물 온도를 실시간으로 나타내기 위한 색 변경 특성을 제공하며, 예컨대, 배합물의 타설 환경을 종래 기술의 시스템보다 상당히 개선하고 이에 따라 당업계에서 필요시 특히 현장에서의 추운 날씨와 더운 날씨에서의 보강 콘크리트 건설 환경에 대하여 배합물 성능 사양을 개선함으로써, 종래 기술에 비해 임계 증발 속도를 규제(제어)하고 배합물의 (더욱 균일한 열 소산을 갖는) 양생 균일성을 개선하도록, 특정 배합물에 따라 적색(고온) 온도 내지 배합물의 차가운 온도(양생됨)를 나타내는 녹색에 걸쳐 색을 실시간으로 변경한다.
본 발명의 외부 성형가능 컨테인먼트 슬리브는, 복잡한 시멘트질 3D 프린팅(타설)을 위한 다양한 섬유 및 직조(일반, 능직, 바구니, 새틴, 레노, 모조 레노 등이 있지만, 이에 한정되지 않음)로 구성(맞춤화)될 수 있고, 이에 따라 종래 기술의 시스템보다 더욱 높은 퍼센트의 콘크리트 배합 성능 잠재력을 신뢰성 있게 얻을 수 있으며, 특히 초고성능 및 특정 콘크리트 배합물을 프린팅하는 경우 배합물의 잠재력, 보호, 비율, 생산, 정확성, 및 건설 현장의 고속 전달을 개선할 수 있다는 점에 주목한다.
종래 기술은, 고 접착 저항이 있는 시멘트 '잉크'가 빠르게 굳어지는 과제를 해결하는 슬립포밍된 프린팅 외부 성형된 컨테인먼트 슬리브의 사용을 개시 또는 교시하지 않으며, 또한, 배합 상 변화 제어를 최적화하며, 또한, 미리 설계된 수증기 확산 저항을 최적화하고 제공한다.
또한, 종래 기술은, (비산재를 함유하는 슬립폼 프린팅 배합물) 장기간 침출을 감소시키거나 제거하고 각 연동 프린팅된 벽돌 계층의 프린팅 간의 양생 속도와 시간을 줄이고 이에 따라 현장 건설 속도를 최적화하는 슬립폼 프린팅 외부 성형된 컨테인먼트 슬리브의 사용을 개시 또는 교시하지 않는다. 또한, 성형된 벽돌 외부 보강 컨테인먼트 슬리브는, 종래 기술의 전체 스케일 3D 주택 프린팅 기술보다 보강 바, 케이블의 배치 정확도를 개선하고 배관, 도관, 전기, 섬유 광학 장치 등의 배치 정확도를 포함한다.
종래 기술의 3D 주택 프린팅 시스템은, 현재 다양한 마이크로섬유 및/또는 종래의 및 비종래의 보강부를 사용하고, 이에 따라 보강부의 부식 방지에 있어서 가격을 감소시키고, 사실상 어떠한 비시멘트질 또는 시멘트질 혼화제, 응집물, 첨가제와도 양립할 수 있고, 프린팅 배합물의 투과성 저항, 표면 및 내부 배합 수축, 표면 확장성 등을 개선하고, 프린팅 벽돌(들) 표면 본딩에 있어서 이전에는 이용불가였던 개선점을 제공하고, 이전에는 이용불가였던 성형 및 프린팅된 보강 슬립폼 통과 연동 벽돌(들)의 냉간 접합 본딩 강도인 종래 기술의 일반적인 한계사항을 제거하고, 동시에 예컨대 기계적 본딩 특성을 증가시키고 연동 벽돌(들)의 냉간 접합면 본딩 강도를 증가시킴으로써 프린팅된 벽돌(들)의 표면 본딩 특성을 개선하며, 외부 컨테인먼트 슬리브 본딩 인터페이스(배합물의 입자 경계 인터페이스)을 더 개선하며, 이전에는 이용불가였던 종래 기술의 냉간 접합 한계사항을 극복하는 개선된 본딩(접착)을 제공하는 외부 보강 성형가능 컨테인먼트 슬리브를 인식하지 못하거나 무시한다.
유연하고 경량이며 성형가능한 외부 보강 컨테인먼트 슬리브 및 임의선택적인 내부 보강 네트는, 냉간 접합 본딩 재료(들)의 필요성을 제거하고, 위에서 언급한 종래 기술의 전체 스케일 3D 프린팅 시스템 중 어느 것에도 개시 또는 교시되어 있지 않다는 점에 주목한다.
종래 기술은, 또한 필라멘트(애퍼처) 사이의 시멘트질 배합물 오버플로우(본딩)를 정확하게 규제하도록 미리 설계된 외부 슬리브의 애퍼처들(필라멘트 간격) 사이의 그라우트 및/또는 모르타르 누출의 정확하며 미리 설계된 규제 및 제어를 제공하면서 접촉시 바람에 의한 비, 눈 등의 대량의 물 침투를 방지하는 본 발명에서 개시하는 혁신적인 외부 보강 슬리브의 사용을 개시 또는 교시하지 않는다.
또한, 본 발명은, 종래 기술에 비해 각각의 전체 스케일 슬립폼 프린팅 연동 벽돌 계층 또는 섹션의 예측가능한 배치, 속도, 및 위치를 상당히 개선하며, 시멘트질 연동 키홈 인터페이스를 제공하는 벽돌 표면의 기계적 본딩 특성을 상당히 증가시키고, 본 발명의 방법과 장치를 사용하여 현장에서 슬립폼 프린팅될 수 있고 종래 기술에서 필요한 넓은 범위의 피치 각도를 비롯하여 더욱 넓은 범위의 벽 각도, 더욱 넓은 범위의 기하학적 지붕 형상을 프린팅하는 능력을 제공한다.
또한, 가요성 외부 보강 컨테인먼트 슬리브 및 임의선택적 내부 보강 네트는, 종래 기술에 비해 이전에는 이용불가였던 이점을 제공하며, 다양한 벽돌 프린팅의 하나 이상의 연동 계층을 갖고, 복합재, 섬유 번들, 다양한 필라멘트 재료, 및 다양한 와인딩을 포함하고, (필요하다면 또는 요구되는 경우) 많은 기계적 특성을 비롯하여 본원에서 언급되지 않은 다른 개선점을 제공하도록 애퍼처, 크기, 형상, 및 간격을 규제하는 것을 포함하고, 다음에 따르는 예로 한정되는 않듯이, 배합물의 부피 변화로 인해 야기되는 프린팅된 벽돌 에지 컬링의 랜덤한 균열을 감소시키거나 제거하며, 외부 슬리브가 굳은 영역 내에서의 균열 발생 범위의 상당히 제한하며, 응용분야에 따라, 슬립폼 프린팅된 콘크리트 "벽돌"의 표면 특성을 개선하며, 따라서, 통상적인 벽돌과 블록, 치장용 벽토, 석고 등을 비롯하여 진흙 벽돌, 슬럼프 블록, 부서진 돌 등의 다양하고 심미적으로 매력있는 텍스처(들) 및 마감재(들)를 생산한다.
본 발명은, 또한, 배합물 전달 부피의 더 많은/정확한 프린팅 계산을 실시간으로 제공하며, 종래 기술에 비해 전체 스케일 프린팅을 개선하며, 종래 기술에 비해 형태적 허용오차를 더 개선하고, 재고품을 상당히 간략화하고, 또한 다양하고 매우 복잡한 배합물의 현장 프린팅 특성을 더 개선할 수 있으며, 다양하고 심층적인 시멘트질 염료(색 염료)를 쉽게 수용한다.
본 발명은, 종래 기술보다 더욱 빠르고, 간단하며, 정확한 3D 프린팅 시스템 방법 및 장치를 제공함으로써, 종래 기술에 비해 시멘트 압축 공정을 더 개선하며, 건설 공정 동안 현장에서 더욱 적응가능할 수 있다. 라이트-게이지(light-gage) 섬유 보강 "재료"로 이루어지는 외부 컨테인먼트 슬리브는, 필요시 쉽게 성형되고, 접히고, 절단되고, 만들어지고, 스테이플로 고정되고, 열 밀봉되고, 끈으로 연결고, 지퍼로 묶이고, 및/또는 접착되며, 영구적(현장 방치 현장 타설)일 수 있고 또는 임시 배합물 컨테인먼트 슬리브로서 임의선택적으로 사용될 수 있으며, 슬리브는, 임의선택적으로 몇일 후에 태양광 노출로부터 용해될 수 있고 또는 자외선 광에 대한 노출 등의 임의의 적절한 방법에 의해 용해될 수 있다.
종래 기술은, 섬유-보강 콘크리트(FRC)에 의한 개선된 강성 및 감소된 편향을 비롯하여 다양한 3D 콘크리트 배합물 슬립폼 3D 프린팅 특성을 향상시키는 FRC 배합물을 혼입하는 것과 같은 상당한 구조적 개선점을 추가로 제공하는 다양한 마이크로 보강재와 양립할 수 있는 본 발명의 외부 보강 컨테인먼트 슬리브 시스템을 간과하거나 인식하지 못한다. 슬립폼 프린팅된 연동 벽 및 FRC 보강재를 포함하거나 포함하지 않는 다른 구조 부재는, 필요에 따라 다양한 종래의 및/또는 폴리프로필렌 및/또는 현무암 보강재와 함께 임의선택적으로 사용될 수 있다. FRC는 구조적 강성을 증가시키고 균열된 콘크리트 부재의 편향을 감소시키면서 보강재(들)의 응력을 감소시킨다는 점에 주목한다. 이것은, 프린팅된 기하학적 벽돌 형상과 프로파일이 복잡한 편향 특성을 제어하는 데 크게 기여하는 연동 키홈 보강 프린팅된 콘크리트 벽돌 섹션에서 특히 중요하다.
외부 컨테인먼트 슬리브와 슬립폼 프린팅 벽돌은, 종래 기술에 비해 개선된 바와 같이, 다이 또는 형틀을 슬립포밍하고 구조적으로 보강된 콘크리트 배합물들을 동시에 또는 순차적으로 프린팅하는 것처럼, 다수의 배합물의 또는 배합물들의 상이한 등급의 동시 및 순차적 전체 건축 스케일 프린팅을 함께 제공한다.
본 발명은, 프린팅된 콘크리트를 적시고 쉐이딩(shading)하는 종래 기술의 단계를 감소시키고 당업계에 공지된 냉간 접합 흠집을 사실상 제거하는 섬유 보강된 외부 컨테인먼트 "슬리브"를 장치로서 사용하는 것을 포함한다.
임의의 종래 기술 문헌이 본 명세서에서 언급되는 경우, 이러한 문헌은, 그 공개물이 미국 또는 다른 임의의 국가에서의 해당 분야의 통상적인 지식의 일부를 형성함을 인정하지 않는다는 점을 이해해야 한다.
배경 기술, 발명의 설명, 본원의 청구범위에서, 명시적인 언어 또는 필요한 의미로 인해 문맥이 달리 요구하는 경우를 제외하고, "포함한다" 또는 "포함하는" 등의 "포함하다"라는 용어와 그 변형은, 포괄적인 의미로 사용되며, 즉, 명시된 기능부의 존재를 특정하는 것이지만 본 발명의 다양한 실시예에서의 다른 기능부의 존재 또는 추가를 배제하는 것은 아니다.
따라서, 건축가의 설계, 기하학적 구조, 또는 재료의 선택에 의해 한정되지 않는 건설 현장에서 직접 및/또는 공장에서 비용 효율적으로 배치될 수 있으며 초기 설계부터 최종 전체 건축 스케일 건설까지 쉽고 빠르게 구현될 수 있는 자동화된 건설 기술이 필요하다.
본 발명은, 아마도 본 발명의 전체 스케일 3D 프린터 시스템이 종래 기술에 비해 툴링의 다양성 및 확장성 등의 현저한 이점을 갖는 점 때문에 식민지화 대상이 되는 달, 지구, 및 다른 행성에 구조물을 구축하기 위한 매우 적은 실현 가능한 방안들 중 하나일 것이며, 또한 최소한의 인간 개입으로 현장에서 베이스를 건설할 수 있다. 이것은, 기계만 달에 가져가면 되므로 건축 자재를 달 표면에 가져 와서 기초를 건설하기 위한 비용이 감소하기 때문에 장점이 된다.
또한, 이전에는 이용불가였던 외부 컨테인먼트 슬리브가 다양한 배합물을 최적화할 수 있는 능력에 의해, 다양한 현장 재료를 이용할 수 있고, 또한, 일단 태양 에너지가 이용가능해지면, 현재의 기술을 달 및 기타 환경에 적응시켜 이러한 동력 및 인시츄 자원을 사용하여 건물 등의 다양한 형태의 인프라스트럭처를 건설할 수 있으며, 인류가 장기간 거주할 수 있는 거주지 및 인프라스트럭처를 건설하기 위한 인시츄 재료로 된 압출된 재료를 사용하는 선택사항으로서, 비지구 환경에서의 거주지의 자동화된 건설 프린팅을 위한 인시츄 자원 이용하는 것이 최종 목적일 수 있다. 그 기술은 이러한 건설을 위한 매우 유망한 시스템이라고 본다.
본 발명의 예들은, 전술한 적층 제조 공정들의 하나 이상의 단점을 해결하거나 적어도 개선하고자 하는 것이다.
우리는 전 세계적으로 주택 위기에 직면해 있으며, 지속 가능한 안전한 주거지를 건설하기 위한 비용, 시간 및 자원-효율적인 시스템이 구해지지 않는다면, 수십억 명이 집을 잃을 것이다.
약 2030년까지의 국제적 추정치에 따르면, 연간 소득 3,000 달러 미만으로 살고 있는 40억명 이상의 사람들을 위한 적절한 주택 수요의 급속한 성장을 예측하고 있다는 점을 고려하면, 본 발명은 특히 시기 적절하다. 또한, 유엔은 향후 15년 동안, 이러한 수요를 충족시키기 위해 매일 평균 10만개의 신규 주택이 필요할 것으로 계산했다. PRNewswire의 2015년 2월 17일자 "2020년 10조 3천억 달러의 세계 건설 시장 규모" 기사에 따르면, 세계 건설 산업은 2010년 7조 4천억 US달러에서 2015년에 8조 5천억 US달러로 그리고 2020년에는 10조 3천억 US달러로 성장할 것으로 예상된다.
매년 지구의 인구가 늘어남에 따라, 거주지를 필요로 하는 더 많은 사람들이 삶의 질이 더 높은 대도시에 더 가까이 이주한다. 도시 집중의 급속한 성장을 고려하면, 새롭고 현저히 개선된 기술을 사용하지 않고는 불가능한, 천연 자원을 절약하며 지속 가능하고 신속하게 건설할 필요성이 건설 당업계 내에 있다. 건설 시간 및 비용을 최소화하기 위해, 건설 당업계는 인간의 노동력에 의해 수행되는 힘들고 위험한 작업을 자동화하는 기계식 노동력을 통합할 필요가 있다. 이러한 세계 주택 문제를 현저하게 감소시키거나 없애기 위하여.
자동화된 건설 기술은 밀집된 도시 환경에서, 건설이 어렵고 서비스가 어려운 장소들에서, 또는 세계의 멀리 떨어진 부적당한 지역들에서, 구조물들이 설계되어 건설되는 방식을 변혁시킬 것이다. 도 9를 참조하면, 본 발명은 (많은 주 정부 및 연방 정부의 주택 요건(법)을 비용 효율적으로 충족시키는) 지속 가능한 에너지 효율을 갖는 비용 효율적인 지속 가능한 적은 유지 보수 및 에너지 효율적인 설계(개발 도상국의 저소득 주택을 포함함)를 효율적으로 신속하게 건설하여, 토건업자가 저소득층의 지속 가능한 주택을 비용 효율적으로 신속하게 추가로 건설할 수 있게 함으로써, 상당한 세계적인 영향을 줄 것이다.
본 발명은 종래의 건설 방법 및 재료에 의해 부과되는 직선 라인들의 제한 없이, 이전의 복잡한 단계들을 간소화함으로써 더 높은 강도, 내구성 및 다른 개선점을 달성함으로써 시멘트질 자원 생산성을 향상시키는, 이전에 이용 불가능했던 비용 효율적인 지속 가능한 다목적 시공 시스템을 제공한다.
이전에 이용 불가능했던 몇 가지 이점이 있다. 첫째, 본 발명의 3차원 보강 콘크리트 슬립폼 프린팅 시스템 장치는 특히 건설이 더 복잡해지는 경우 비용이 더 적게 들고, 특히 큰 추가 비용 없이 에너지 효율적이고 심미적인 고려사항을 부가하거나, 또는 새로운 설계 자유를 제공한다는 점을 고려할 때, 본 발명의 3차원 콘크리트 슬립폼 프린팅 시스템의 비용은 종래의 건축 방법에 비해 크게 감소된다.
도 9, 도 10, 및 도 11을 참조하면, 보강 콘크리트 슬립폼 기술을 사용하면, 이의 "적층 가공(additive process)"으로서, 현장의 토대(대부분의 종래기술의 3D 프린팅 시스템은 현장의 토대나 지붕을 프린팅할 수 없다는 점을 유의한다)를 포함하는, 다목적 3D 프린팅 구조물을 신속하게 건설할 수 있게 한다. 도 12를 참조하면, 적층 건설은, 철근 시멘트질 재료의 더 긴 "벽돌들"을 사용하고 이들을 자신들의 위로 연동함으로써, 고도로 맞춤화된 매우 복잡한 3차원 보강 콘크리트 슬립폼 프린팅 구조물을 생성할 수 있으므로, 대규모의 대체 가능한 3D 콘크리트 슬립 포머(slip-former)를 사용하여 신속한 3D 콘크리트 시공 기능의 증가된 수요 및 현지 공급을 유도한다.
본 발명은 실시간으로 전체 크기의 구조물 및 구성 요소를 제조할 수 있는 연동 계층별(적층) 프린팅 공정을 갖는 전체 건축 스케일의 온사이트 슬립폼 "벽돌들"을 포함함으로써, 구성 요소가 건축가의 디지털 모델로부터 직접 제작될 수 있기 때문에, 건축가에게 상당한 설계 자유도를 부여한다.
본 발명의 도구 및 장치는 종래기술과는 별개이고 구별되며, 건설 현장에서 신속하게 조립되고 전개되어, 이전에 이용 불가능했던 보강 콘크리트 시공의 다양성을 제공한다.
본 발명의 3D 주택 프린팅 시스템은 종래기술보다 더 안전하고, 건설의 필수 단계를 가지지 않으며, 조기 거주를 촉진시키고, 종래기술과 비교하여 더 신속하고 더 정확하며 더 조용한 현장 건설 공정을 포함한다.
또한, 이러한 프린팅 구조물, 재료 및 건축 설계는 값비싼 H.V.A.C.(난방, 환기 및 공조)의 필요성을 크게 감소시킬 수 있어서(약 85% 내지 95%), 난방, 환기 및 공조를 위한 크기 및 에너지 사용 및 이들의 관련 비용(설계에 따른)을 감소시킬 수 있다.
도 13을 참조하면, 본 발명은 효율을 크게 향상시키고, 폐기물을 감소시킨다.
본 발명은 종래기술보다 훨씬 더 적은 온사이트 건설 폐기물을 생성한다. 도 13은 이러한 크게 감소된 온사이트 건설 폐기물을 도시한다. 혁신적인 시스템은 극히 적은 유지 보수를 필요로 하는 구조물들을 건설한다.
본 발명은 간소화된 건설 물류를 제공하여, 사람들을 보다 감독적인 역할로 배정함으로써 사실상 모든 힘든 물리적 노동에 대한 필요성을 감소시키고, 사람들의 안전 및 건설과 관련된 문제들을 크게 감소시키거나 제거하며, 감소된 시간 및 비용으로 심미적으로 세련된 디자인을 제공하고, 건축가를 위한 새로운 심미적인 그리고 기능적인 개념을 제공한다. 일 실시예로서, 도 14, 도 15, 도 16, 도 17, 도 18, 도 19, 도 20 및 도 21은 예를 들어 이에 한정됨이 없이 스퀸칭(머드 벽돌) 구조물들을 모방하거나 복제하는 것과 같은, 많은 가능한 온사이트 벽돌 슬립 포밍 설계 구성예 중 일부를 도시한다.
전형적인 예시적인 실시형태로 도시된 바와 같은 도 10을 참조하면, 본 발명은 큰 자유-경간(free-span)의 곡선형 또는 곡선의 보강 콘크리트 룸 및/또는 구조물을 비용 효율적으로 건설하는 경우와 같이, 종래기술의 건설 시간 및 비용 방정식(평방 피트당)을 반전/도치시키는 방법 및 장치를 개시한다. 실시예로서, 본 발명의 개방형 자유 경간 룸의 건설은, 룸이 더 클수록, 룸을 건설하는데 더 적은 (평방 피트당 건설) 시간 및 비용이 든다(최대 약 45 피트 직경 또는 1,590 평방 피트까지).
도 22를 참조하면, 본 발명의 다목적 자동화 로봇 시공 시스템은 본 발명과 대비한 미국 특허 제7,641,561호의 외부 갠트리 시스템과 비교하여 매우 다양한 이점을 갖는다. 본 발명자는 본 발명의 전체 건축 스케일의 3D 프린팅 시스템이 노동 비용을 70% 내지 최대 90%까지 감소시키면서, 건축 자재의 30% 내지 60%를 절약할 수 있고, 제조 시간을 70% 내지 심지어 90%까지 단축시킬 수 있다고 이론화한다.
도 8 및 도 22의 본 발명의 3D 프린터 시스템, 및 프린팅 시스템은 전적으로 현장에서 구축될 수 있다. 본 발명의 자동화된 시공 시스템은 30분 미만의 용이한 온사이트 조립, 및 편리한 운반(경량 및 더 작은 크기)을 제공하며, 또한 장소 간에 쉽게 이동될 수 있다.
많은 가능한 구성예 중 하나의 실시예로서, 도 9 및 도 22를 참조하면, 거의 높이 제한이 없는 단일 또는 다중 작동 플랫폼으로부터, 이하의 기술 규격을 갖는다.
자동화된 시공 시스템의 기술 규격(하나의 3D 프린팅 시스템 또는 모델의 실시예로서)
총 중량 - 650 lbs./295.45 kg(지지 베이스를 포함하지 않음).
최대 조작 영역(지지 휠이 없음) - 약 1,600 평방 피트/148.6 평방 미터.
최대 조작 영역(지지 휠이 있음) - 약 9,500 평방 피트/882.6 평방 미터.
작업 이동 속도 - 분당 약 10 내지 60 피트/분당 3.05 내지 18.3 미터.
위치 설정 정밀도 (± 0.02 인치/± 0.5 mm).
반복적인 위치 설정 정밀도 - (0.004 내지 0.008 인치/0.1 내지 0.2 mm).
위치 설정 기구 - 개별 서보 제어 장치를 갖는 3개 내지 4개의 신축형 유압 실린더.
부가적으로, 본 발명은 약 4 내지 8 kW의 매우 낮은 에너지 소비를 가지며, 온사이트 조립은 종래기술에서와 같이 수일이 소요되지 않고 약 30분이 소요된다.
컨투어 크래프팅 갠트리. 본 발명자는 2,000 내지 2,500 평방 피트의 보강 콘크리트 구조물이 약 8시간 내에 2명의 사람에 의해 현장에서 실시간으로 건설될 수 있는 것으로 이론화한다. 선택 사항으로서, 본 발명은 작동 플랫폼(operating platform)에서의 단일 지점으로부터 조작 영역을 최대 약 4배까지 확장시키기 위해, 착탈식으로 고정된 선택적인 지지 및 가이드 휠을 사용할 수 있다.
또한, 이는 구조물을 건설하는 노동자들을 위해 더 안전하다. 심지어 일반적으로 안전 및 환경 위험이 있을 수 있는 많은 작업이 본 발명에 의해 수행될 수 있으며, 더 적은 건설 노동자들이란 인적 오류 및 잠재적인 부상과 사망이 더 적어짐을 의미한다.
본 발명은 더 간단하고 더 조밀한 작업 장소 저장(적은 재고품)을 제공하고, 건설 장비 자재의 운반 및 수령의 양을 크게 감소시킨다(재고품을 크게 간소화시킨다). 본 발명은 원산지 자재를 사용하여 전체 건축 스케일의 구조물을 3D 프린팅하는 기능을 선택적으로 제공한다.
도 17, 도 18 및 도 23을 참조하면, 본 발명의 방법 및 장치는 이에 한정됨이 없이 계단, 벽장, 윈도우 및 도어 프레임, 벽난로, 벤치, 선반 등과 같은 크거나 작은 내부 및 외부 건축 구조물들을 건설하기 위해, 필요에 따라 크기 조정될 수 있다. 본 발명은 종래의 건설 방법 및 자재와 통합될 수 있다(예를 들어, 개조, 내진 강도의 증대, 내후성, 내구성, 지속 가능성 및 단열성의 개선 등).
또한, 도 10, 도 11, 도 14, 도 15, 도 16, 도 17, 도 18, 도 19, 도 20, 도 21 및 도 24를 참조하면, 본 발명은 신속하고 비용 효율적으로 기존의 건축 구조물들을 "모방" "복제"하고, 이미 현장에 있는 종래기술의 다른 콘크리트 시공 시스템들을 보강하기 위해, 개시된 자동화된 로봇 건설 기술을 사용하는 것을 포함한다. 또한, 본 발명은 이에 한정됨이 없이 사일로(silo), 냉각탑 및 얼음집과 같은 매우 다양한 상업적 구조물을 신속하게 건설할 수 있다.
특정 실시형태에서는 본 발명의 방법 및 장치가 모델 제작 산업과 재료 혼합 및 전달 시스템을 포함하지만 이에 한정되지 않는 콘크리트 시공 영역을 벗어나는 많은 적용예를 가질 수 있음을 포함한다. 몇몇 특정 실시형태에서는, 대체 가능한 구성 요소들을 갖는 시공 시스템이 더 큰 복잡도, 더 적은 폐기물로 신속하게 건설될 수 있으며, 더 환경 친화적이라는 것을 포함한다. 바람직하게는 현장에서 철근 시멘트질 곡선 구조물을 프린팅하는데 현저하게 적은 사람의 노동력을 필요로 하고 비용이 적게 드는 부품들을 구비함으로써, 시공 시스템이 초기의 고강도 연동 외부 철근 프린팅 벽돌을 제공하여 일체형의 완성된 구조물로서 현장에서 유지된다. 따라서, 보강 콘크리트 시공 구성 요소는 더 높은 속도 및 복잡도로 제조될 수 있다.
본 발명의 보강 콘크리트 시공 공정은, 슬립폼 압출 계단, 외부 및 내부 플랫 및/또는 오목 및 볼록 칸막이 벽, 저부조(bas-relief), 기둥, 포설, 배관, 배선, 케이블링 및 배관 공동을 포함하여, 토대를 건설하는 것으로 시작하여 지붕의 상부에서 종료되는 것과 같은, 연속적인 및/또는 간헐적인 건설 방법으로 수행될 수 있다. 도 25를 참조하면, 각각의 "벽돌" 층의 슬립폼 타설 동안에, 이전의 긴 벽돌 층의 상부에 긴 벽돌을 슬립폼 시공함으로써, 철근 시멘트질 철근 시멘트질 "구조식 잉크"가 타설된다. 응고(양생) 공정은 약 24 시간이 걸린다. 적용예에 따라, 계층별 타설 또는 슬립폼 프린팅 공정은 건축물의 바닥(토대)에서부터 시작되며, 일반적으로 약 4 내지 12 인치(평균 6 인치) 높이의 "타설 연동 벽돌 섹션"을 프린팅 및 포설한다. 도 25를 참조하면, 이전에 프린팅된 벽돌 층의 PSI가 3분 내지 5분 내에 약 500 PSI에 도달함에 따라, 포설 압출 시에, 응고 공정이 시작되고 프린팅된 새로운 벽돌 층이 이전의 벽돌 층 상에 연동 추가된다.
이러한 혁신적인 소형화된 슬립폼 프린팅 시스템은 종래기술에 비해 매우 다양한 콘크리트 배합물 타설을 크게 향상시키고, 훨씬 더 다양한 기존의 그리고 새로운 프린팅 재료(즉, 미정질 특성을 갖는 무기물)로부터 석재형 구조물의 건설을 가능하게 하며, 일부 적용예에서 상기 구조물을 보강하기 위한 종래의 보강재(철근)에 대한 구조적 요건을 제거한다. 이러한 혁신은 더 지속 가능하고(수백년 또는 심지어 그 이상) 더 환경 친화적인 인공적으로 생성된 "석재"를 가능하게 한다.
본 발명의 방법 및 장치는, 바람직하게는 연동 키홈(keyway)을 구비하는, 예를 들어 사전 엔지니어링된 홈 또는 슬롯을 구비하는, 동일한 또는 상이한 구성을 갖는 매우 다양한 프린팅된 벽돌로 건설하는 단계를 포함함으로써, 종래기술에 비해 증가된 정밀도 및 고정을 제공한다. 도 26을 참조한다. 도 26은 현장에서 실시간으로 슬립폼, 성형 및 프린팅되는 많은 가능한 외부 철근 벽돌 구성예 중 24개를 나타낸다. 슬립폼 장치(이동식 형틀)는 포설 고정 및 정확도를 증가시키기 위한 홈 또는 슬롯을 갖는 연동 보강된 키홈을 프린팅할 수 있다. 도 25 및 도 26을 참조한다.
도 25, 도 26 및 도 27을 참조하면, 다른 특정 실시형태에서, 본 발명의 슬립폼 장치(이동식 형틀)는 바람직하게는 예를 들어, 보강재(철근) 로드, 바, 케이블, 및/또는 전기 설비, 배관 등을 수용 및 위치시키기 위한 수용 홈 또는 채널을 갖는 긴 연동 "벽돌"을 압출 성형한다. 예시적인 실시형태의 도 27의 A-1은 이에 한정됨이 없이 보강재(철근) 로드, 바, 케이블, 및/또는 전기 설비, 배관, 광섬유 등과 같은 많은 가능한 매립형 물품 중 하나를 도시한다.
본 발명은 매우 다양한 대체 가능한 "벽돌" 형틀을 포함하지 않는 종래기술의 슬립 포머와는 별개이고 구별되며(도 26 참조), 외부 섬유 보강 컨테인먼트 슬리브를 통한 캡슐화를 포함하고(도 28 참조), 이는 필요에 따라 특정 배합물 양생 환경을 자동으로 조절 및 최적화하며, 시멘트질 배합물의 특수 배합을 필요로 하지 않고, 필요에 따라 맞춤형 배합 및 고성능 시멘트질 첨가제, 배합물 및 골재를 쉽게 최적화한다.
종래기술에 대비한 다른 현저한 개선은, 본 발명이 곡선형 경사 벽을 포함하여 수평으로 및 수직으로 프린팅(슬립폼)하는 회전식 압출기로 인해 2개 또는 3개 평면의 "프린팅"을 제공함으로써, 더 많은 건축 및 건설 가능성을 확대시킨다는 점이다. 종래기술에 비해, 건설 현장에서 추가적인 운반 및 수동 조립을 필요로 하는 개별 벽들의 오프사이트에서의 제작 대신에, 바람직하게는 내부에서 전체 구조물들을 슬립폼 "프린팅"하기 위해, 슬립폼 "프린터" 시스템은 기존의 3축 셋업으로 한정됨이 없이, 착탈식으로 부착된 회전식 베이스를 가지며, 기계식 모듈형 아암은 모든 방향으로 회전 및 선회할 수 있다(도 22 참조).
XOY 평면에서 회전(1) 및 병진(2) 이동을 수행하여, 기계식 로봇의 착탈식으로 고정된 대체 가능한 슬립폼 압출 헤드(A; B)가 사전 설정된 궤도(3)를 따라 이동함으로써, 소형 및 이동식 프린터에 의해 대형 주택의 프린팅을 가능하게 하는 기술적 솔루션을 갖는다. 프리-슬립-포머는 (A) 수평 및 (B) 수직 위치에 있거나, 또는 에지의 정밀한 프린팅을 위해 구조물 상에서 임의의 각도로 또는 그 안의 파생물로 슬립폼, 포설 및 프린팅하도록 경사지게 조정 및 위치될 수 있으며, 위치 설정 수단은 프린팅된 시멘트질 배합물(들)에서의 불일치를 필요에 따라 그리고 자동으로 보정한다.
본 발명은 보강 콘크리트 시공에 대한 공차(정확도)를 향상시키고, 모든 유형의 콘크리트 포설에서 품질, 안전성 및 경제성을 향상시키며, 적용 가능한 구조적 규약을 충족시키거나 초과하는 구조적 무결성을 추가로 향상시킨다. 다목적 로봇 시스템은 바람직하게는, 압출시에 약 3분 내에 약 200 p. Dkt No. BG-003.02s.i.를 초과하고, 일반적으로 배합물에 따라 7일 내지 20일 내에 5,000 내지 30,000 p.s.i. 이상으로 응고(양생)되는 반소성 고점도 "페이스트"로 시멘트질 배합물이 성형 및 압출되는 슬립폼 압출 프린팅 철근 타설 구조식 "벽돌" 재료를 포함한다.
특정 실시형태에서는, 본 발명의 방법 및 장치는 본원에 개시된 바와 같은 본 발명의 현장 방치(leave-in-place) 현장 타설(cast-in-place) 외부 컨테인먼트 슬리브를 사용하지 않고 보강 콘크리트 구조식 "벽돌"을 선택적으로 슬립폼 프린팅할 수 있는 것을 포함한다. 다목적 로봇 시스템 슬립 포밍 보강 콘크리트 시공 방법 및 장치는 바람직하게는, 프린팅 건설되는 구조물 내부 및 외부로부터 실시간으로 현장에서 슬립폼 프린팅(작동)되는 것이 바람직하다. 리버스 건설 프린팅으로도 알려져 있다(도 22 참조).
본 발명의 방법 및 장치는 매우 다양한 건축 및 구조식 구성 요소를 신속하고 정확하게 설치하며 설치 및 포설(배치)하도록 돕고, 예를 들어 이에 한정됨이 없이, 아치형 구조물, 윈도우 및 도어 프레임 등과 같은 종래의 미리 성형된 콘크리트 구성 요소를 포설하는 단계를 선택적으로 포함한다. 선택 사항으로서, 본 발명은 필요에 따라 LED(발광 다이오드) 및 다른 안전 및/또는 위치 설정 센서를 통합하는 것을 포함한다.
예시적인 실시형태에서, 적용예에 따라, 종래의 고정식 콘크리트 폼 상에 훨씬 더 다양한 시멘트질 배합물 재료를 슬립폼 "타설"하기 위한 방법 및 장치를 포함하며, 강성의 수평 보강 지지 부재(철근)는 윈도우 및 도어 프레임 개구부와 같은 매우 다양한 개구부의 슬립폼 압출 프린팅(건설)을 가능하게 하는데 사용될 수 있다(도 17 및 도 18 참조). 예를 들어, 슬립폼 "압출 프린팅" 장치는 윈도우 개구부로서 지정된 영역을 이동한다. 제안된 윈도우 프레임을 둘러싸는 프린팅된 벽 섹션의 상부가 슬립폼(압출 성형)된 후에, 선택적으로 수평 보강 부재(들)가 이러한 프레임 및 벽의 상부에 걸쳐서 포설되어 윈도우 프레임의 보강 헤더를 생성할 수 있다. 프린팅된 "벽돌"의 하나 이상의 연동 층이 필요에 따라 압출 성형된다. 현무암, 폴리프로필렌 보강재가 바람직하다.
본 발명은 건설 공간 활용도를 향상시키고, 야적장 공간을 약 75% 감소시킨다.
갠트리 로봇
본 발명의 리버스 갠트리 장치는, 종래기술에서 컨투어 크래프팅(Contour Crafting), 와스프(Wasp), 칭다오(Qingdao), 윈선(Winsun)에서 사용되는 것과 같은 오버헤드, 및 다른 오버헤드 갠트리 시스템에서만 일반적으로 작동하며 전통적으로 종래기술에서 건설될 구조물보다 더 큰 종래의 갠트리 로봇 시스템과는 별개이고 구별된다(도 6 참조). 본 발명은 더 작고, 더 가벼우며, 더 짧은 모듈형 기계식 아암을 가지며, 더 간단하고, 더 가벼우며, 더 짧은 배합물 펌핑 및 전달 시스템을 추가로 포함하는, 자동화된 리버스 시공 시스템을 사용하는 많은 이점을 갖는 것을 포함한다.
본 발명은 바람직하게는, 보강 콘크리트를 위한, 이전에 이용 불가능했던 내부 위치되어 작동되는 리버스 갠트리 건설 장치(내부로부터 외부로 건설함)를 포함하여, 기계식 및/또는 자동화된 로봇식 시스템을 구비함으로써, 최소 훈련 시간을 필요로 한다. 본 발명의 방법(들) 및 장치는 바람직하게는, 제안된 구조물의 내부로부터 바람직하게 작동되는 온사이트 건설을 위한 보강 콘크리트 시공 기술을 사용하며; 이는 극히 복합적인 각도로 프린팅하는 경우, 더 작고, 더 가벼우며, 훨씬 더 다양한 프린팅 도구를 가능하게 함으로써, 이전에는 이용 불가능했던 보강 콘크리트 시공을 제공한다.
선택 사항으로서 또는 변형예로서 또는 본 발명은 대체 가능한 형틀을 통과하여 외부에서(구조물 외부에서) 또는 필요에 따라 임의의 프린팅 조합들로 슬립폼 프린팅하도록 작동될 수 있다. 도 8을 참조한다. 현장에서 내부적으로(구조물 또는 룸의 내부로부터) 자동 프린팅하는 것이 가장 바람직하다. 본 발명은 착탈식으로 부착된 슬립폼 압출 헤드를 갖고 바람직하게는 슬리브 공급 시스템 등을 갖는 이동 가능한 로봇식 작동 플랫폼 상에 착탈식으로 고정되도록 개시된 자동화된 시공 시스템을 부착하여 작동시키는 선택 사항 또는 변형예를 포함한다.
도 29 및 도 30을 참조하면, 본 발명은 매우 다양한 기계식 및 다목적 로봇 구성, 설계, 변동을 포함하고, 상이한 규모를 갖는 몇 개의 시스템들이 본 발명에 포함되며, 본원에서 구체적으로 상술되지 않은 본 발명의 범위 내에서 사용될 수 있다. 도 29는 예시적인 실시형태에서, 기계식 및 자동화된 다목적 로봇 시공 시스템 및 장치의 측면도를 도시한다. 도 30은 많은 가능한 그리고 자동화된 건설 로봇식 구성예 중 4개를 도시한다.
따라서, 더 작고, 더 간소화되며, 더 경량인 작동 구조물을 모두 구비하고, 본원에 개시된 바와 같이, 신속하게 위치 설정 가능한 다양한 지지 및 작동 베이스(들)(도 38, 47, 48, 49, 50)에 의해 회전 가능하게 지지되는, 자동화된 건설 아암(들)이 제공되어, 감소된 중량, 크기 및 정확한 위치 설정으로 슬립폼 성형 및 프린팅의 기능을 제공한다.
바람직한 로봇식 지지 및 작동 플랫폼 구성은 진흙/물/모래 등으로의 콘크리트 타설과 같은 이전의 복잡한 시멘트질 타설 환경을 간소화하며, 콘크리트 폼을 사용하는 것과 같은 많은 건설 구성 요소에 대한 종래의 제약을 제거하고, 시간 또는 비용을 추가하지 않고 고유한 피처들을 갖는 각각의 구조물을 잠재적으로 대량 건설하기에 적합하며, 종래기술의 온사이트 건설 폐기물을 수 톤에서 수 파운드 미만으로 추가로 감소시켜서, 건설 공정 동안 그리고 건설 공정 후에 온사이트 청소를 크게 감소시키고(도 13 참조), 온사이트 그레이딩 및 준비를 위한 종래기술의 이전의 복잡한 단계들을 크게 감소시킨다.
더 작고, 더 다양한 시공 시스템과 더불어, 본 발명은 종래기술의 구조식 보강 콘크리트 시공 시스템에 비해 다음과 같은 추가적인 현저한 이점을 제공한다: 예를 들어 이에 한정됨이 없이, 1) 콘크리트 폼 작업의 제거, 2) 외부 밀폐를 갖는 용이한 배합물(들) 성형 장치 및 정밀한 보강 포설 방법을 제공, 3) 양생 동안 적은 배합물 수축, 4) 제한 없는 곡선 건설 가능성을 구비, 5) 더 강하고 더 가벼운 철근 구조식 쉘 실용성, 6) 보다 원자재의 사용, 이에 따른 지역 경제 구제, 7) 결합 성형된 그리고 연동된 철근 캡슐화 "벽돌" 구조물, 및 하나의 단일 패스(유동) 단계로의 마감 공정.
곡선 버블 구조물
도 8, 도 9, 도 10, 도 11, 도 12, 도 22 및 도 24를 참조하면, 새로운 기술은 상당히 적은 구성 요소 및 단계를 사용하여, 기존의 종래기술의 직선형 구조물에 비해 상당한 이점을 생성하는 심미적으로 그리고 기능적으로 원하는 보강 콘크리트 곡선 구조물을 비용 효율적으로 건설하고, 곡선형 벽 및 천장을 갖는 구조물을 건설하기 위한 현재의 건축 트렌드를 가능하게 함으로써, 당업계에서 필요한 바와 같은 거의 모든 문화, 스타일 및 기후에 쉽게 적응되는, 사실상 상상할 수 있는 임의의 안출 가능한 주문형 보강 콘크리트 설계를 건축업자가 생성할 수 있게 한다.
본 발명은, 전체 건축 스케일의 온사이트 3D 보강 콘크리트 슬립폼 프린팅의 이러한 새로운 기술을 사용하여, 응력 제거를 위한 통상적인 요건으로 인해, 예를 들어, 인간의 뼈 성장과 유사하게 구조물을 모방하는 컴퓨터 알고리즘을 사용하는 것과 같이, 예를 들어, 독특하고 더 기능적이며 지속 가능한 디자인을 신속하게 슬립폼 프린팅하기 위한 응력 인자 및 복합 기하학적 구조를 포함하는 수학적 알고리즘으로부터 생성되는, 보다 유기적일 수 있는 고도로 복합적인 디자인을 복제하는 이전에는 이용 불가능했던 프린팅된 철근 시멘트질 구조물을 제공한다.
방법 양태에서, 적층 벽돌 공정에서 3D 콘크리트 슬립폼 프린팅으로부터의 공기압-압출 성형 및 반액체형 콘크리트(페이스트)가 사용된다. "적층 공정"으로서, 시멘트질 재료의 슬립폼 성형된 철근 벽돌을 사용하여 이들을 자신의 위로 부가함으로써, 적층 가공은 세계적 규모로 주문형 및 복합적인 3차원 보강 콘크리트 구조물을 건설할 수 있으며, 이전에 이용 불가능했던 비용 효율적인, 1) 건축 개별 주문화, 2) 증가된 건축 유연성 및 기능성, 및 3) 대량의/고속의, 고부가가치의 온사이트 자동화된 정밀한 가공, 개선된 규모의 경제를 통한 비용 절감을 제공한다.
본 발명은 외측으로 만곡된 외벽 및 지붕(도 31 참조)과 같이, 고도로 복합적인 다중-곡률 벽을 갖는 고도로 복합적인 곡선 구조식 시스템(예를 들어, 도 12를 참조하면, 건축 버블 기하학적 구조)을 신속하고 비용 효율적으로 건설함으로써, 이러한 콘크리트 폼의 구매, 운반, 조립, 타설, 제거, 청소 및 재고 관리의 종래기술의 이전의 복잡한 단계들 없이, 내부 공간의 용도를 확대시킨다(도 1, 도 2 및 도 3을 참조). 본 발명은 특히 부벽, 플라잉 아치형 구조물, 플라잉 부벽을 더 포함하는 최적화된 환기 및/또는 배수 시스템을 갖는 설계를 위해, 단순한 것에서부터 매우 복합적인 벽 기하학적 구조, 천장, 바닥 또는 지붕의 저렴하고, 신속하며, 정확한 콘크리트 시공을 제공한다(도 10 참조). 몇몇 특정 실시형태에서는, 현장에서 고도로 복합적인 구조식 철근 곡선 구조물을 건설하기 위해, 분배 구성 요소를 갖는 자동화된 구조식 콘크리트 성형 시스템을 포함하며, 건설 방법 및 장치는 일체형의 완성된 프린팅 구조물로서 현장에서 유지되는 높은 초기 강도를 갖는 프린팅된 벽돌을 제공한다.
부가적으로, 곡선을 갖는 엔지니어링 콘크리트 구조물은 콘크리트의 구조물의 무결성을 증가시키며, 실시예는 변형된 비누-버블 건축물을 포함한다(도 12 참조).
추가적인 실시예로서, 외부 보강 콘크리트 "벽돌" 벽(들)은 예를 들어 반원통형 둥근 천장, 돔 및 타원형 룸 및 다른 구조물을 건설하는 경우, 토대 적도를 지나서 연장되도록 설계 및 프린팅될 수 있다. 도 24를 참조한다.
본 발명의 목적 및 이점
본 발명의 목적은 약 ± 0.5 mm의 정밀도를 갖고 약 0.1 내지 0.2 mm의 반복적 위치 설정 정밀도를 갖는, 반복적 정밀도 및 위치 설정 정밀도를 갖는 고속 프린팅을 제공하는 것이다. 본 발명의 목적은 몇몇 자동화된 소형의 이동식 슬립폼 3D 프린터 시스템으로부터 현장에서 대형 구조물을 정밀하게 슬립폼 프린팅하는 것을 가능하게 하는 기술적 솔루션을 제공하는 것이다(도 8, 도 22 및 도 32 참조).
본원에서 설명된 피처들 중 일부 또는 전부를 다양한 확장 가능한 보강 콘크리트 시공 시스템에 결합함으로써, 대다수의 내구성이 있는 지속 가능한 경제적인 보강 콘크리트 구조물들이 신속하게, 효율적으로, 정밀하게, 그리고 적은 인력으로 고도로 맞춤화된 규격을 포함하는 매우 다양한 건설 등급 또는 표준에 따라 비용 효율적으로 건설될 수 있다. 이는 본 발명의 목적이다.
본 발명은 새로운 건축 범위를 열 수 있고, 지속 가능한 "친환경적인" 건축물 분야에 혁명을 일으킬 수 있으며, 건설 공정에 관한 건축 산업의 사고 방식을 변화시킬 수 있고, 특히 외딴 지역에서 매우 다양한 독특한 적용예를 갖는다.
본 발명자는 본 발명의 방법 및 장치가 이론적으로 수 백년 내지 수 천년간(수명 주기) 지속되는 지속 가능한(장기간) 고도로 내구성이 있는 철근 구조물을 비용 효율적으로 건설할 수 있고, 대량의 세계적인 규모로 독특한 에너지 효율적인 구조물을 건설하는데 적합하다고 이론화한다. 특히 복합적인 적용예에서 그러하다. 이는 본 발명의 목적이다. 바람직하게는, 본 발명의 추가적인 목적은 다른 대규모 3D 주택 프린팅 시스템과 비교할 때, 온사이트 보강 콘크리트 시공 장치가 가장 바람직하게는 슬립폼/프린팅되는 제안된 구조물의 내부에서 작동되고 중앙에 위치되는 것이다(도 22 참조).
본 발명의 목적은 3차원 공간에서 미리 결정된 전체 건축 스케일의 슬립폼 프린팅 경로를 정확히 따르도록 배향 및 속도로 제어되거나, 또는 연속적으로 또는 간헐적으로 또는 수동 또는 사전 프로그래밍된 위치들 사이에서 반복적으로, 신속하고 정확하게, 조정 가능하게 이동하는 것이다. 다른 특정 실시형태에서는, 본 발명의 방법 및 장치가 필요에 따라 매우 다양한 종래기술의 건설 방법, 재료 및 장치(도시되지 않음)와 함께 사용될 수 있는 것을 포함한다.
본 발명은 배수 증발 배합물 양생의 개선된 사전 엔지니어링된 조절을 위한, 제조 준비, 운반, 포설, 마무리를 포함하는, 더운 날씨의 현장 프린팅을 포함하는 이전의 복잡한 건설 단계를 간소화하고, 매우 다양한 콘크리트 배합물에 대한 현장의 환경 보호를 제공하며, 건설 현장에서 콘크리트 배합물의 더 용이한 취급을 가능하게 한다(본 발명의 묶음 처리(batching), 성형, 프린팅, 포설을 사용하고 개선된 양생 기술을 구비함으로써). 도 4를 참조하면, 더운 날씨 동안에 종래의 콘크리트는 가소성-수축(균열), 버그 홀, 가속화된 양생 속도, 증가된 슬럼프 손실, 및 감소된 강도를 유발할 수 있다는 점을 유의한다. 더운 날씨에서 낮은 콘크리트 강도 테스트 결과는 시험편의 초기 양생 특성의 조절되지 않은 콘크리트 양생 및 보호로 인해 흔히 발생한다는 점을 유의한다. 본 발명은 배합물 시험편 및 실제 프린팅된 구조물이 필요에 따라 적절하게 양생되도록 보장하기 위한 이전에는 이용 불가능했던 혁신을 포함한다. 본 발명의 방법 및 장치는 실제 현장 건설의 현실에 더 잘 적응됨으로써, 보강 콘크리트 시공의 품질 보증을 향상시켜서 정밀한 설계, 강도 및 내구성을 신뢰 가능하게 달성한다. 이는 본 발명의 목적이다.
모든 유형의 보강 콘크리트 포설에서 품질, 안전성 및 경제성을 향상시키는 것이 목적이다. 본 발명의 방법 및 장치는 매우 다양한 종래의(종래기술의) 보강 콘크리트 시공 시스템과 신속하고 용이하게 통합된다. 이는 본 발명의 목적이다. 다른 목적 및 이점은 이하의 명세서 중에 명백해질 것이다.
본 발명은 매우 다양한 보강 콘크리트 시공을 위한 개선된 품질 관리를 제공하는 동시에, 종래기술의 보강 콘크리트 시공 시스템을 간소화하기 위한 혁신적인 방법 및 장치를 개시한다. 실제 구조물은 ± 0.5 mm 사이의 계획된 공차 내에서의 CAD 설계에 해당한다. 일반적으로, 본 발명의 시스템은 콘크리트 타설을 위한 종래의 형틀을 필요로 하지 않기 때문에, 건축 방식의 유형 및 복잡도가 프린팅 구조물의 비용에 크게 영향을 미치지 않을 것이므로, 사실상 설계자에 의해 안출된 임의의 엔지니어링된 피처가 필요에 따라, 신속하게, 저렴하게, 정확하게, 그리고 용이하게 현장에서 건설될 수 있다.
또한, 사람의 개입이 거의 없거나 전혀 없어서, 사고의 위험이 실질적으로 감소된다. 종래의 콘크리트 시공 현장에는 엄격하고 값비싼 안전 조치가 지속적으로 적용되어야 한다. 심지어 통상적으로 안전 및 환경 위험이 있을 수 있는 다수의 작업이 본 발명의 자동화된 슬립폼 프린팅 시스템에 의해 수행될 수 있을 뿐만 아니라, 많은 통상적인 현장 건설 오류를 제거할 수 있다.
본 발명의 이점 및 비용상의 이점을 이용함으로써 보험 및 계약 이행 보증 증서(performance bond)를 포함하는 이러한 비용 및 다른 비용을 잠재적으로 감소시킬 수 있다. 또한, 이에 한정됨이 없이, 더 낮은 구매 비용, 더 높은 인식 가치, 더 낮은 보험료, 잠재적인 비용 절감, 더 긴 융자, 증가된 에너지 효율, 증가된 재료 선택의 다양성을 포함함으로써, 위험한 건설 단계 등이 없이 험한 기상 조건에서 현장 건설을 가능하게 한다.
본 발명은 철근 가변 기둥 섹션을 갖는 보강 콘크리트 교량 부분, 도로 부분, 기둥 부분, 필러 부분, 말뚝, 항만 부분, 정박지 비품을 건설하는 단계를 더 포함하며, 수중 기둥, 물 및 와인 탱크(도 33 참조), 복합 산업 공장 단지, 조각품, 영화 세트, 놀이 공원, 분실품(고고학) 등을 복원하는 단계를 더 포함하는 기념물과 사원을 복제할 필요가 있는 구조물 및 박물관을 건설하는 단계를 더 포함하고, 다층 구조물을 신속하게 건설할 수 있고, 적용예에 따른 필요에 따라 크기 조정될 수 있다.
본 발명의 추가적인 목적은, 예를 들어 이에 한정됨이 없이, 단면이 균일 또는 불균일하고 자신에 대해 폐쇄되는 다중-곡선형 벽을 프린팅하기 위해, 또는 필요에 따라 적어도 하나의 비-수직면을 갖는 이의 높이 및 길이를 따라 직경 및/또는 두께가 변화하고(단면이 불균일함) 자신에 대해 폐쇄될 수 있는 매우 다양한 철근 토대, 기반, 벽(도 31 참조)과 같은, 실시간으로 현장에서 매우 다양한 콘크리트 구조물의 건설을 위해 신속하고 정확하게 조정 가능한 장치를 갖는 콘크리트 슬립폼 프린팅 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명은 비-폐쇄형 또는 개방형 구조물(도 8, 도 9, 도 10, 도 11, 도 12, 도 22 및 도 24 참조)을 포함하는 사실상 임의의 원하는 기하학적 구성으로 보강 콘크리트 구조물이 건설될 수 있는 것을 포함한다. 이상적인 기하학적 구조는, 본 발명에 따라 수평으로 및/또는 수직으로 또는 임의의 각도로 또는 그 안의 파생물로 슬립폼 캡슐화된 프린팅 "벽돌"(타설)로부터의 나선형 및 자유 형태 철근 구조물(도시되지 않음)과 같은, 아치형 구조물, 둥근 천장, 돔 또는 임의의 조합물과 같은 건축물을 신속하게 마무리할 수 있게 한다.
본 발명자는 본 발명의 고속 프린팅 시스템이 기존의 보강 콘크리트 시공 시스템보다 평균 약 10배 내지 20배 더 빠른 토출구로 추정된다고 이론화한다. 부가적으로, 필요한 작동(건설) 시간이 사전에 계산될 수 있으며, 더 정확한 계획을 제공할 수 있다. 일반적인 벽돌 제조 프린팅 용량은 외부 철근(캡슐화된) 압출 성형된 그리고 포설된 벽돌에 대해 분당 약 60 피트(초당 약 1 피트)이며, 이는 약 6시간 내지 10시간마다 2명의 노동자에 의해 약 2500 평방 피트 구조물을 건설하는 것에 상응한다.
본 발명자는 필요한 경우, 본 발명의 완전 자동화된 버전(도시되지 않음)이 훨씬 더 빠르게 건설할 수 있다고 이론화한다. 종래기술의 통상적인 콘크리트 구조물에 비해 시공 시스템의 비용이 더 저렴하기 때문에, 비슷한 구조물의 구현 비용은 통상적인 종래기술의 건설 방법보다 약 70% 내지 80% 더 낮다.
컨테인먼트 슬리브
본 발명은 바람직하게는 계층별 운동(도 25 참조)으로 타설되는 신속하게 대체 가능한 성형 가능한 폼(도 26 참조)을 구비하여, 외부 구조식 철근 벽돌(도 34 참조)을 프린팅하는, 본원에 개시된 바와 같은 외부 보강 컨테인먼트 슬리브(도 28 참조)의 혁신적인 사용을 채택함으로써 종래기술의 많은 건설 한계를 해결한다.
도 35를 참조하면, 다목적 성형 가능한 가요성 슬리브(들)는, 직조된 날실 및 직조된 씨실의 이격된 연동 스트랜드로 구성된 외부 개구 조절 시스템을 갖는 프린팅 구조식 철근 벽돌을 둘러쌈으로써, 주위 환경으로 토출하고 특정하게 한 세트의 배합물로 원하는 토출 정도를 제어 가능하게 증가 또는 감소시키기 위한 수단을 제공한다. 본 발명은 이러한 및 다른 종래기술의 보강 콘크리트 한계를 해결한다.
전형적인 예시적인 실시형태에서, 도 35는 현장에서 매우 다양한 프린팅된 시멘트질 배합물 타설 특성을 조절 및 최적화하기 위한 상이한 크기 및 구성을 갖는 사전에 엔지니어링된 개구를 갖는 많은 가능한 섬유 보강 구성예 중 2개를 도시한다. 도 35의 A는 대체로 작은 정사각형의 사전 엔지니어링된 토출구 및 대체로 신장형 직사각형의 사전 엔지니어링된 개구(일정한 비율이 아님)의 조합을 도시한다. 도 35의 B는 대체로 정사각형의 토출구를 도시한다.
본 발명은 종래기술에 비해 이들의 연관된 배합물 및 골재 등을 더 포함하는 시멘트질 재료의 프린팅 가능한 배합물의 품질 및 다양성을 크게 확장시킨다. 몇몇 특정 실시형태에서는, 본 발명의 외부 컨테인먼트 "슬리브"가 더 빠른 프린팅 속도 및 이에 따른 더 짧은 건설 일정을 가능하게 함으로써, 감소된 비용으로 건설 일정을 단축시키는 것을 포함한다. 도 26 및 도 34를 참조하면, 바람직하게는 외부 보강 구조물을 갖는 압출 성형 슬립폼 프린팅된 슬리브는 다목적 보강 성형 가능한 현장 방치 현장 타설 시멘트질 구조식 프린팅 벽돌 컨테인먼트 폼(들)으로 작용함으로써, 프린팅 속도, 정확도와 같은 매우 다양한 온사이트 보강 콘크리트 슬립폼 압출 공정을 크게 향상시키고, 구조식 "벽돌" 크기 범위 및 다양성을 확대시킨다.
도 35의 A 및 B를 참조하면, 온사이트 시멘트질 배합물 또는 배합물들 임계 양생 단계 동안, 외부 보강 컨테인먼트 폼(들) 구조식 메시는 세팅 가능한(양생 가능한) 재료를 위한 사전 엔지니어링된 토출구를 가짐으로써, 매우 다양한 시멘트질(콘크리트) 배합물로부터의 최적화된 벽돌 성형 및 타설 속도 및 특성을 위한 캡슐화된 컨테인먼트 폼(들) 배합물 양생 환경을 최적화하고, 종래기술에 비해, 예를 들어 이에 제한됨이 없이, 잠재적인 압축 강도, 내구성, 벽 효과, 결정 입계, 불침투성, 시어 강도, 다공성 제어, 내산화성, 부식 제어, 중량 또는 질량, 단열 조절, 공기 및/또는 가스 인트레인먼트, 인장 저항 등을 달성하며, 건설 현장에서 고속 프린팅을 제공하고, 예를 들어 개선된 연성, 동결 융해 저항, 응력 변위, 알칼리 범위를 갖고, 다공성, 산화 및 내식성을 감소시키는 복합 배합물을 더 포함한다. 외부 조절 슬리브(들)는 매우 복합적인 시멘트질 배합물의 프린팅 결과를 향상시킴으로써, 예를 들어 습도를 조절하고 복원력을 리턴하며, 공장 제어된 환경에서만 이전에 달성 가능한 복잡한 타설 단계를 이전에 필요했던 시멘트질 배합물을 공기 정화한다.
본 발명의 토출 조절 및 보강 슬리브(들)를 장치로서 사용하면, 배합물의 투수 방향을 제어하여 배합물의 물 양생 속도를 최적화함으로써(자동으로 수축을 제어하도록) 잠재적인 강도 및 다른 중요한 특성을 구현하도록 권장되고 촉진되는 동시에, 프린팅된 벽돌의 치수 안정성, 즉 "건조 수축"을 향상시킨다. 이는 사전 엔지니어링(시멘트질 배합 비율) 전문 분야에서 특히 유용하고 유리하여, 예를 들어 높은 초기 시어 강도를 달성하고, 더 빠른 프린팅 일정을 위한 온사이트 노광 조건에 대한 높은 인성 및 높은 내구성을 달성하며, 건설 일정을 단축시킨다.
예시적인 실시형태에서는, 도 35를 참조하면 바람직하게는 적용예에 따른 필요에 따라 또는 14 인치 폭으로 최대 약 10 인치 높이까지의 크기를 갖는 슬립폼 프린팅 벽돌에 대해, 바람직하게는 약 50 내지 1200 데니어 범위, 보다 바람직하게는 약 100 내지 800 데니어 범위, 가장 바람직하게는 약 350 내지 700 데니어 범위의 데니어를 갖는 대형 외부 섬유 보강 컨테인먼트 슬리브를 갖는 본 발명의 시스템을 포함한다. 폴리프로필렌 및 현무암 섬유 보강재가 가장 바람직하다.
도 36 및 도 35를 참조하면, 본 발명은, 기둥 및 토대를 현장에서 슬립폼 프린팅하기 위해, 적용예에 따른 필요에 따라 또는 14 인치 폭으로 약 10 인치보다 더 큰 높이 내지 30 인치 폭으로 최대 약 30 인치의 높이까지의 크기를 갖는, 바람직하게는 약 1,100 내지 4,000 데니어 범위, 보다 바람직하게는 약 1,200 내지 2,500 데니어 범위, 가장 바람직하게는 약 1,500 내지 2,000 데니어 범위인 데니어를 갖는 섬유 보강 외부 컨테인먼트 슬리브를 프린팅하는 단계를 더 포함한다. 폴리프로필렌 및 현무암 섬유 보강재가 가장 바람직하다.
세팅 가능(양생) 재료 "벽돌"을 위한 보강 메시 토출구의 두께는 기본적으로 더 높은 높이를 갖는 바람직하게는 구조식 "벽돌"의 프린팅에 의한 분해능(벽 건설의 속도)이다. 따라서, 더 두꺼운 벽돌 층이 프린팅되면, 건설 속도가 증가된다. 본 발명은 바람직하게는 내부로부터 외부로 철근 구조물의 건설을 가능하게 하는 더 빠른 프린팅 일정을 제공하며, 험한 날씨 조건에서 건설하는 경우에 특히 유용하고 유리하여, 건설 도구, 온사이트 자재를 손상시키거나 파괴할 위험을 감소시키고 도난을 방지한다. 이를 통해 계약 이행 증서 및 작업 중단의 비용을 절감하고, 가동 중단 시간을 줄이며, 임의의 폭풍으로 인한 도구 및 자재 파손을 사실상 제거하여, 건설 시즌 및 분위기를 연장할 수 있다.
토출구
본 발명은 본 발명의 프린팅 슬리브를 사용함으로써, 이전에는 특정 온도 및 습도 조절이 필요한 공장 환경에서만 통상적으로 타설될 수 있었던 더 좁은 공차를 갖는 현장에서 매우 다양한 매우 복합적인 배합물을 신속하게 프린팅할 수 있는 것을 포함한다. 선택 사항으로서, 본 발명은 대기압으로 제어된 공장 환경에서 다양한 컨테인먼트 슬리브의 슬립폼 프린팅을 포함함으로써, 현장에서 운반 및 조립할 수 있다. 본 발명의 선택 사항 또는 변형예로서, 필요에 따라, 예를 들어 건설 온사이트 또는 공장 환경에서, 본 발명의 외부 보강 컨테인먼트 슬리브를 사용하지 않으면서 슬립폼 프린팅하는 단계를 포함한다.
섬유의 바람직한 크기 및 토출 간격을 조절함으로써 외부 컨테인먼트 슬리브의 설명된 부류 및 변형예의 모든 가능한 조합으로 본 발명을 구현함으로써, 프린팅된 벽돌의 에지 및 면이 다양한 외부 컨테인먼트 슬리브에서 일련의 매우 경제적인 생산성을 갖는 주요한 방식의 연동 특성을 제공할 수 있어서, 필요에 따라 캡슐화 및 성형 및 (형상화)되는 벽돌의 폭넓은 기능을 갖는 매우 다양한 성형된 그리고 압출된 프린팅 폼(도 26 및 도 34 참조)으로 새로운 가능성을 유발할 수 있다.
컨테인먼트 "슬리브"의 재료 및 특성은 예를 들어, 양생 가능한 배합물 재료를 수용하기 위한 수단, 복원력 리턴 유지 수단을 갖는 외부 컨테인먼트 슬리브를 갖는 필요에 따른 임의의 섹션에서 가변할 수 있으며, 컨테인먼트 슬리브는 맞물리는 폴딩된 섹션 또는 스트립 또는 다른 외장을 선택적으로 구비하고, 선택적인 방수 수단, 예를 들어 커버링, 코팅, 또는 포일을 구비함으로써, 더 다양한 범위의 배합물 pH 프린팅 범위를 제공한다(도 37 참조).
본 발명은 매우 다양한 개선된 연성 특성을 제공하는 매우 다양한 외부 보강 컨테인먼트 슬리브를 포함한다(도 37 참조). 외부 컨테인먼트 슬리브는 열 및 배수 손실(양생 속도)을 제어하는 것을 포함하여 맞춤형 열 조절 특성을 선택적으로 제공함으로써, 완성된 구조물의 서비스 수명을 최대화하고, 컨테인먼트 슬리브의 인장 범위 또는 용량을 증가시키며, 예를 들어 간헐적인 얇은 또는 두꺼운 배합물을 생성하여 필요에 따라 배합물을 통합하는데 도움이 되는 불규칙적인 펌핑 속도로부터 일반적으로 발생하는 다양한 불일치를 갖는 매우 다양한 시멘트질 배합물을 위한 외부 보강된 밀폐를 제공할 수 있다.
본 발명은 재료를 갖는 매우 다양한 가요성 섬유 보강 컨테인먼트 슬리브를 사용하는 개선된 슬립폼 프린팅 방법 및 장치에 관한 것으로서, 상기 재료는 제조 및 운반 비용을 낮추고, 시멘트질 재료를 함유하는 구조적으로 개선된 매우 다양한 긴 철근 프린팅된 "벽돌"의 실시간 타설 시에 현장에 대한 향상된 제어를 위해, 종래기술에 비해 다양성, 정확도, 신뢰성 및 속도를 향상시키며, 상기 시멘트질 재료는, 예를 들어 이에 한정됨이 없이, 토대, 기반, 벽 및 지붕과 관련되고, 보다 구체적으로는, 더 작고 더 경량이면서 동시에 고속의 자동화된 정밀한 슬립폼 압출 프린팅 및 재료 전달 기술에서 구현하기 위한 현저한 강성 또는 강성도를 제공하는 다목적의 기계식 및/또는 자동화된 로봇식 시공 시스템으로부터 현장에서 실시간으로 철근 구조식 "벽돌"을 연동 프린팅하기 위한 슬립폼과 관련된다.
본 발명의 기술은 보강 콘크리트와 조립식 외부 컨테인먼트 슬리브의 용도를 결합하여, 긴 벽돌(현장에서)을 타설하는 임의의 프린팅 지점에서 콘크리트 배합물의 신속한 변경을 가능하게 한다. 본 발명의 컨테인먼트 슬리브는 종래기술에 비해, 각각의 슬립폼 프린팅된 구조식 철근 벽돌 층 또는 섹션의 품질, 속도 및 크기를 추가로 크게 향상시킨다.
다른 특정 실시형태에서, 슬립폼 컨테인먼트 "슬리브" 재료 및 시멘트질 온사이트 캡슐화를 위한 표면 결합 텍스처는 시멘트질 재료가 임의의 슬립폼 성형 표면 상에 고착되는 것을 방지하는 동시에, 콘크리트 또는 다른 시멘트질 및 비-시멘트질 재료 누출을 제거하는 동시에, 입체형태 공차를 향상시킨다. 외부 컨테인먼트 슬리브는 작업 가능한 콘크리트 혼합을 설계하는 것과 관련된 문제를 개선하고, 신축 및 재건 모두를 위해 사용될 수 있다.
슬립폼 컨테인먼트 슬리브는 바람직하게는 연동 키홈 계면을 갖는 구조식 철근 벽돌 표면의 보강 기계적 특성을 증가시킨다. 경량의 컨테인먼트 슬리브는 소형 트럭으로 쉽게 운반된다. 컨테인먼트 슬리브는 토출 필라멘트(개구) 사이의 시멘트질 배합물 오버플로우를 정확하게 조절하기 위해, 컨테인먼트 슬리브의 사전 엔지니어링된 토출구 사이에서(필라멘트 간격) 그라우트 및/또는 모르타르 토출의 정확한 사전 엔지니어링된 조절 및 제어를 제공한다. 슬립폼 컨테인먼트 "슬리브"는 사전 엔지니어링된 그라우트 차폐를 제공하여, 필요에 따라 보강 필라멘트의 간격 또는 "슬리브"의 (개구) 토출구 사이에서 배합물 토출량을 조절함으로써, 이격된 필라멘트(개구) 사이에서 그라우트 및/또는 모르타르 토출을 조절 및 제어한다(도 35 참조).
몇몇 특정 실시형태에서는, 단기 및 장기 인장 및 시어 성능 범위를 증가시키는 배합물 또는 다른 첨가제 및 재료를 갖는 매우 다양한 시멘트질 배합물을 위한 개선된(더 짧은) 양생 속도를 촉진시킴으로써, 고속 슬립폼 콘크리트 프린팅 건설 공정 동안에 벽 왜곡을 감소시키기 위한 매우 다양한 외부 컨테인먼트 슬리브의 엔지니어링 및 가공을 통합하는 본 발명의 방법 및 장치를 포함한다. 다양한 슬립폼 덩어리는 다양한 기능을 제공한다.
외부 "슬리브" 메시는 슬립폼 성형 및 키홈 연동 동안 마찰을 감소시키고, 슬립폼 프린팅 및 공급 속도 및/또는 포설 정확도를 증가시키며, 현장 타설 현장 방치 컨테인먼트 "슬리브" 메시 또는 가요성 필라멘트는 벽돌 왜곡을 최소화하고 프린팅된 보강 콘크리트 시공 속도를 향상시키는 특성을 제공한다. 따라서, 섬유 보강 캡슐화된 컨테인먼트 슬리브를 갖는 성형된 및 형상화된 슬립폼 프린팅 벽돌이 최적화된 속도로 이동하므로, 필요에 따라 안전하고 신속하며 예측 가능한 온사이트 대량 구조식 보강 콘크리트 제조를 제공한다.
본 발명의 목적은 실시간으로 작동하는 이전에 이용 불가능했던 고속 온사이트 보강 콘크리트 벽돌 제조 및 포설 시스템을 제공함으로써, 섬유 보강 컨테인먼트 슬리브 및 성형된 구조식 철근 벽돌은 현장의 고속 슬립폼 성형 전달 속도를 유지할 수 있으며, 구조식 보강 콘크리트 컨테인먼트 슬리브 패키징 방법을 향상시킨 섬유 보강 벽돌 제품을 구비하여 현장에서 실시간으로 대량 생산될 수 있다.
외부 컨테인먼트 슬리브는 각각의 타설 층 사이의 종래기술의 시멘트질 배합물 양생 레이트 또는 시간을 크게 단축시킨다; 따라서, 분당 약 60 피트의 평균 슬립폼 타설 레이트를 갖는 프린팅 레이트 또는 속도를 최적화하거나, 또는 초당 약 1 피트로 슬립폼 프린팅을 최적하거나, 또는 적용예에 따라 훨씬 더 빠르게 최적화한다. 부가적으로, 외부 컨테인먼트 슬리브는 본 발명의 레일 가이드 시스템(도 8 및 도 38 참조)으로부터 프린팅되는 바와 같이, 종래기술에 비해, 최대 약 22도까지 사실상 임의의 각도에서 수평 및 수직 슬립폼 건설(타설)을 크게 향상시킨다. 본 발명의 외부 철근 슬리브는 이전에 이용 불가능했던 시멘트질 재료, 콘크리트, 발포체, 석고, 단열재, 벽토와 같은 매우 다양한 건설 재료를 사용하여 현장에서 실시간으로 비용 효율적으로 건설되어 운반될 수 있는 기능을 제공한다.
본 발명의 외부 컨테인먼트 슬리브는 명확히 한정된 시멘트질 양생 환경을 포함함으로써, 프린팅된 벽돌 외부 및 내부 환경은 외부 컨테인먼트 슬리브 내에서 특정 철근 구조물 및 토출구 특성에 의해 사전 조절되어, 현장에서 또는 원하는 대로, 특정 배합물의 전기 화학적 및 전기 물리적 양생 작용의 최적화된 특성을 예측 가능하게 달성하기 위해 캡슐화된 시멘트질 배합물을 정확하게 조절하기 위한 사전 엔지니어링된 양생 멤브레인으로서 작용하여, 최적화된 배합물 양생 환경을 예측 가능하게 달성하도록 필요에 따라 특정하게 크기 조정 및 구성되는 토출구로부터 온도 조절을 추가로 제공한다.
따라서, 이러한 새로운 기술은 이들의 해당 시편이 적절히 양생되도록 보장하는 컨테인먼트 "슬리브"를 포함한다. 이러한 혁신은 실제 온사이트 건설의 현실에 이들의 설계를 더 양호하게 적응시킨다. 통상 더운 날씨에서 타설할 때의 낮은 콘크리트 강도 테스트 결과는 흔히 불량한 배합물 보호 및 시험편의 빠른 초기 양생으로 인해 유발된다는 점을 유의한다. 본 발명의 컨테인먼트 슬리브 메시 필라멘트 간격은 사전 엔지니어링된 토출구 장치 및 방법을 제공함으로써, 예를 들어, 고속 슬립폼 압출 "벽돌" 프린팅에 적합한 높은 초기 시어 강도를 달성하기 위해, 범용 혼합(들) 또는 다양한 특수형 및 주문형 혼합들에 특정하게 맞춤화된 사전 엔지니어링된 최적의 양생 환경(들)(레이트)을 제공하여, 적용예에 따라 각각의 "벽돌" 프린팅 층 사이에 사전 엔지니어링된 최소 양생 시간을 제공한다. 컨테인먼트 "슬리브"는 본원에 개시된 바와 같은 매우 다양한 재료 또는 직물로부터의 다수의 층을 사용할 수 있다.
몇몇 실시형태에서, 본 발명은 이러한 컨테인먼트 "슬리브"가 타설 다공성 정도를 제어하는 것이 종종 바람직하다는 것을 포함하며(도 35 참조), 이는 본원에 개시된 바와 같은 특정 배합물 또는 배합물들의 최적화된 양생 특성을 제어하기 위해, 사전 엔지니어링된 상응하는 사전 엔지니어링된 토출구를 갖는 프린팅된 시멘트질 컨테인먼트 "슬리브(들)"의 내부와 외부 분위기 사이의 연통을 포함한다.
본 발명의 외부 보강된 컨테인먼트 "슬리브"는 단일 슬립폼 프린팅된 벽돌에서 매우 다양한 시멘트질 및 비-시멘트질 배합물 및 슬럼프 범위를 수용하고, 벽돌 표면 부식을 생성함이 없이 습기 양생수(분무기)(도시되지 않음) 도포를 선택적으로 향상시키며, "슬리브"는 종래기술에서와 같은 형태의 상부로 제한되지 않고 개선된 더 균일한 배수(투수)를 촉진시키도록 설계 및 제조될 수 있어서, 초기 구조적 하중을 예측 가능하게 생성하고, 더 빠른 온사이트 건설 속도로 인해 개선된 비용 경제성을 가짐으로써 오버-디자인의 필요성을 제거한다.
컨테인먼트 "슬리브"는 예를 들어 이에 한정됨이 없이 고압에 견딜 수 있는, 이전에 이용 불가능했던 이점을 가지며, 벽돌(들) 표면의 외부로부터(예를 들어 풍성 비(wind driven rain)로부터) 멀리 이를 지향시킴으로써 접촉 수분을 억제시키고, 대부분의 물 침투(수분의 위킹)를 억제한다(도 35 참조). 다른 예시적인 실시형태에서는 예를 들어 슬립폼 성형 및 프린팅하는 경우에, 슬립폼 프린팅 질량 및 체적을 크게 확장시키는 장치로서 "슬리브"를 사용하는 것을 포함하며, 종래기술에서는 현재 최대 약 50 cm 두께(약 20 인치)까지의 타설 고성능 배합물로 제한되고, 예를 들어 소화용 액제 손실을 방지하기 위한 플라스틱 시트 재료를 갖는 타설 구성 요소의 즉각적인 커버링을 필요로 하여, 장기 내구성을 위한 잠재적인 타설 특성을 달성 또는 구현하고 잠재적인 강도를 최대화한다는 점을 유의한다.
부가적으로, 예를 들어, 특히 외부 컨테인먼트 "슬리브" 양생 특성을 사전 엔지니어링하는 것을 포함하는 본 발명의 방법 및 장치를 사용하지 않고서는, 일부 시멘트질 타설 재료 규격이 구현 또는 달성되지 않을 수 있으며, 예를 들어 이에 한정됨이 없이, 고성능 콘크리트 배합물을 프린팅하는 가장 높은 잠재력을 달성하도록 신뢰 가능하게 슬립폼 프린팅하기 위해, 약 R40 내지 R100 범위 또는 필요한 경우 그 이상(최적으로는 인치당 약 R10)의 달성 가능한 R 값을 갖는 고효율의 방호용 벽 및 천장을 갖도록 현장에서 신속하고 저렴하게 프린팅될 수 있다.
본 발명의 컨테인먼트 슬리브는 제어 가능한 양생 환경을 제공하여 높은 퍼센트의 잠재적 R 값(인치당 R-10)을 구현한다. 보강 콘크리트 구조물의 재질은 선택적으로 높은 R 값(예를 들어, R-40 내지 R-100)을 프린팅할 수 있으므로, 난방, 환기 및 냉방 시스템을 위한 크기를 잠재적으로 감소시킨다는 점을 유의한다.
방법 및 장치는 자동화된 효율적인 보강 콘크리트 시공을 위해 성형 및 프린팅(낮은 슬럼프) 슬립폼 급속 건조되는, 고점도 외부 메시 철근 시멘트질 "벽돌" 재료를 사용하는 것이 바람직하다. (각각의 포설된 압출 성형 프린팅된 "벽돌" 층 사이의 바람직한 타이밍 및/또는 최소 타이밍을 유의한다) 예를 들어 이에 한정됨이 없이, 낮은 R 값을 갖고, 하나의 "벽돌" 층 또는 섹션에서 높은 R 값(높은 단열 재료)을 갖는 슬립폼 프린팅(타설)과 같은, 매우 다양한 콘크리트 또는 다른 시멘트질 재료는 동일한 압출 성형된 슬리브 내부에서 슬립폼 내로 펌핑되는 다른 프린팅된 "벽돌" 섹션(도 25 및 도 39 참조)에서의 재료와 혼합된다. 도 40 및 도 41을 참조한다.
선택 사항으로서, R 값은 예를 들어, 필요에 따라 또는 높거나 낮은 R 값 사이의 범위에서 필요에 따라 가변할 수 있다는 점을 유의한다. 본 발명은 필요에 따라 상이한 R 값 및 특성을 갖는 2개 이상의 배합물을 동시에 프린팅하는 것을 포함한다.
몇몇 특정 실시형태에서, 방법 및 장치는, 필요에 따라 상이한 혼합 투수성 특성을 갖는 사전 엔지니어링된 토출구를 갖는 특정한 입체형태 공차 강도, 크기, 및 성형된 형상을 충족시키는 컨테인먼트 "슬리브"에 대해 본원에 개시된 바와 같은 매우 다양한 맞춤형 규격을 포함하며, 예를 들어, 슬리브 재료는 이전에 공장이나 실험실 환경에서 제조되었을 경우에만 달성 가능했던 보강 콘크리트의 이전에는 이용 불가능했던 온사이트 건설을 달성하기 위해, 특정 등급 또는 혼합의 콘크리트(들)에 대응하여 적합하도록 특정하게 맞춤화될 수 있다.
예시적인 실시형태에서는, 컨테인먼트 슬리브가 맞춤화된 사전 엔지니어링된 양생 특성을 갖는 현장 타설, 현장 방치의 영구적인 구조적으로 보강된 컨테인먼트 폼을 한정하는 성형 공간으로서 작용하도록 포함한다.
외부 섬유 보강 컨테인먼트 슬리브는 이에 한정됨이 없이 다음과 같이 혼합 양생 특성 및 구조적 성능을 향상시킨다: 1) 배합물 배합비 조절; 2) 기계적 특성; 3) 시간 의존적 변형; 4) 굴곡 및 시어 작용; 5) 결합 작용; 6) 프리스트레스 손실; 7) 전체 건축 스케일 요소들의 구조적 작용; 8) 입계를 개선; 9) 전기 물리적 결합 특성을 개선; 10) 전기 화학적 결합 특성을 개선. 또한, 외부 컨테인먼트 슬리브 방법 및 장치는 물, 공기 또는 가스(공극)를 정확하게 조절하기 위한 사전 엔지니어링된 토출구를 포함하고, 미세-기포(입방 미터당 약 20억 내지 80억개의 기포 범위)를 갖는 공기 및/또는 가스, 즉 질소, 아르곤 엔트레인먼트 특성을 향상시킨다. 외부 컨테인먼트 슬리브는 콘크리트 배합물의 정상 체적 변화로 인해 유발되는 무작위 표면 균열 및 에지 컬링을 감소시키거나 제거하며, 프린팅된 벽돌의 세트 영역 내에서 일반적으로 균열 발생 범위를 크게 제한하거나 제거한다(도 34 참조).
본 발명의 외부 컨테인먼트 슬리브는 예를 들어 배합물 교차 결합 및 브리징을 개선하는 것에 기여하는 매우 다양한 콘크리트 첨가제를 최적화하고, 골재 제어 및 지역 설정을 향상시키며, 자체-통합(수축-보정) 콘크리트와 같은 시멘트 계면 및 팽창 계수를 개선 및 최적화하기 위한 매우 다양한 배합물 특성을 최적화하는 것을 더 포함한다. 컨테인먼트 슬리브 및 배합물 토출구가 슬럼프 제어를 조절하여 적은 수축을 생성한다는 점을 유의한다.
다른 예시적인 실시형태에서는, 현장 타설 현장 방치 가요성 섬유 보강 컨테인먼트 "폼"이 격벽 형태로 사용될 수 있고, 합판 또는 강철 형태보다 더 가볍고, 현장에서 프린팅하기에 더 쉽고, 더 빠르며, 더 정확하고, 콘크리트 배합물의 특수한 배합이 필요하지 않다. 바람직한 배합물 슬럼프는 약 0" 내지 2.5" 범위이며, 최대 약 3"의 슬럼프가 적절한 예방 조치와 함께 사용될 수 있다. 가장 바람직한 슬립폼 프린팅 슬럼프는 약 0.0" 내지 1.5" 범위이다.
본 발명의 컨테인먼트 "슬리브"는 콘크리트 배합물 프린팅 가능 섹션의 프린팅 가능한 범위를 크게 확장시키고, 적은 비용이 든다. 따라서, 본 발명은, 예를 들어 이류(mudslide), 홍수에 직면하여 후속적으로 파내서 다시 채워질 수 있는 높은 내구성을 갖는 구조물을 건설하는 경우, 콘크리트 배합물의 매우 복합적인 응력 전달 특성을 향상시킴으로써 내진 업그레이드를 선택적으로 제공한다.
몇몇 특정 실시형태에서는, 본 발명의 보강된 컨테인먼트 슬리브(들)가 종래기술의 콘크리트 시공 시스템보다 더 작은 "탄소 발자국"을 유지하면서, 더 비용 효율적이고 환경 친화적인 것을 포함한다.
본 발명의 벽돌 캡슐화 공정은 밀봉 방법 및 밀봉 장치를 포함한다. 이는 본 발명의 목적이다. 컨테인먼트 슬리브는 배합물 체적 프린팅 및 제어에 대한 더 정확한 계산을 제공하여, 입체형태 공차를 개선하고 재고 관리를 간소화한다(종래기술보다 훨씬 더 간단함). 컨테인먼트 슬리브 및 슬립폼은 다수의 배합물들 또는 상이한 등급들의 배합물들에 대한 동시적인 및/또는 순차적인 프린팅을 제공한다. 컨테인먼트 슬리브 시스템은 섬유-보강 콘크리트(FRC) 배합물을 사용하여 개선된 강성도 및 편향 감소와 같은 매우 다양한 콘크리트 성능 특성을 개선하기 위한 구조적 개선을 제공하는 매우 다양한 마이크로-보강재와 호환 가능하다.
FRC(섬유 보강 콘크리트) 슬립폼 프린팅된 벽, 및 철근 보강재를 포함하거나 포함하지 않는 다른 부재는 종래의 가장 바람직한 현무암 보강재(들)와 조합하여 사용될 수 있다. FRC는 구조적 강성도를 증가시키고, 프린팅된 콘크리트 부재의 편향을 감소시킬 뿐만 아니라, 보강재(들)의 응력을 감소시킨다. 이는 얇은 프린팅된 보강 콘크리트 단면 및 다른 시멘트질 기재 부재에서 특히 중요하며, 구조물의 기하학적 구조 및 프로파일은 복합적인 편향 특성을 제어하는데 크게 기여한다.
컨테인먼트 슬리브는 혁신적으로 슬립폼 프린팅된 벽돌(들)의 표면 강도에서 이전에 이용 불가능했던 개선을 추가로 제공하여, 성형 프린팅된 벽돌(들)의 기계적 결합 특성을 증가시킴으로써 프린팅된 벽돌(들)의 표면 결합 강도 특성을 크게 향상시키고, 컨테인먼트 슬리브 결합 계면(입계 계면)을 추가로 향상시킨다. 선택 사항으로서, 컨테인먼트 슬리브는 다층의 외부 보강 및/또는 내부 네트 보강재(필요할 경우 또는 요구되는 경우)를 제공할 수 있다(도 34 및 도 37 참조). 외부 컨테인먼트 슬리브는 이에 한정됨이 없이, 배관, 파이프, 도관, 전기 설비, 광섬유 등의 포설 정확도와 같은 보강재(철근) 포설의 정확도를 향상시킵니다(도 27 참조). 외부 컨테인먼트 슬리브 및 선택적인 내부 보강 네트는 복합 재료, 섬유 다발, 다양한 필라멘트 와인딩, 및 다른 기계적 특성 향상(필요한 경우 또는 요구되는 경우)을 포함하여, 매우 다양한 외부 및 내부 보강의 이전에 이용 불가능했던 다수의 사전 엔지니어링된 층을 추가로 제공한다. 도 37 및 도 42를 참조한다. 외부 컨테인먼트 슬리브는 매우 다양한 보강 마이크로-섬유 및/또는 종래의 철근(철근 또는 로드)을 사용하는 선택 사항을 가지며, 현무암 보강재가 바람직하다. 종래기술의 "벽돌" 또는 블록의 가장 약한 지점은 이의 표면이라는 점을 유의한다. 본 발명을 사용함으로써 외부 벽돌의 표면은 이제 벽돌의 가장 강한 영역이라는 점을 유의한다.
프린팅된 "벽돌"의 표면 상에 또는 그 근처에 외부 컨테인먼트 "슬리브"를 사용하여 위치 설정하고 슬립폼 시공함으로써, 프린팅된 벽돌의 치수 안정성을 향상시키며, 여기서 최대 응력 전달 구역이 위치되고, 이에 따라 당업계에서 필요로 하는 바와 같은 키홈 연동 결합 및 다른 계면 특성을 또한 향상시킨다. 특정 실시형태의 방법 양태에서는, 슬립폼 프린팅된 "벽돌" 연동 층(냉간 조인트)(도시되지 않음) 사이에 다양한 시멘트질 재료를 분사하여 개선된 연동 "벽돌" 조인트 결합을 제공하는 것을 포함할 수 있으며, 연동 벽돌 표면 결합 특성에 대한 추가적인 보강 및 강화를 제공함으로써, 연동 키홈 계면을 개선하고, 수분 침투 및 장기 부식을 감소시킨다.
슬리브는 대체 가능한 성형 폼을 통해 유동하는데 필요한 슬립폼 프린팅된 "벽돌"에 도포될 수 있는 추가적인 내부 및 외부 재료를 위한 결합 표면을 추가로 제공하며, 예를 들어 이에 한정됨이 없이, 필요에 따라, 석고, 벽토, 점토/진흙, 타일, 석재 등을 위한 부착 가능한 표면을 제공한다.
컨테인먼트 슬리브는 예를 들어 이에 한정됨이 없이, 분쇄된 산호, 경석, 광재, 벽토, 석고, 점토(지역적인 원산지 점토를 포함함), 진흙, 타일, 석재 등과 같은 매우 다양한 인공 및 원산지 골재와 호환 가능하며, 매우 다양한 재활용 건설 폐기물, 재활용 콘크리트(도시 거주자), 유리, 섬유, 강철, 시멘트, 및 필요에 따라 매우 다양한 첨가제 및 배합물 등 및 마이크로-보강재과 같은 혁신적인 보강재를 포함하는 사실상 임의의 시멘트질 혼합 배합물, 골재, 및 첨가제를 더 포함한다.
컨테인먼트 슬리브는 또한 플라이 애시를 함유한 배합물을 슬립폼 프린팅하는 경우와 같이, 장기 침출을 감소시키거나 제거한다.
자동화된 시공 시스템의 로봇 아암(들)은 프린팅된 벽돌(들)의 표면 재료의 위치 정확도 및 강도를 추가로 확보하기 위해, 바로 압출 성형된 컨테인먼트 슬리브의 에지/표면 재료 상에 다양한 슬립폼 보강재를 삽입할 수 있다(도시되지 않음). 보강재를 위한 재료는 예를 들어 외부 슬리브 내로 또는 외부 슬리브 내에 삽입된 코일, 루프 또는 복합 코일의 선택적인 형태로 현무암, 플라스틱, 금속과 같은, 임의의 적절한 재료(들)로 제조될 수 있으며(도 42 및 도 43 참조), 이러한 재료는 스풀로부터 풀리고(분배되고), 쉽게 절단/절삭되며, 필요한 경우, 자동화된 건설 슬립폼 압출 프린팅 조립체를 보유하는 작동 플랫폼(도 28, 도 35, 도 40 및 도 41 참조) 상에 착탈식으로 설치된 자동화된 건설 기계에 의해 최종 형태로 성형된다.
도 42는 예시적인 실시형태에서(일정한 비율이 아님) 외부 슬리브 보강재를 도시하며, 외부 슬리브 보강재는, 보강 현무암, 플라스틱, 금속, 합금과 같은 임의의 적절한 재료(들)로 제조될 수 있고, 선택적으로, 예시적인 목적을 위해 간소화되는, 보강 복원력 리턴 코일, 루프, 또는 슬리브 내로 삽입된 복합 코일의 형태일 수 있으며, 이는 그 내부에서 연속되는 적어도 하나의 보강 슬리브 또는 중첩 관계로 위치된 선택적으로 2개 이상의 슬리브를 갖는다. 섬유 보강 컨테인먼트 슬리브 성형 슬립폼 부재는 수동으로 및/또는 기계식으로 자동 작동될 수 있고(도 40 참조), 다양한 슬리브 분배 장치로부터 분배되어 프리-슬립-포머 내로 공급될 수 있다.
예시적인 실시형태의 도 40은 조절 가능한 브레이크(도시되지 않음)를 갖는 본 발명의 프리-슬립-포머 슬리브(폴딩 장치), 스풀(분배) 장치, 및 QR 코드로 라벨링된 외부 컨테인먼트 슬리브를 도시한다. 도 40-1은 슬리브 폴딩 장치를 도시하고, 도 40-2는 예를 들어 숫자와 문자를 도시되는 많은 가능한 인코딩 중 하나를 도시한다. 도 40-3은 컨테인먼트 슬리브를 위한 분배 스풀을 추가로 도시한다. 도 40-4는 QR 코드를 도시한다. 도 40-5는 선택적으로 로봇 아암(아암은 도시되지 않음) 상에 또는 자동화된 슬립 포머 장치에 착탈식으로 부착된 내부 및/또는 외부 컨테인먼트 슬리브를 분배하기 위한 착탈식 부착 가능한 분배 기구를 도시한다. 도 40-6은 본 발명의 외부 보강 컨테인먼트 슬리브를 도시하는 압출 성형 프린팅된 벽돌을 도시한다. 도 40-7은 확장된 슬리브를 도시한다(폴딩 또는 고정 전에; 예를 들어 스테이플링, 접착, 스티칭 등).
본 발명은, 외부 보강 컨테인먼트 슬리브가 착탈식으로 부착된 스풀(도 40-5 및 도 40-3 참조)로부터 분배되어, 대체로 직사각형 구성으로 폴딩됨으로써(단일 폴딩된 중첩 슬리브(도 40-1 참조), 또는 선택 사항으로서 또는 선택적으로 함께 고정된 (중첩) 슬리브들 위에서 2개로 분리되어 폴딩된), 시멘트질 시멘트 또는 콘크리트로 채워지고 슬립 포머 성형 및 캡슐화 벽돌 프린팅 장치로 공급되어, 슬리브를 다양한 대체 가능한 프린팅된 벽돌 구성 및 크기로 형틀을 패스스루시키는 것을 포함한다(도 40-6 참조).
조합으로서, 자동화된 시멘트질 슬립폼 벽돌 성형 피복 기계는, 섬유 보강 "벽돌" 컨테인먼트 슬리브의 소스와 연통되고, 외부 보강 컨테인먼트 슬리브 제품을 갖는 슬립폼 시공된 시멘트질 대체 가능한 성형 벽돌을 간헐적으로 또는 연속적으로 펌핑하도록 그로부터 연장되는 토출구 노즐을 갖는, 계량 혼합 펌프(도시되지 않음)를 포함한다.
특정 실시형태에서는, 본 발명의 외부 컨테인먼트 "슬리브"가 적용예에 따른 필요에 따라, 튜브, 평탄한 폴딩된 거싯형(gusseted) 시트 또는 시트들의 형태일 수 있으며, 슬리브(들)는 바람직하게는 이격되어 위로 폴딩되고 필요에 따라 함께 고정되는 것을 포함한다. 도 40 및 도 41을 참조한다. 본 발명의 외부 가요성 보강 컨테인먼트 "슬리브"는 튜브 및/또는 평탄한 섬유 보강 시트의 형태일 수 있으며, 적용예에 따른 필요에 따라 추가로 크기 조정될 수 있다.
폴딩된 그리고 중첩된 고정 슬리브를 갖는 슬립폼 압출이 바람직하다. (도 40 및 도 41 참조). 특정 실시형태에서는, 자동화된 콘크리트 시공 장치가 필요에 따라, 상이한 내부 보강 표면 및 외부 보강 표면을 갖는 상이한 유형의 "슬리브"를 동시에 슬립폼 시공(프린팅)하는 하나 이상의 스풀 "슬리브" 분배기(도 28, 도 35, 도 37 및 도 41 참조)를 통합할 수 있는 것을 포함한다.
접착제 도포 섹션(도 40-1 참조)에는, 섬유 보강벽돌 패스스루 성형 및 캡슐화 슬리브의 종방향을 따라 선택적인 자동화된 접착제 도포 수단이 제공되며(도 40-6 및 도 41-C 참조), 그 중간에, 섬유 보강 컨테인먼트 슬리브 스풀 공급 시스템으로부터 분배 스풀(도 40-1 참조)에 착탈식으로 부착된 섬유 보강 캡슐화 컨테인먼트 슬리브에 접착제가 도포된다.
외부 컨테인먼트 슬리브는 바람직하게는 평탄한 시트로 분배되며, 바람직하게는 착탈식으로 부착된 스풀 또는 분배 롤로부터 분배되고, 폴리프로필렌 및/또는 현무암으로 외부 보강 컨테인먼트 슬리브가 바람직하다.
벽돌 섬유 보강 외부 컨테인먼트 슬리브는 본 발명의 성형 및 패스스루 패키징 방법을 포함한다(도 40 참조). 외부 섬유 보강벽돌 제품 사이의 결합부에 인접하는, 갭 부분이 스폿 가열되어 외부 섬유 보강 컨테인먼트 슬리브를 용융 및 결합시킴으로써, 갭의 일부분을 용융시키는 컨테인먼트 슬리브가 응고되어 맞물림 냉각되며; 외부 섬유 보강 컨테인먼트 슬리브의 갭 부분의 길이 방향으로 외부 섬유 보강 컨테인먼트 슬리브를 따라, 대량의 성형된 외부 섬유 보강 캡슐화된 벽돌 제품을 프린팅하도록 높은 슬립 포밍 패스스루률을 유지시키는 것을 가능하게 한다. 또한, 본 발명에 따른 "벽돌" 외부 섬유 보강 컨테인먼트 슬리브 패키징 장치는 외부 섬유 보강 컨테인먼트 슬리브가 2개의 중첩 층들 사이에서 용융되어 냉각 및 응고되기 때문에, 벽돌 누설 또는 손상을 제거할 수 있고, 높은 슬립폼 패스스루 프린팅 레이트를 유지하여 대량의 슬립폼 성형된 벽돌 제품을 현장에서 제조할 수 있다.
슬립 포머 장치는, 분배 스풀로부터 공급되는 보강된 얇은 섬유 컨테인먼트 슬리브(도 40 참조)로서, 외부 섬유 보강 컨테인먼트 슬리브 캡슐화 벽돌 제품의 종방향으로 이격된 접착제 코팅 부분을 따라 접착제가 도포되고, 외부 섬유 보강 컨테인먼트 패키징 결합 갭은 섬유 보강결합 부분을 패키징하는, 보강된 얇은 섬유 컨테인먼트 슬리브; 합치되는 접착제의 중첩된 섬유 보강 컨테인먼트 슬리브 부분; 성형된 슬립 포머 벽돌의 종방향으로 함께 패키징되는 외부 섬유 보강 컨테인먼트 슬리브와 함께 폴딩되어 중첩되는 내부 섬유 보강 컨테인먼트 슬리브로서, 외부 섬유 보강 컨테인먼트 슬리브는 부분(중첩) 유닛 위로 폴딩되는, 내부 섬유 보강 컨테인먼트 슬리브; (도 40-1 참조), 외부 섬유 보강 컨테인먼트 슬리브 부분을 가열함으로써 용융되어 융해된 갭 부분; 냉각되어 응고 용융된 갭의 부분적으로 냉각된 접착제 부분; 및 필요한 경우, 갭 부분을 따라 절단된 선택적인 절단 부분을 포함한다.
본 발명은 커터 블레이드(도시되지 않음)의 롤러 주변 표면에 차례로 장착된 한 쌍의 회전식 커터(도시되지 않음) 상에 회전 가능하게 선택적인 커팅 부분을 제공할 수 있다. 2개의 롤오버 회전으로 각각의 커팅 에지들이 일치하는 경우, 회전식 커터는 외부 섬유 보강 컨테인먼트 슬리브 상의 갭 부분을 향하고, 외부 섬유 보강 컨테인먼트 슬리브의 폭 방향으로 외부 섬유 보강 컨테인먼트 슬리브를 커팅한다.
본 발명은, 먼저 접착제 도포 단계(도 40-1 참조)로서, 외부 섬유 보강 컨테인먼트 슬리브(도 28 및 도 40 참조), 외부 보강된 래핑 보강된 벽돌 물품(도 26 참조)이 착탈식으로 부착된 외부 섬유 보강 컨테인먼트 슬리브 분배 스풀(들)(도 40-3 참조)로부터 전달됨으로써, 외부 섬유 보강 컨테인먼트 슬리브의 종방향으로부터 이격되어, 접착제 등으로 선택적으로 코팅되는 것을 포함한다. 두 번째로, 중첩 폴딩 오버 처리 단계(도 40-1 및 도 41-C 참조)에서, 슬립 포머 성형된, 압출된, 프린팅된 벽돌의 외부 섬유 보강 컨테인먼트 슬리브가 접착제와 합치된다. 그 다음으로, 외부 섬유 보강 컨테인먼트 슬리브 폴딩(중첩) 및 밀봉 공정에서(도 40-1 참조), 외부 섬유 보강벽돌 컨테인먼트 슬리브 및 외부 섬유 보강압출 프린팅된 컨테인먼트 슬리브에 대한 중간의 외부 보강된 벽돌은 외부 섬유 보강 컨테인먼트 슬리브의 종방향을 따라 폴딩되어 중첩 밀봉한다. 또한, 중첩 밀봉(가열) 단계(도시되지 않음)에서, 인접한 외부 섬유 보강벽돌 컨테인먼트 슬리브 가열 밀봉된 부분 사이에 갭이 있다. 따라서, 선택적 커팅 단계(도시되지 않음)에서, 외부 섬유 보강 컨테인먼트 슬리브의 폭 방향을 따라 외부 섬유 보강 컨테인먼트 슬리브 부분 상의 갭이 선택적으로 절단되는 경우, 이는 외부 섬유 보강 컨테인먼트 슬리브 중첩 밀봉 래핑 프린팅된 벽돌 구성 요소들로 이루어진다.
바람직하게는 경량-게이지 섬유 "재료"를 갖는 외부 컨테인먼트 슬리브는 필요에 따라, 용이하게 폴딩되고, 커팅되며, 스테이플링되고, 가열 밀봉되며, 결속-배선되고(tie-wired)(스테인리스 강), 지퍼-결속되며(zip-tied), 및/또는 접착된다(도 41-C 참조). 특정 실시형태에서는, 컨테인먼트 "슬리브"가 봉합될 수 있고, 이음매를 형성하는 스티치트 에지(들)가 슬립폼 선택적인 이음매-수용 및 가이딩 홈(도시되지 않음) 내로 위치 및 공급될 수 있으며, 바람직하게는 슬리브 프린팅 가이드로서 작용하도록 위 또는 아래 방식으로 공급 및 위치될 수 있으므로, "슬리브" 이음매가 공급 가이드 시스템으로서 작용함으로써, 바람직하지 않은 "슬리브" 회전을 방지할 수 있는 방법 및 장치를 포함한다.
컨테인먼트 슬리브의 "재료"의 경량-게이지는 쉽게 봉합 폴딩되거나, 결속되거나, 절단되거나, 스테이플링되거나, 지퍼-결속되거나, 또는 접착되는 등의 식이며, 슬리브의 (바닥) 단부의 마감부가 봉합 스테이플링되거나 접착될 수 있어서, 압출 성형된 캡슐화 프린팅된 벽돌을 형성한다(도 28 참조). 외부 "슬리브"의 단부가 밀봉될 수 있으며(폐쇄됨), 예를 들어, 필요에 따라, 폴딩 및 결속되거나, 스티치되거나, 접착되거나, 스테이플링되거나, 지퍼 로킹되거나, 또는 드로 스트링으로 가까이 붙이거나, 결속-배선되는 등의 식이다.
본 발명의 선택 사항 또는 변형예로서, 외부 슬리브의 단부는 필요에 따라 함께 끼워 맞추도록(연동) 테이퍼질 수 있어서, 예를 들어 프린팅된 코너들(연동) 프린팅된 층들과 중첩된다. 본 발명은 초기에 외부 컨테인먼트 슬리브가 성형된 벽돌을 지나서 연장되는 것을 포함한다(도 40-7 참조). 현장 타설, 현장 방치 컨테인먼트 "슬리브"가 건설 또는 제작되는 구성들 및 재료(들)를 갖는 비교적 경량-게이지 외부 컨테인먼트 슬리브의 토출구의 본 발명의 적용예로 인해, 도관을 설치하기 위한 일 실시예로서, 보강된 가요성 컨테인먼트 슬리브(들)는 예를 들어 반건식 슬립폼 프린팅된 "벽돌"의 침투를 수용하기 위한 개구부를 포함하는 손가위(가위)로 쉽게 절단될 수 있거나/절단될 수 있고, 광섬유 로드(도시되지 않음)는 필요에 따라 "슬리브" 입구의 중앙에서 "X"형 커팅으로 제조될 수 있다.
외부 컨테인먼트 "슬리브" 섬유는 영구적일 수 있거나(현장 방치 현장 타설), 또는 선택 사항으로서, 일시적으로 현장에서 타설될 수 있으며, 노출된 슬리브의 표면은, 필요에 따라 임의의 조합물, 또는 외부 컨테인먼트 슬리브를 용해시키기 위해 필요한 최적 시간 동안 슬리브의 원하는 UV 등급을 선택함으로써(또는 선택하지 않음으로써) 수일 내에 용해된다(도 35 및 도 37 참조). 하나의 특정 실시형태에서는, 본 발명의 방법 및 장치가 온사이트 또는 공장 환경에서 현장 방치 현장 타설 외부 보강 캡슐화된 컨테인먼트 폼 없이 보강 시멘트질 구조물을 건설하는 것을 포함한다. 하나의 예시적인 실시형태에서는, 본 발명의 방법 및 장치가 현장에서 또는 공장 환경에서 본원에 개시된 바와 같은 본 발명의 현장 방치 현장 타설 보강된 외부 컨테인먼트 슬리브 및/또는 선택적인 내부 보강 네트를 사용하지 않고, 긴 "벽돌"을 슬립폼 성형 압출 프린팅하는 것을 포함하는 것을 포함한다.
본 발명의 폴딩된 관형 보강 콘크리트 컨테인먼트 슬리브는 대체로 원통형 본체 패널을 가지며, 컨테인먼트 슬리브 대체 가능한 패스스루 성형 공동과 일치하는 패널의 일 단부를 구비한다(도 40-6 참조). 바람직하게는, 보강 콘크리트 컨테인먼트 슬리브의 원통형 본체 패널은 바람직하게는 원통형 축의 방향을 따라(도 40-6 참조) 사전 엔지니어링된 특정 수 및 위치의 토출구(들)(도 37 참조)를 포함한다. 또한, 상기 토출구들의 간격 폭은 필요에 따라 설계에 의해서도 특정 가능하다.
선택 사항으로서, 본 발명은 외부의 폴딩된 컨테인먼트 슬리브 또는 튜브(도시되지 않음) 내부의 콘크리트와 함께 그 외부 상의 반유체 단열재를 동시에 펌핑(포설)하는 것을 포함한다. 일 실시예로서, 보강재를 갖는 외부 컨테인먼트 슬리브(자동화된 건설 장치)는 본원에서 본 발명의 설명된 본 발명의 조치에 의해 사전 엔지니어링될 수 있으며, 필요한 경우, 프린팅된 구조물에 부착 또는 삽입하는데 필요할 수 있는 공압식(에어 폼) 건설된 지붕 고정 구성 요소의 선택적인 착탈식 부착을 위해 추가적인 제작이 필요하지 않거나 약간의 추가적인 제작만이 필요하며, 이는 예를 들어 한정됨이 없이, "후프", "루프", 아일릿, 그로밋, 조절 가능한 스트랩, 플랩, 패드, 탭(도시되지 않음)을 부착하는 것, 예를 들어 이에 한정됨이 없이, 시멘트질 충진 또는 사출을 위한 개구부 및/또는 밸브 및 밸브 연결부로서, 예를 들어 필요에 따라 현장에서의 이동 및 위치 설정과 에어 폼 정밀 위치 설정 및 고정을 위해(도시되지 않음), 에지를 절단하고, 조정 가능한 스트랩 및 래치를 체결하며, 예를 들어, "메시", "네트" 및/또는 보강 "링", "코일", "루프"(도 42 참조), 또는 필요에 따라 다른 코팅된 재료를 갖는 추가적인 층(들) 또는 스트립(들)에 의해 상기 보강 슬리브 또는 다른 부분을 보강 및/또는 연결한다. 예를 들어, 이에 한정됨이 없이, 에어-폼(공압식) 구조물의 착탈식 고정(부착)을 위해.
본 발명은 한정됨이 없이 예를 들어, 필요에 따라, 높이, 거리 등을 나타내는 위치와 같은 시각적 기준 상에 프린팅/페인팅된 외부 컨테인먼트 슬리브를 포함하며(도 40-2 및 도 40-4 참조), 이는 한정됨이 없이 예를 들어, 배관, 전기 설비, 계단, 벽난로, 패널(전기 접속 배선함), 윈도우, 조인트/이음매, 코너, 출입구, 기둥 등과 같은 이들의 위치(들)를 정확하게 표시하는 것을 포함한다. 선택 사항으로서, 외부 컨테인먼트 슬리브의 표면은 외부 컨테인먼트 슬리브 상의 엠보싱 패턴 및/또는 색상 및/또는 로고와 같은 표면 모양을 포함할 수 있다(도 40-2 및 도 40-4 참조).
컨테인먼트 슬리브는 선택적으로 색상 변경 염료를 포함할 수 있어서, 색상 변경 재료를 함유하는 슬리브에 의해 시멘트질 혼합 임계 양생/타설 온도 및 양생 속도를 실시간으로 나타내며, 색상 변경 재료는, 예를 들어, 임계 증발률을 조절(제어)하고 배합물의 양생 균일성을 최적화(더 균일한 열 방산)하기 위해, 배합물에 따라 핫 레드로부터 더 차가운 그린 색상으로 색상을 변경시켜서, 보강 콘크리트 시공을 위한 향상된 공차를 위해 현장 프린팅된 배합물의 타설 규격을 추가로 향상시킨다.
본 발명의 외부 보강된 컨테인먼트 슬리브는 프린팅 품질 및 검사 공정(즉, 슬리브를 통하여 관찰)을 간소화 및 검증하는 것을 포함한다(도 37 참조). 컨테인먼트 슬리브는 다양한 심도의 시멘트질 안료(색상 염료)를 수용한다. 외부 컨테인먼트 "슬리브"는 보기 흉한 콘크리트 얼룩 및 변색을 방지한다. 외부 컨테인먼트 "슬리브"는 균일한 에지를 유지하도록 돕고, 콘크리트 마감재의 외관을 향상시킨다.
선택 사항으로서, 또는 선택적으로, 본 발명의 보강된 컨테인먼트 "슬리브"의 각각의 측면 또는 면은 상이한 재료(조성), 필라멘트, 예를 들어, 구체적으로 필요에 따른, 직조 또는 패턴 및 필라멘트의 직경(들)과 같이, 상이한 크기 및 간격, 직조 및 패턴을 갖는 크기 조정된 토출구일 수 있다(도 35 및 도 37 참조). 외부 보강된 컨테인먼트 슬리브 방법 및 장치는 현무암, 폴리프로필렌 및 다른 섬유 보강 재료와 같은 매우 다양한 적절한 섬유 보강 재료를 포함하며, 이러한 재료는, 예를 들어 한정됨이 없이, 헤링본, 교차-직조, 플레인 능직, 바스켓, 새틴, 레노, 모크 레노와 같은 적절한 구성을 갖고, 필요에 따라 다방향성 직조, 단방향성 직조를 더 포함한다(도 35 참조).
외부 보강된 컨테인먼트 슬리브 방법 및 장치는 특히 현장에서 슬립폼 프린팅 시에, 사전 엔지니어링된 보강 특성을 향상시키기 위해, 필요에 따라 사전 엔지니어링된 섬유 접촉 표면을 갖는 사전 엔지니어링된 보강 섬유를 구비하는 것을 포함한다. 가요성 컨테인먼트 슬리브의 원하는 보강 직조에 필요한 날실 및/또는 씨실의 보강 섬유의 기본 크기(들) 및 강도(도 35 참조).
가요성 보강 컨테인먼트 슬리브의 원하는 직조(들)에 필요한 날실 및/또는 씨실의 섬유의 강도 및 컨테인먼트 슬리브의 기본 크기(들)는 가장 일반적으로 이의 표면에서 또는 그 근처에서 발생하는 프린팅된 콘크리트 벽돌 표면의 손상을 감소시킴으로써 프린팅된 콘크리트 표면을 보호한다. 본 발명은 이러한 사전 엔지니어링된 가요성 성형 가능한 외부 컨테인먼트 "슬리브"를 저렴하고 효율적으로 제조하는 방법 및 장치로 구성된다.
다른 특정 실시형태에서는, 다양한 이점 및 혜택을 갖는 사전 엔지니어링된 토출구를 형성하는 사전 엔지니어링된 이격된 필라멘트들의 조합을 갖는 다양한 압출 성형된 표면 텍스처를 갖는 현장 방치 현장 타설 외부 보강 컨테인먼트 "슬리브"를 포함한다. 예를 들어, 상이한 인장 범위, 크기를 두께, 형상, 투명도, 필라멘트 및/또는 섬유와 혼합함으로써, 필요에 따라, 재료들이 매우 다양한 상이한 콘크리트 배합물들 및 적용예들에 특정하게 맞춤화된다.
본 발명은 단방향, 직조, 다축, 및 기타/무작위의 4가지 주요 보강 섬유 배향 범주를 포함한다. 섬유 유형은 사용된 섬유의 배향에 의해 분류되며, 섬유들을 정확히 위치시키고 함께 유지시키기 위해 사용되는 다양한 조립 방법에 의해 분류된다(도 35 참조).
외부 컨테인먼트 슬리브는 포일, 필라멘트, 필라멘트 와인딩, 섬유 배향 및 섬유, 섬유 다발과 같은 동일한 또는 상이한 재료의 4개의 측면으로 구성된 거싯형 측면(에지)을 선택적으로 가질 수 있으며, 이들은 동일한 또는 상이한 크기, 간격을 가지며, 적용예에 따른 필요에 따라 그들 자신의 고유하게 맞춤화된 특성을 각각 갖는 매우 다양한 다른 향상된 기계적 특성을 갖는다(도 37 참조). 선택 사항으로서, 본 발명은 프리-주름형(pre-pleated) 또는 거싯형 다중-측면의 외부 컨테인먼트 "슬리브"를 사용할 수 있다(도 37 참조).
예를 들어 한정됨이 없이, 본 발명의 외부 컨테인먼트 "슬리브"는 외부 컨테인먼트 특성을 갖는 다중-측면 또는 다층을 갖는 거싯형일 수 있으며, 예를 들어 한정됨이 없이, 매우 다양한 포일, 플라스틱, 섬유, 직조, 결합제, 크기, 토출구 간격 및 패턴, 교차 각도, 섬유, 및 첨가제와 같은 매우 다양한 적절한 배합물 재료, 예를 들어 한정됨이 없이, 타설 환경을 최적화하기 위해 일부 상황에서 반사 재료로 구성된다(도 37 참조).
예를 들어, 슬립폼 프린팅되는 주름형 또는 거싯형(프리-거싯형) 외부 컨테인먼트 "슬리브(들)"의 4개의 모든 측면은 임의의 프린팅된 섹션에서 상이한 구조적 재료 부재를 가지며, 슬리브의 일부분, 즉 캡슐화 다중 적층된 메시/층들의 "슬리브"를 갖는 각각의 측면 또는 면 상의 스트립(들) 상에서 동일한 또는 상이한 프린팅된 재료, 크기 및 필라멘트 간격을 갖는 것은 필요에 따라, 또는 매우 다양한 전체 건축 스케일 적용예에 적합한 것으로 본원에서 상술될 수 있다(도 37 참조). 몇몇 특정 실시형태에서는, 컨테인먼트 "슬리브" 자체가 또한 본 발명에 의한 장치로서 포함되는 것을 포함한다.
섬유 보강 외부 컨테인먼트 슬리브는 바람직하게는 (복합) 현무암 재료를 포함하는 직조된 현무암 재료로 구성되며, 예를 들어, 현무암 섬유, 섬유 재료의 많은 가능한 조합물, 수지, 이의 변형물로 구성되고, 예를 들어, 이에 한정됨이 없이, 바람직하게는 현무암 섬유 및/또는 수지계를 갖는 섬유 보강 또는 섬유 다발 및 필라멘트 와인딩으로 구성되며, 솔리드 코어 및/또는 중공 코어 현무암 보강, 현무암 마이크로-섬유 및 필라멘트 보강된 복합 현무암을 더 포함하여, 본 발명의 슬립폼 시공된 벽돌의 구조물 Thermalguard　 에폭시 및 이중망 수지 등 내에서 지속 가능성 및 중량 절감을 제공한다. 부가적으로, 현무암 보강재(들)는 더 낮은 운반 비용(경량)을 가지며, 최대 약 150℃까지의 시멘트질 혼합을 허용하고, 주변의 시멘트질 재료에 대한 접촉 표면적을 증가시키는 이점이 있으며, 현무암 보강재는 취급 및 포설하기가 더 쉽고 더 빠르며, 장기간의 보강 저하 및 값비싼 수리 및 유지 보수(교체 비용)를 크게 감소시키거나 제거한다.
고온 복합 현무암 철근 보강의 열 팽창 계수(CTE)는 대부분의 시멘트질 배합물의 열 팽창 계수(CTE)에 매우 근접하고, 철근(들)의 2배의 향상된 인장 강도를 제공하며, 향상된 기계적 강도 이득, 열 안정성을 갖고, 훨씬 더 높은 내식성을 가지며, 매우 다양한 첨가제, 골재, 배합물, 수지 및 에폭시와 호환 가능한 동시에, 전자기 절연체, 특히 고체 복합 현무암 또는 어드밴스드 중공 현무암 바를 제공한다.
폴리프로필렌
섬유 보강 외부 컨테인먼트 슬리브는 바람직하게는, (복합) 폴리프로필렌 재료, 폴리프로필렌 섬유, 섬유 재료들의 조합물, 수지, 이의 변형물을 포함하는 폴리프로필렌 재료 또는 현무암으로 구성되며, 예를 들어, 이에 한정됨이 없이, 폴리프로필렌 섬유 및/또는 수지계를 갖는 섬유 보강 또는 섬유 다발 및 필라멘트 와인딩으로 구성되고, 솔리드 코어 및/또는 중공 코어 폴리프로필렌 보강, 마이크로-섬유 및 필라멘트 보강된 복합 폴리프로필렌을 더 포함하여, 본 발명의 슬립폼 프린팅된 벽돌의 구조물 내에서 캡슐화됨으로써 지속 가능성 및 중량 절감을 제공한다.
내부 보강 네트
본 발명은 확장된 네트 보강재를 내부적으로 사용하는 것을 선택적으로 포함하며(도 34의 A-4 및 A-5 참조), 보강 네트(들)는 바람직하게는 외부 보강 컨테인먼트 슬리브의 응력 구역 내에 위치되고, 주문 설계되어 제조된 보강 슬리브를 더 포함한다.
도 34는 전형적인 예시적인 실시형태에서, 예시적인 목적을 위해 과장되고 간소화되며 일정 비율로 도시되지 않은 본 발명의 외부적으로 및 내부적으로 보강된 프린팅된 벽돌 장치를 도시한다. 도 34의 A-1은 외부 섬유 보강 컨테인먼트 슬리브를 도시한다. 도 34 A-2 및 A-3은 많은 바람직한 연동 키홈 구성예 중 하나를 도시한다. 도 34 A-4 및 A-5는 예시적인 목적으로 간소화되고 과장되어 있는 많은 가능한 내부 보강 네트 구성예 중 2개를 나타낸다. 도 34 A-6은 많은 가능한 내부 보강 케이블 및/또는 와이어 구성예 중 하나를 도시하며, 바람직하게는 현무암, 폴리프로필렌, 및/또는 복원력 리턴 금속으로 구성된다.
내부 보강 네트(도 34 A-4 및 A-5 참조)는 콘크리트 혼합의 정상적인 부피 변화로 인해 발생되는 무작위의 내부 균열 및/또는 변형을 감소시키거나 제거하고, 일반적으로 벽돌의 양생 영역 내에서 균열 발생 범위를 제한하거나 제거하며, 상당한 추가적인 내부 보강재를 제공한다. 예를 들어, 한정됨이 없이, 직조된 폴리프로필렌 또는 현무암 내부 보강 네트는 대부분의 적용예에 대해 약 20,000 psi 내지 90,000 psi 범위일 수 있는 매우 다양한 네트 구성으로 성형 및 구성될 수 있다. 바람직한 내부 보강 네트는 약 45,000 psi 내지 약 90,000 psi 범위이거나 또는 특정된 값이다.
콘크리트 배합물이 충분히 양생된 경우, 컨테인먼트 네트 시스템은 본원에 개시된 바와 같이, 또는 필요에 따라, 내부 보호 및 보강 장치를 현장에서 유지하고 현장에서 프린팅하는 역할을 한다. 도 35에 도시된 바와 같이. 도 34 A-4 및 A-5에 도시된 바와 같은 다른 채용된 발명은, 내부 벽돌 보강 특성을 향상시키는 매우 다양한 콘크리트 배합물 및 첨가제를 최적화함으로써, 예를 들어 한정됨이 없이, 교차 결합 및 브리징 결합을 향상시키고, 골재 포설 및 제어 및 지역 설정의 정확도를 향상시키며, 매우 다양한 배합물을 더 포함하여, 균열 내성 및 보강재와 시멘트 계면 및 이들의 팽창 계수를 향상시키고 최적화한다.
본 발명은 경량의 내부 보강 네트 튜브, 가요성 튜브 또는 팽창 가능한 네트 튜브를 포함하며, 예를 들어 한정됨이 없이, 압출 성형된 네트의 형태로 주문형 설계되어 제조된 내부 보강 튜브를 더 포함한다(도 34 A-4 및 A-5 참조). 도 34는 내부에 위치된 와이어 및/또는 케이블 보강재를 선택적으로 갖는 다수의 가능한 내부 보강 네트 구성예 중 일부를 도시한다(도 34 A-6 참조). 내부 컨테인먼트 장치는 프린팅된 벽돌 구조물 내에 와이어(들) 및/또는 케이블(들) 내부 보강재를 위치시키는 것을 포함하는 선택 사항을 갖는다(도 34 A-6 및 도 44 참조). 복원력 리턴 와이어 및/또는 케이블 보강재가 가장 바람직하다.
도 44는 예시적인 목적을 위해 간소화되고 과장되며 일정 비율로 도시되지 않은 내부 보강재(들) 장치를 갖는 많은 가능한 케이블 및/또는 와이어 구성예 중 6개를 예시적인 전형적인 실시형태로서 도시한다. 도 44 A, B, C 및 D는 본원에서 개시된 바와 같이 또는 필요에 따라, 동일한 또는 다수의 상이한 복원력 리턴 합금을 포함하는 선택 사항으로서, 많은 가능한 내부 복원력 리턴 보강 케이블 구성예 중 4개를 도시한다. 도 44 E 및 F는 많은 가능한 복원력 리턴 내부 보강 케이블, 와이어 구성예 중 2개를 도시한다.
적용예에 따라, 내부 보강 네트 사이의 간격 또는 거리 또는 토출 필라멘트들의 간격은 필요에 따라, 약 2 mm 내지 25 mm 범위, 바람직하게는 약 5 mm 내지 약 20 mm 범위, 가장 바람직하게는 약 10 mm 내지 15 mm 범위의 원하는 토출구를 정밀하게 제조할 수 있거나, 또는 바람직하게는 폴리프로필렌 또는 바이오 플라스틱 H2O, CO2 또는 현무암으로부터 제조된, 필요한 경우 또는 필요에 따라 사전 엔지니어링되고 이격될 수 있다(도 34 A-4 및 A-5 참조).
도 34 A-4 및 A-5에 도시된 내부 보강 네트는, 고성능 및 특수 시멘트질 콘크리트 배합물에 적합한 토출 치수를 갖는 배합물 네트 토출구의 특성에 특정하게 맞춤화하기 위해, 필요에 따라 상이한 크기 및 구성을 갖는 매우 다양한 사전 엔지니어링된 토출구를 구비하는 것을 포함한다. 선택 사항으로서, 예를 들어 한정됨이 없이, 고정된 토출구 및 치수 안정성(도 34 A-4 및 A-5 참조)을 갖는 튜브 형태로 사전 엔지니어링된 네트와 같은 내부 보강 네트를 사용하여, 본원에서 개시된 바와 같은 향상된 사전 엔지니어링된 내부 및 외부 보강 특성을 제공한다.
본 발명의 선택 사항 또는 변형예로서, 평탄한 저장품(flat stock) 플라스틱 네트는 내부 보강 네트로서 슬립폼 시공될 수 있는 가요성 네트를 갖는 상기 보강 튜브 내로 제조될 수 있다. 내부 보강 네트는 주변의 외부 컨테인먼트 슬리브와 동일한 또는 상이한 배합물, 또는 필요에 따라 임의의 조합물을 함유할 수 있다. 특정 실시형태에서는, 맞춤못(dowel) 위치 설정 가능한 장치를 사용하는 것을 포함한다.
조정 가능한 맞춤못 위치 설정 수단(도시되지 않음)을 구비함으로써, 내부 보강 장치(도 34 A-4, A-5 및 A-6 참조)의 위치 설정 정확도를 바람직하게는 필요에 따라 사전 엔지니어링된 응력 구역 내로 간소화한다.
본 발명은 매우 다양한 조정 가능한 크기, 형상, 토출구 및 구성 등을 갖는 미리 제조된 외부 보강 슬리브 및 내부 보강 네트 튜브의 바람직한 조합물을 포함하여(도 34 참조), 중첩(롤링), 용접 및/또는 밀봉될 수 있는 매우 다양한 평탄한 (네트)로 제조될 수 있어서, 매우 다양한 보강 콘크리트 적용예를 위한 매우 다양한 사전 엔지니어링된 네트 크기를 형성할 수 있다. 몇몇 특정 실시형태에서, 본 발명은 내부 압출 성형된 보강 네트가 타설 배합물의 매질에 대한 더 무거운 듀티의 내부 보호 보강으로서도 사용되는 것을 포함한다. 이러한 네트의 압출물의 더 두꺼운 스트랜드는 바람직하게는, 필요에 따라 매우 다양한 고유한 적용예 및 요건을 충족시키는 강력한, 가요성, 경량의 녹 방지 보강재를 생성하는 배향된 네트를 포함하는 최대 보강 특성을 제공한다. (도 34 A-4 및 A-5 참조)
예를 들어, 철근, 로드, 와이어 케이블, 또는 마이크로-섬유를 조합함으로써, 콘크리트 배합물, 폴리프로필렌을 향상시킨다. 현무암 보강 마이크로-보강 필라멘트 및/또는 네트는 프린팅된 "벽돌" 벽 내부에 결합 및 위치될 수 있어서, 이전에는 이용 불가능했던 많은 보강 특성을 향상시킨다(도 34 A-4, A-5 및 A-6 참조).
또한, 내부 보강 코어를 선택적으로 구비하는 내부 보강 네트를 슬립폼 프린팅하기 위해(도 34 A-5 참조), 예를 들어, 한정됨이 없이, 음향 용접 이음매를 갖는 튜브 형태의 미리 형성된 내부 보강 네트 구성예로서, 선택적으로 내부 보강 튜브는 폴딩된 평탄한 네트, 및 내부 튜브와 중첩된 튜브로부터 형성될 수 있고, 이는 예를 들어 한정됨이 없이, 다이아몬드 네트, 정사각형 네트, 필요에 따라 주문 제작된 내부 보강 네트 등을 가지며, 예를 들어 한정됨이 없이, 현무암, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 저밀도 폴리에틸렌, 중밀도 폴리에틸렌, 고밀도 폴리에틸렌, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리부틸렌, 테레프탈레이트, 폴리에스테르, 또는 본원에 개시된 바와 같은 또는 필요에 따른 다른 적합한 보강 재료로 구성되는 배향된 네트를 갖는다. 네트 구성을 갖는 폴리프로필렌 및 사전 엔지니어링된 현무암이 가장 바람직하다.
본 발명은 또한 숨겨진 이음매(도시되지 않음)를 포함할 수 있는 본원에 개시된 바와 같은 외부 보강재와 조합된 내부 컨테인먼트 슬리브를 포함한다. 예시적인 실시형태에서는, 대부분의 적용예에 대해 또는 필요에 따라, 약 10 mm 내지 30 mm, 바람직하게는 약 20 mm 내지 25 mm 범위로 이격된 사전 엔지니어링된 토출 조절 양생 개구 범위를 갖는 본 발명의 내부 보강 네트 장치를 포함한다. 내부 보강 네트의 직경 또는 두께는 약 0.25 mm 내지 5 mm 범위, 가장 바람직하게는 약 1.00 mm 내지 4 mm 범위이거나, 또는 필요에 따라 크기 조정된다.
선택 사양으로서, 다양한 기하학적 구성을 갖는 다양한 조정 가능한 "맞춤못"(도시되지 않음)은 다양한 온사이트 슬립폼 프린팅 적용예에서 내부 보강 장치를 정확하게 포설 및 구성하기 위해 사용될 수 있으며, 예를 들어 한정됨이 없이, 내부적으로 포설 및 슬립폼 프린팅은, 바람직하게는 필요에 따라 "벽돌"의 외부 컨테인먼트 슬리브 내부의 슬립폼 시공된 "벽돌" 사전 엔지니어링된 응력 구역(들) 내에서, 정확하게 포설되어 이격되는 내부적으로 포설된 보강 네트(도 34 A-4 및 A-5 참조)를 갖는다. 따라서, 현장 방치, 현장 타설되는 내부 보강 네트 자체도 본 발명에 의해 포함된다. 매우 다양한 배합물 재료를 포함하는 대체로 관형 "슬리브"의 내부 보강재는 현장 방치, 현장 타설 철근 시멘트질 구조물(들)로서 작용한다.
온도 표시 슬리브
예시적인 실시형태에서, 본 발명은 외부 컨테인먼트 "슬리브" 재료가 실시간 온도 표시 슬리브를 사용할 수 있는 것을 포함하며, 예를 들어, 실시간으로 슬립폼 시공된(캡슐화된) 배합물의 온도를 정확하게 표시하기 위해, 예를 들어 외부 컨테인먼트 슬리브에 매립된 색상-변경 화합물을 포함함으로써, 이에 따라 배합물 온도의 온사이트 슬립폼 시공된 "벽돌"의 양생 속도 및 단계를 실시간으로 정확하게 표시하고, 예를 들어, 적색(고온)에서 녹색(저온)으로 변경되는 것과 같이 변경됨에 따라, 예를 들어 슬리브의 색상을 시각적으로 표시함으로써, 이전의 "벽돌" 층이 다음에 프린팅된 "벽돌" 층을 수용하여 지지하도록 충분히 양생되었다는 것을 정확하게 표시한다(도 25 참조). 선택 사항으로서, 본 발명의 외부 섬유 보강 컨테인먼트 슬리브는 필요에 따라 매우 다양한 심도의 색상 변경 안료(색상)를 용이하게 수용할 수 있다.
메시/네트 제조
일 실시예로서, 내부 보강 네트는, 필요에 따라 사전 엔지니어링된 개구(홀 크기), 중량 및 두께를 갖는 광범위한 원하는 네트 구성을 생성하도록 제조될 수 있다(도 35 참조).
이러한 압출 성형된 네트는 더 큰 압출 메시(도 34 A-4 및 A-5 참조)로 필요에 따라 광범위한 구성으로 제조될 수 있으며(도 34 A-1 및 도 35 참조), 압출 공정을 통해 이용 가능한 수지로부터 다양한 네트 구성이 제조될 수 있도록 팽창 공정에 의해 제조될 수 있다.
부가적으로, 본 발명의 선택 사항 또는 변형예로서, 확장 블록(도시되지 않음)의 폭은 상실되는 날실 스트랜드의 대체된 폭에 대하여 의도적으로 대형화될 수 있다. 따라서, 직조 작업 동안에, 제어되는 양의 측방향 압착력이 생성되어, 개구의 에지를 따라 직조된 날실의 사전 엔지니어링된 패킹을 유발한다. 도 35의 A 및 B는 본 발명에 의해 포함되는 사전 엔지니어링된 토출구의 해당 섹션을 포함하는 세부적인 직조된 외부 컨테인먼트 "슬리브" 또는 구조물의 작은 섹션의 사시도를 도시한다. 토출구의 2개의 에지를 따라 2개의 압착 구역(도시되지 않음)이 형성되며, 여기서 좌측 압착 구역의 직조 날실 및 우측 압착 구역의 직조 날실은 모두 컨테인먼트 슬리브 상의 다른 곳보다 더 긴밀한 피치로 패킹된다.
도 40에 도시된 바와 같이, 2차원 보강 네트는 보강된 벽 및 보강된 구조물을 건설하기 위해 매우 다양한 구성으로 슬립폼 프린팅될 수 있다.
슬립폼 벽돌 네트 조인트는 일반적으로 2개의 스트랜드가 교차하거나 서로 겹쳐서 다이아몬드 패턴을 형성하는 곳에서 형성된다. 대향하는 스트랜드들이 중첩되는 경우 2개의 별개의 평면(일부 적용예에서는 유동 채널로서 알려짐)이 생성된다. 툴링 및 가공 조건은 다양한 내부적으로 보강된 슬립폼 프린팅 적용예에 적합하도록 필요에 따라 약 40도 내지 약 105도 범위의 각도를 갖는 다이아몬드 네트 패턴을 생성할 수 있다.
다른 실시형태에서는, 보강 내부 및 외부 재료가 정사각형 메시 네트를 사용할 수 있는 것을 포함한다(도 35의 B 참조). 정사각형 보강 메시 네트는 전형적으로 성형 맨드렐 위로 통과하는 용융 압출 성형된 메시에 의해 생성된 하나의 평탄한 측면을 갖는다.
보강 메시는 또한 팽창 공정에 의해 제조될 수 있음을 유의한다. 이는 메시가 압출 공정을 통해 이용 가능한 수지로 제조될 수 있게 한다. 본원에서 상술된 바와 같이, 보강 직조된 메시 슬리브(들) 섬유는 어드밴스드 직기 및 마감 장비를 사용하여 매우 다양한 모노필라멘트 섬유를 직조함으로써 제조될 수 있다. 주어진 스트랜드 두께에 대한 메시 개구부(개구)는 인치당 스레드(씨실 메시 수 및 날실 메시 수)를 제어함으로써 조정된다(도 35 A 및 B 참조).
직조된 메시와 같은 산업용 직물은 매우 다양한 모노필라멘트 합성 섬유로 구성될 수 있다. 이러한 보강 직조 공정은 바람직하게는 약 +/- 5%의 스트랜드 및 두께 공차를 갖는 사전 엔지니어링된 개구(홀 크기)를 갖는 산업용 미세 직물을 생성한다. 이러한 보강 직물의 제조는 방적사 유형, 방적사 크기, 및 스레드 수에 의해 결정된다. 모노필라멘트 방적사는 비교적 평활한 표면을 생성하는 단일의 연속적인 필라멘트라는 점을 유의한다.
모노필라멘트 보강 섬유는 날실 및 씨실 방향 모두에서 동일한 방적사 직경 및 동일한 스레드 수로 바람직하게 제조되기 때문에, 보강 섬유 개구부(개구)는 바람직하게는 정사각형이라는 점을 유의한다. 도 35 B를 참조한다. 이러한 정밀 보강 직조 섬유는 엄격한 기술적 입체형태 공차 요건을 충족시킬 수 있다. 합성 보강 직조 매질은 또한 필요에 따라 광범위한 폭으로 일반적으로 나일론, 폴리에스테르, 현무암 및 폴리프로필렌으로부터 골재 컨테인먼트 장치로서 사용된다는 점을 유의한다.
몇몇 특정 실시형태에서는, 본 발명의 외부 컨테인먼트 슬리브 및 본 발명의 선택적인 내부 보강 네트가, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리부틸렌, 테레프탈레이트, 폴리아미드, 폴리에스테르, 선형 저밀도 폴리에틸렌, 중밀도 폴리에틸렌, 고밀도 폴리에틸렌, 이오노머, 폴리비닐 클로라이드, 에틸 비닐 아세테이트, 에틸 프로필 코폴리머, 폴리에틸렌 코폴리머, 저밀도 폴리에틸렌, 이들의 코폴리머, 비닐 코폴리머 및 이들의 배합물, 선형 저밀도 폴리에틸렌, 이오노머, 폴리비닐 클로라이드, 에틸 비닐 아세테이트, 에틸 프로필 코폴리머, 폴리에틸렌 코폴리머, 저밀도 폴리에틸렌, 이들의 코폴리머, 비닐 코폴리머 폴리올레핀, 폴리프로필렌, 폴리스티렌, 폴리에틸렌, 폴리우레탄, 폴리비닐 알코올(수용성), 현무암, 탄소를 더 포함하는 실크, 유리 섬유, 스테인리스 강, Kevlar?, 그래핀 및 이들의 변형물 또는 다른 천연 또는 하이브리드 재료 및 이들의 배합물로 이루어진 그룹으로부터 선택된 플라스틱 재료로 구성될 수 있는 것을 포함한다. 폴리프로필렌 및 현무암 재료가 바람직하다.
현장 타설 섬유 컨테인먼트 폼은 바람직하게는 스풀링되고 내구성이 있는 재료로 제조되기 때문에, 큰 품질 저하 없이 상당한 기간 동안 현장에서 또는 오프사이트에서 저장될 수 있다. 적용예 기능이 무엇이든, 압출 성형된 플라스틱 네트, 폴딩된 튜브 및 슬리브는 벽돌의 구조적 성능 및 미학에 모두 기여한다. 외부 컨테인먼트 "슬리브"는 매우 다양한 내장형 전자 칩(들)을 선택적으로 포함할 수 있다. 특정 실시형태에서, 외부 컨테인먼트 슬리브는, 프린팅된(포설된), 페인팅된 또는 엠보싱된 로고, 및/또는 바코드 및/또는 QR 코드(도 40 A-4 참조), 및/또는 예를 들어 3D 공간에서 전기 설비, 배관 등의 위치를 정밀하게 표시하기 위한 필요에 따른 다른 표시 코드를 더 포함하는 다른 광고 정보를 포함할 수 있다.
컨테인먼트 "슬리브"의 재료 및 특성은 필요에 따라 임의의 건설 단계, 또는 지점, 또는 섹션 동안 필요에 따라 가변할 수 있으므로, 상이한 중량 및 배합물 화학 작용을 위한 상이한 계수를 갖는 단열 콘크리트, 고압 제조법과 같은 다중-측면 슬립폼 벽 프린팅을 구성하는 경우와 같이, 현장에서 새로운 재료를 슬립폼 프린팅하기 위한 이전의 복잡한 단계를 간소화한다.
선택 사항으로서, 에너지 흡수 능력이 요구되는 경우, 예를 들어 특히 작은 반경을 슬립폼 타설할 때 손상 또는 파손될 가능성을 억제하기 위해, 가요성 컨테인먼트 "슬리브(들)"가 유용한 바람직한 양의 탄성을 갖도록 재료가 선택될 수 있다. 몇몇 실시형태에서는, 본 발명의 많은 적용예들에서 컨테인먼트 "슬리브"가 종래의 보강 철근, 로드 또는 케이블 등을 포설할 필요가 없도록 하는 방법 및 장치를 포함한다.
예를 들어, 이축 방향으로 배향된 폴리프로필렌 네트는 압출 성형된 정사각형 메시보다 더 경량이고 더 가요성이다. 네트의 건설 공정은 압출 성형된 정사각형 메시를 제어된 조건 하에서 일 방향 또는 양방향으로 "신장"시켜서, 강한 가요성 경량의 보강 네트를 제조한다. 예를 들어 한정됨이 없이, 폴리아미드, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 또는 유사한 섬유로 이루어진 합성 필라멘트를 갖는 외부 "슬리브"는 적절한 플라스틱 및/또는 합성 고무로 코팅하기 위한 기본 섬유로서 잘 알려져 있다. 코팅된 컨테인먼트 "슬리브" 재료가 예를 들어, 시트, 슬리브, 튜브, 스트립, 백, 테이퍼링, 자유 형태 또는 다른 더 복잡한 기하학적 형태로 제조되어야 하는 경우, 예를 들어 재봉, 용접, 스테이플링, 접착, 결합 또는 이와 유사한 공정에 의해, 코팅된 섬유 웨브 및 부분 컷을 이들의 외부에 연결할 필요가 있다.
관형 메시의 직조 또한 잘 알려져 있고 통상적인 공정이다. 폴딩된 중첩하는 대체로 관형의 가요성 구성예(도 28 참조)가 코팅되어야 하는 경우, 평탄화된 폴딩된 튜브의 하나의 에지를 따라 절단되어 2배 폭의 웨브를 획득하거나, 또는 두 에지를 따라 코팅 공정을 위한 2개의 별개의 시트를 획득한다. 또한, 대각선(나선형) 방향으로 관형 메시(들)를 절단하는 것이 가능하여, 대각선 재료의 하나의 웨브를 유발할 수 있다. 이러한 방법들 중 어느 하나에 의해 획득된 보강 섬유 메시의 분배 롤은 일반적인 방식으로 플라스틱 및/또는 합성 고무로 코팅될 수 있고, 본원에서 설명된 방법 및 장치에 의해 개방형 및/또는 폐쇄형 중공 슬리브 섬유(메시) 성형 가능한 슬립폼 프린팅으로 제조될 수 있다.
부가적으로, 사전 엔지니어링된 토출구는 예를 들어 가열 밀봉, 초음파 밀봉, 유전체 밀봉 또는 자기 밀봉 등과 같은 종래의 결합 장비에 의해 필요에 따라 정밀하게 구성될 수 있다(도 28 참조). 당업계에서 필요에 따라 배합물 양생 조절 및 제어 특성을 갖는 해당 토출구를 갖는 원하는 사전 엔지니어링된 배합물은 슬립폼 프린팅된 "벽돌"이 컨테인먼트 슬리브 내에 수용되어 외부 공기와의 제어된 또는 조절된 접촉을 필요로 하는 경우 유용하다.
따라서, 상기 보강 밴드 내의 필요에 따른 이러한 원하는 사전 엔지니어링된 토출구는 외부 보강 컨테인먼트 슬리브를 위한 필요에 따른 원하는 개구 토출 특성 및 구조를 형성한다. 따라서, 본 발명의 실시형태를 적응시킴으로써 상기 평탄한 또는 원형의 직기로부터 직조된 평탄한 또는 관형의 외부 보강 메시(슬리브)를 생성하며, 평탄한 또는 관형 축에 평행한 다수의 사전 엔지니어링된 토출구는 상기 본 발명의 실시형태가 외부 보강 컨테인먼트 슬리브의 원주 둘레를 따라 배치되는 어느 곳에서도 정확하게 구성된다. 또한, 평탄한 또는 원형 직기의 기능의 일부로서, 선택 사항으로서 또는 선택적으로, 상기 생성되는 보강 직조된 평탄한 또는 관형의 외부 컨테인먼트 "슬리브"(장치)가 바람직하게는 연속적인 벨트 형태(도 28 A 참조)로 평탄화되고, 필요에 따라 용이한 후속적인 취급 및 분배를 위해 분배 롤(도 40-3 참조) 상에 감겨있는 것을 주목하는 것이 중요하다.
평탄한 또는 관형의 외부 보강 컨테인먼트 슬리브 장치는 미리 결정된 간격을 갖는 한 세트의 라인을 따라 분할되어 한 세트의 관형 세그먼트를 형성하고, 각각의 관형 세그먼트는 필요에 따라 제1 개방 단부로부터 제2 개방 단부로 축방향으로 연장되는 해당 메시/네트 크기를 갖는 필요에 따라 사전 엔지니어링된 토출 "개구"의 원하는 세트를 갖는다. 편의를 위해, 상기 외부 관형 컨테인먼트 "슬리브"(장치)의 제1 개방 단부.
횡방향 외부 보강 메시 스트립의 결합은 컨테인먼트 "슬리브"의 개방 단부 또는 에지가 풀리지 않도록 함으로써, 개방 단부의 횡방향 보강 메시가 슬라이딩되어 종방향 보강 메시로부터 분리되지 않게 한다. 그 다음, 폴딩된 보강 시트 또는 관형 "슬리브"는 동시에 패스스루 성형되고 원하는 시멘트질 배합물로 충진될 수 있으며, 개방 단부는 임의의 적절한 방식으로 폐쇄될 수 있다(도 40 참조).
컨테인먼트 "슬리브"의 표면 텍스처(섬유) 및 토출구는 매우 다양한 시멘트질 재료에 대해 적합한 결합(접착제) 표면을 제공하여, 외부 컨테인먼트 슬리브의 보강 필라멘트(개구) 사이 및 주변에서의 그라우트 및/또는 배합물 누출에 대한 정밀한 사전 엔지니어링된 조절을 제공함으로써(도 35 A 및 B 참조), 필요에 따라 토출구의 필라멘트 교차점과 간격 사이 및 그 주변에서 시멘트질 배합물(들)의 사전 엔지니어링된 오버플로우를 정밀하게 조절한다.
외부 컨테인먼트 "슬리브"는 특정 배합물의 성능 특성을 최적화하도록 필요에 따라 배합물의 양생 속도를 조절하기 위해 임의의 원하는 사전 엔지니어링된 개구(간격)로 정밀하게 제조될 수 있다(도 35 A 및 B 참조). 또한, 결합 재료는 배합물 재료의 강도를 증가시킨다. 선택 사항으로서, 선택 사항으로서의 외부 컨테인먼트 메시의 적어도 일부는 이의 양면 상에 하나 이상의 결합층을 보유할 수 있고, 결합 재료의 층은 합성 플라스틱 재료를 포함할 수 있다(도 28 A 및 B 참조).
몇몇 특정 실시형태에서는, 각각의 섬유 보강 컨테인먼트 "슬리브"가 바람직하게는 섬유 보강 컨테인먼트 메시 "슬리브"의 실질적으로 길이 방향으로 분자로 배향되어 간격을 가지며, 즉 본원에 개시된 바와 같은 다양한 배합물 양생 특성을 조절하기 위해 맞춤형 사전 엔지니어링된 토출구를 갖는 것을 포함한다.
몇몇 특정 실시형태에서는, 높은 인장 가요성 보강 메시 및/또는 네트의 협력 결합을 사용하기 위한 방법 및 장치를 포함하며, 높은 인장 가요성 보강 메시 및/또는 네트는, 가요성 외부 섬유 보강 콘크리트 컨테인먼트 슬리브에서 다양한 보강 필라멘트를 가짐으로써, 높은 압축 강도의 시멘트질 재료를 슬립폼 성형 컨테인먼트 "슬리브" 내로 충진/펌핑함으로써 달성된 방법 양태의 통합으로부터 높은 압축 및 연성 강도를 갖고, 슬립폼 성형 컨테인먼트 "슬리브"는 초기의 높은 인장 및 높은 연성 강도의 콘크리트 재료를 현장에서 프린팅하기 위해, 매우 다양한 전체 건축 스케일의 철근 "벽돌" 구조물(도 26 참조)로 적절하게 성형 또는 형상화되어, 대체 가능한 슬립폼 성형 장치(도 40 참조) 내부에 합치된다. 선택 사항으로서, 본 발명은 위치 설정 및 포설 동안에 긴 "벽돌" 현장 프린팅된 치수 안정성 및 내구성을 최적화하도록, 일체형 "벽돌" 조인트 결합 구조물을 제조 및 보호하기 위한 압출 성형된 플라스틱 보강 메시를 포함하며, 작용 가능한 보강 콘크리트를 설계하는 것과 관련된 문제를 개선하고, 신축 및 재건 모두를 위해 사용될 수 있다.
본 발명은 본 발명의 메시형 보강 장치 및 방법을 구비함으로써 콘크리트 혼합 설계, 품질 관리 및 규격, 재료 및 현장 프린팅을 위한 품질 보증을 향상시키며, 매립된 물품의 포설, 분석 및 설계를 향상시키고, 높은 강도와 초기 및 장기 내구성을 제공함으로써, 슬립폼 프린팅에 의한 건설 공정 동안의 임의의 지점에서 패스스루 콘크리트 형틀 및 이의 해당 배합물의 신속한 변경을 가능하게 하여(도 40 참조), 누수 증발 속도를 조절하고 종래기술에 비해 프린팅된 콘크리트 벽돌(들)의 외부 및 내부 보호를 크게 향상시키기 위해, 제조 준비, 운반, 포설, 마감, 양생 속도(들)를 포함하는 이전의 복잡한 보강 콘크리트 시공 단계를 간소화한다.
본 발명의 가요성 외부 및 내부 보강 시스템(도 34 참조)을 사용함으로써, 초기 양생 및 다른 특성, 성능 및 용도를 포함하는 배합물의 양생 환경을 향상시키며, 용도는 한정됨이 없이, 1) 배합물 배합; 2) 기계적 특성; 3) 시간 의존적 변형; 4) 굴곡 및 시어 작용; 5) 결합 작용; 6) 프리스트레스 손실; 7) 전체 건축 스케일의 자동화된 프린팅 요소 및 전체 구조물의 구조적 작용을 포함한다.
특정 실시형태에서, 본 발명은 슬립폼 성형된 컨테인먼트 "슬리브"가 예를 들어, 플라이 애시 등을 함유하는 콘크리트 배합물을 프린팅하는 경우로서, 장기 침출의 방지를 제공하는 것을 포함한다. 외부 컨테인먼트 슬리브는 슬립폼 성형 및 배합물 "공급 메커니즘"(더 평활하게)을 개선하고 간소화하여, 성형된 "벽돌" 외부 슬리브의 결합 및 손상, 및 형틀의 연관된 마모를 제거함으로써, 특히 정밀한 곡선을 필요로 하는 작은 반경을 프린팅하는 경우, 대체 가능한 형틀의 "수명 주기"를 증가시킨다(도 32 참조).
하나의 특정 실시형태에서는, 나선형 계단, 벽, 지붕, 토대 및 다른 구조물을 주어진 프로파일로 프린팅하는 것과 같이, 작은 반경을 갖는 "벽돌"(도시되지 않음)을 현장에서 슬립폼 프린팅하기 위한 방법 및 장치를 포함한다. 선택 사항으로서, 전체 구조물의 토대를 프린팅하여, 전체 구조물을 3차원 콘크리트 슬립폼 프린팅하기 위한 자동화된 시공 시스템을 위한 구조적으로 보강된 지지 부재로서 작용함으로써, 종래기술에 비해, 크게 향상된 프린팅 속도 및 이전에 이용 불가능했던 정확도로 입체형태 공차를 향상시킨다.
본 발명은 감소된 시간 및 비용으로 보강 콘크리트 "벽돌" 구조물을 성형 및 슬립폼 프린팅하기 위한 종래기술의 방법 및 장치에 비해, 보강 콘크리트의 강도 중량(질량) 대 체적 비율을 향상시킨다.
몇몇 예시적인 실시형태에서는, 외부 보강 컨테인먼트 "슬리브"의 두께가 적용예에 따라, 약 25 데니어 내지 2,000 데니어 범위일 수 있고, 더욱 바람직하게는 약 25 데니어 내지 1,500 데니어 범위, 가장 바람직하게는 약 50 데니어 내지 850 데니어 범위일 수 있으며, 필라멘트의 크기의 임의의 조합물 또는 그 안의 임의의 파생물일 수 있는 것을 포함한다(도 35 A 및 B 참조). 또한, 본 발명은 필요에 따라 매우 다양한 맞춤형 혼합 및 다른 건설 적용예에 적합하도록 특정한 슬립폼 성형 및 압출 요건을 충족시키기 위해, 사전 엔지니어링된 맞춤형 보강 메시/네트를 제조하기 위한 다수의 공정 기능을 포함한다.
조절 개구
본 발명은 상기 프린팅된 "벽돌"을 캡슐화 및 보강하기 위한 슬립폼 성형 및 프린팅 특성을 정밀하게 조절하기 위해, 사전 엔지니어링된 토출구를 갖는 사전 엔지니어링된 섬유 보강 컨테인먼트 슬리브를 포함하는 섬유 철근 벽돌 외부 캡슐화 장치를 포함하며(도 35 A 및 B 참조), 잠재적인 프린팅 특성 및 슬리브 수단의 패스스루 압출을 향상시키도록 온사이트 슬립폼 입체형태 공차를 최적화하기 위해 사전 엔지니어링된 양생 특성을 제어하는 것을 더 포함한다.
더운 날씨에 프린팅(타설)하면, 콘크리트 배합물의 가소성 수축, 균열, 양생 증가, 슬럼프 손실 증가, 및 강도 감소가 유발된다는 점을 유의한다. 사전 엔지니어링된 토출구를 갖는 본 발명의 가요성 사전 엔지니어링된 컨테인먼트 "슬리브"는 한정됨이 없이, 매우 복합적인 프린팅(타설)에 대한 투수성, 수축, 균열, 스케일링, 양생 증가, 슬럼프 손실 증가 및 강도 감소 등과 같은, "통상적인" 종래기술의 중요한 문제를 제거함으로써, 콘크리트의 마이크로-구조화를 최적화하고, 표면 보호, 강도, 배합, 제조 및 포설 전달 특성을 향상시키는 것을 포함하는 일반화된 품질 보증을 향상시킨다.
적용예에 따라, 각각의 외부 보강 메시 스트립의 폭은 바람직하게는 약 1 mm 내지 약 4 mm 폭 범위이고, 보다 바람직하게는 약 1.5 mm 내지 약 3.5 mm 폭 범위이며, 예를 들어 메시 스트립의 형태의 투명 및/또는 반투명 관찰 윈도우를 포함하는 각각의 외부 보강 메시의 두께는, 적용예에 따른 필요에 따라 또는 약 0.01 mm 내지 약 0.20 mm 범위, 보다 바람직하게는 약 0.02 mm 내지 약 0.06 mm 범위일 수 있다.
외부 컨테인먼트 메시 또는 필라멘트 사이의 간격 또는 거리는, 대체로 약 0 mm 내지 5 mm 범위, 바람직하게는 약 0.25 mm 내지 3 mm 범위, 가장 바람직하게는 약 0.25 mm 내지 1 mm 범위의 원하는 토출구 간격을 생성하거나, 또는 사전 엔지니어링되어 필요한 경우 이격될 수 있으며, 바람직하게는 특정한 혼합 및/또는 적용예에 적합하도록, 필요에 따라, 폴리프로필렌 또는 바이오 플라스틱 H2O, CO2 또는 현무암으로부터 제조될 수 있다. 관찰 윈도우는 적용예에 따라 필요한 폭 및 길이의 범위일 수 있다는 점을 유의한다.
본 발명은 필요에 따라 배합물 및 적용예에 적합하도록, 상이한 크기의 토출구를 갖는 당업계에서 필요한 특정 시멘트질 배합물에 적합하도록, 필요에 따라 개구의 토출 특성의 정도를 제어 가능하게 증가 및/또는 감소시키는 수단을 제공한다.
선택 사항으로서 또는 선택적으로, 본 발명은 필요에 따라 외부 섬유 보강 컨테인먼트 슬리브의 성형되는 상이한 측면(면)에 따라 사전 엔지니어링된 토출구의 치수가 가변할 수 있는 것을 포함한다(도 37 참조).
본 발명에 있어서, 외부 보강 현장 방치 현장 타설 컨테인먼트 슬리브에 대해, 사전 엔지니어링된 토출구(들)의 크기 및 양은 확장 블록(도시되지 않음)의 수, 위치 및 크기의 선택의 적절한 조합으로 조정 가능하게 제어될 수 있다는 것을 이해해야 한다. 본 발명은 특히, 본 개시물에서 상술된 바와 같은 본 발명의 슬립폼 프린팅된 "벽돌"의 건설에 적용 가능하다.
컨테인먼트 슬리브 및 이의 사전 엔지니어링된 토출구 및 간격은 매우 다양한 결합 재료(들)를 갖는 상이한 배합물의 동시적인 및/또는 순차적인 슬립 포밍을 추가로 가능하게 하며, 매우 다양한 결합 재료(들)는, 하나 이상의 첨가제를 함유함으로써, 강도를 향상시키거나/향상시키고, 사전 엔지니어링된 위치 및 고정(이들이 교차하는 곳에서)의 포설 정확도를 향상시키며, 필요에 따라 사전 엔지니어링된 토출구 간격 정확도를 한정할 수 있다.
배합물마다 필요에 따라 최적화된 열 방산 및/또는 컨테인먼트 특성을 달성하기 위한 필라멘트 및/또는 메시의 유형, 크기의 상이한 조합들을 정밀하게 조절하기 위해 개구의 공간을 맞춤화함으로써, 풍성비 및 다른 유해한 수원에 대한 보호를 동시에 제공하여, 매우 다양한 잔해물 및 다른 통상적으로 발생하는 오염물로부터의 피해 노출을 감소시키거나 제거한다.
마이크로-보강
몇몇 특정 실시형태에서는, 본원에 개시된 바와 같은 매우 다양한 마이크로-섬유 및 다른 보강재를 포함하며, 바람직하게는 외부 컨테인먼트 슬리브를 충진하는 것은, 외부 보강 컨테인먼트 "슬리브"(도 37, 도 42 및 도 43 참조) 내에서 및/또는 "마이크로 섬유"와 같은 매우 다양한 마이크로 보강재와 함께 선택적으로 사용될 수 있고, "마이크로 섬유"는 한정됨이 없이, 예를 들어 폴리프로필렌, 스테인리스 강, 현무암, 그래핀 산화물 및/또는 탄소 나노 튜브, 마이크로 섬유 보강재를 포함한다. 현무암 및/또는 폴리프로필렌 마이크로 보강재가 바람직하다. 모노필라멘트 및 직조 또는 편조된 필라멘트는 보강재(소형 보강 케이블)로서 작용할 수 있다.
보강 루프/코일
본 발명의 중첩 비접촉식 복원력 리턴 "루프" 및 "코일"(많은 상이한 크기의 루프 및 코일을 포함함)은 매우 다양한 구성으로 사용될 수 있으며, 도 42는 다수의 가능한 구성예 중 하나를 도시한다. 도 42는 보강, 즉 바, 와이어, 케이블, 또는 로드를 갖거나 다른 보강 재료(철근)가 사용될 수 있는 프린팅된 "벽돌" 내에 본 발명의 복원력 리턴 중첩 비접촉식 보강 장치의 일 실시예를 도시한다. 이러한 내진 "코일" 시스템은 바람직하게는, 본원에서 설명된 바와 같은 슬립폼 프린팅된 "벽돌" 계층별 슬립폼 시공 시스템 동안에 자동화된 방식으로 프린팅된 "벽돌"의 에지 내에 포설된다. 도 42는 내진 토대, 기초, 벽 및 지붕 등을 건설하기 위한 내진 보강 코일, 루프, 케이블, 또는 로드(보강 요소)를 도시한다. 도 42에 도시된 바와 같이, 더 복합적이고 더 강력한 복원력 리턴 보강재는 예를 들어, 연동 계층별 접근법을 사용하여 슬립폼 프린팅된 벽 및 기둥 내에서 2차원 또는 3차원 코일 층을 생성함으로써 건설될 수 있다. 보강된 시멘트질 구조물의 도시된 실시형태에서, 3개의 요소가 사용될 수 있을 뿐만 아니라 2개 이상의 자동화된 로봇 조작기 아암(각각은 대체 가능한 부속품을 가짐)이 사용될 수 있다.
본 발명의 인접한 보강 복원력 리턴 코일/루프를 갖는 컨테인먼트 "슬리브"는, 지진과 같은 발생된 충돌 충격(지반 가속도)에 응답하여, s파 포착 및 상쇄 특성을 갖는 하나 이상의 내진 충격 상쇄 장치를 구비함으로써, 이에 따라 발생된 충격력을 병진 이동 및 가이드 및 반사시켜서, 바람직하게는 서로 상쇄되도록 하며, 도 42 및 도 43에 도시된 바와 같이, 본 발명의 충격 상쇄 장치 구성(들)의 구성 또는 형상에 의해 부분적으로 가능해지고, 접촉 표면 및 계면 표면을 구비하는 것을 더 포함한다. 위상 변위의 정도는 설계 선택 사항의 문제이지만, 어느 정도의 위상 변위가 바람직하다.
선택 사항으로서 또는 선택적으로, 슬립폼 프린팅된 "벽돌"은 매립형 타입의 자유 인접한 내진 요소를 포함할 수 있으며, 예를 들어 내부에 포함된 사전 엔지니어링된 일련의 복원력 리턴 보강 "링", "코일", "루프"를 포함할 수 있다.
고도의 비선형 시스템(들)을 포함하는 매우 다양한 발생된 충격(들)을 감쇠 및 상쇄시키는 "코일", "루프"를 갖는 본 발명의 충격 포착 장치는, 선형, 및 약하게 비선형, 강하게 비선형인 발생된 충격(들)을 상쇄시키는 것을 포함하여, 특히 예를 들어 지진으로 발생된 s파 충격 상쇄 방식을 포함하여, 이들의 조정 가능한 동적 응답으로부터 도출된다. 본 발명은 주로 S파 형태로 발생되는 트레인 파(train wave)로부터의 매우 비선형적인 고립파 충격의 전파를 포착, 가이드, 감쇠 및 상쇄시키는 가변하는 정적 및 동적 트레인 파 하중(들)을 억제 및 상쇄시키기 위한 방법 및 장치를 포함하며, 이동 펄스, 폭, 파 속도를 포함하여, 다수의 분리된 펄스(단수 또는 펄스열) 등을 더 포함하여, 본 발명의 진보된 발생 충격 제어 장치로 지향되어 이에 의해 제어됨으로써(도 42 및 도 43 참조), 발생된 충격 및 작용력 파라미터들 중 하나 이상을 변경시켜서, 예를 들어, 본 발명의 중첩 비접촉식 "코일", "루프" 내진 이벤트 상쇄 장치 및 시스템(들)에 의해 발생된 초기 여자(충격 또는 충격들)의 유형 및 지속 시간, 정적 및 동적 작용력 진폭(도 42 참조), 및/또는 이러한 장치에서, 발생된 s파 또는 다른 주파수를 포착할 수 있는 능력을 갖는 환형 "코일" 장치의 주기성을 포함한다. 장치의 내진 이벤트 상쇄 시스템(들)의 발생된 동적 응답을 포착 및 제어하기 위한 장치의 특성의 집합 주파수를 더 포함한다. 바람직하게는 기하학적 구성 및 재료 특성 이점을 가지며 이들의 인접한 매질과 인터페이싱하는, 비접촉식 중첩 연속 "루프", "코일" 장치에 감응 및 반응하는 발생된 충격 장치 계면으로부터 다시 전파되는 반사된 고립 s파의 변형을 더 포함한다.
S파 감쇄 방법 및 장치의 최적화된 치수 및 특성을 한정하기 위한 계산 및 실험이 필요하다는 점을 유의한다.
본 발명의 내부 보강 "메시", 및/또는 "네트" 구성은 다양한 크기 및 형태, 예를 들어 팔각형, 코일, 및 다른 많은 가능한 형태 및 구성을 가질 수 있다. (도 34 A-4 및 도 34 A-5 참조). 예를 들어 한정됨이 없이, 타원, 포물선, 쌍곡선, 다각형, 칠리아곤(chiliagon), 9각형, 구골곤(googolgon), 헥타곤, 11각형, 육각형, 마리아곤(myriagon), 오각형, 사변형, 삼각형, 사다리꼴, 마리아곤, 메가곤(megagon), 아페이로곤(apeirogon), 오목한 다각형, 구성 가능한 다각형, 볼록한 다각형, 주기적 다각형, 등각 다각형, 등변 다각형, 정다각형과 같이, 발생된 충격 S파 포착 및 상쇄 특성을 갖고 다양한 보강 특성을 갖는 다른 기하학적 구조(도시되지 않음)를 더 포함한다. 바람직하게는 최적화된 곡선의 기하학적 구조를 갖는 임의의 조합 및 모든 조합을 더 포함한다.
예를 들어, 한정됨이 없이, 도 34 A-4 및 34 A-5에 도시된 바와 같은 메시, 네트 형태인 본 발명의 내부 보강재는 본원에 개시된 바와 같은 다양한 사전 엔지니어링된 위치 및 구성에서 외부 컨테인먼트 "슬리브" 내에 패스스루 슬립폼 프린팅될 수 있어서, 다양한 s파 상쇄 장치를 사용할 수 있고 필요에 따라 크기 조정될 수 있는, 바람직한 응력 구역 및/또는 구역들 내에서 현장 프린팅된 "벽돌" 내에 정밀하게 타설하고 정밀하게 슬립폼 및 위치(응력 구역에)시킬 수 있다.
도 42에 도시된 바와 같이, 외부 보강 메시의 복원력 리턴 "링" "코일"이 적절하게 구성될 수 있는 추가적으로 많은 자연적인 다면체 패턴이 존재하며, 필요에 따라 적절한 특성 또는 적절한 3차원 기하학적 특성 및 효과를 갖는 기하학적 패턴을 갖는다.
본 발명은 컨테인먼트 "슬리브" 내의 모든 보강 표면의 용이한 패스스루 시멘트 코팅을 포함하는, 종래기술의 콘크리트 시공에 비해 매우 다양한 콘크리트 시공 이점을 포함한다. 대조적으로, 중첩되는 메시들의 표면 침투는 더 어렵다. 그러나, 본 발명의 보강 "링" "코일" 시스템은 효율적으로 대량 생산될 수 있거나, 선택 사항으로서 또는 대안적으로, 용이한 정밀 포설을 위하여, 도 42의 예시된 실시형태에서와 같이, 중첩되는 인접한 비접촉식 "링" "코일"에서 평탄화된 와이어 및/또는 케이블로 설계, 제조 및 사용될 수 있다. 연속적인 "코일" "루프" 보강 방법 및 장치의 대량 취급 및 더 가볍고, 더 간단하며, 더 소형의 적송을 갖는 본 발명은 종래기술보다 더 간단하고 더 긴 수명을 갖는다. 대부분의 종래기술의 내진 기술은 일회용 충격 상쇄 시스템이라는 점을 유의한다.
내부(외부 보강 슬리브 내부)의 본 발명의 "링" "코일" 보강재를 사용함으로써, 다양한 골재의 기능 및 용도를 감소 및/또는 대체시키고 향상시킨다. 패스스루 슬립폼 성형되어 분배된 슬리브 보강재(들)는 바람직하게는 매립형 연속적인 또는 자유의 경량 중첩 비접촉식 요소로서, 예를 들어, 세트 또는 "링" "코일"(장치)은 내진(지반 가속도) S파 충격, 포착, 가이드, 감쇠, 및 상쇄 특성을 갖는다.
혁신적인 개념은, 저비용의 높은 압축 강도 시멘트질 재료(들)와 결합되는 경우, 도 42에 도시된 바와 같이, 비접촉식 높은 인장 범위 복원력 리턴 "링" "코일"을 중첩시키는 것이다. 복원력 리턴 "링" "코일" 장치는 종래기술의 보강의 "철근" 인장 연속체 대신에 압축 링크에 의해 제한된다. 따라서, "압축 체인"을 구비하는 연속적인 복원력 리턴 "코일" "링" 보강 방법 및 장치를 갖는 혁신적인 개념은, 산화 및 팽창하여 결국 초기 구조를 파괴하는 종래기술의 강철, 바, 로드형 베이스 재료를 사용하는 대신에, 천연 또는 합성 재료로부터 직접 연속적인 "링" "코일" 보강재를 "압출"하여 위치시키고 포설하도록 형성된다.
도 42는 외부 컨테인먼트 슬리브의 4개의 측면 상에서의 파 상쇄 "코일" "링" 기술을 도시하는 외부 컨테인먼트 슬리브 내부에 적절하게 위치 및 고정된 본 발명의 S파 충격 "지반 가속도 상쇄 기술"을 도시한다(도 42의 예시적인 실시형태 참조). 본 발명은 더 작은 복원력 리턴 "링" "코일"과 선택적으로 결합 및/또는 복원력 리턴 "링" "코일"의 임의의 결합이 필요에 따라 크기 조정될 수 있는 것을 포함한다. 다른 예시적인 실시형태에서는, 외부 가요성 컨테인먼트 "슬리브"가 매립된 복원력 리턴 보강 요소를 포함할 수 있는 것을 포함하며; 예를 들어, 세트 또는 "링" "코일"은 다른 보강재(들)와 내부적으로 결합되고 필요에 따라 응집되어, 핵심 응력 구역 주변에서, 즉 도어, 윈도우 등의 주변에서 추가적인 보강 복원력 리턴 "코일" "링"을 제공한다(도 34 참조).
예시적인 실시형태에서, 본 발명은 비접촉식 연속 코일 장치 특성(기하학적 구조)을 갖는 발생된 S파 충격 상쇄 특성을 사용하는 컨테인먼트 슬리브가 바람직하게는 섬유 보강 외부 컨테인먼트 슬리브 내부에 위치되어 고정되는 것을 포함한다(도 42 참조).
본 발명의 외부 및 내부 보강 메시 또는 네트 "슬리브"는 메시, 네트의 협력 결합을 선택적으로 포함할 수 있으며, 중첩되는 비접촉식 연속 복원력 리턴 "링" "코일" 보강 장치는 다차원의 연속적인 복원력 리턴 와이어 및/또는 케이블 구조식 보강 네트/메시를 가질 수 있거나, 또는 "링" "코일" 장치는 다양한 시멘트질 혼합 복합물에 캡슐화된 협력적인 연속 보강재를 갖는 많은 가변적인 다양한 발생된 S파 포착 및 가이드 구성을 포함하고, 예를 들어 한정됨이 없이, 네트/메시와 결합된 다른 그리드 작용을 포함하는, 비접속식 링, 곡선, 루프, 회전, 코일, 나선형, 나선, 다면체와 중첩되는 다양한 연속 복원력 리턴은 모두 다양한 강화 및 발생된 S파 상쇄 특성 및 필요에 따른 다른 보강 기능을 제공할 수 있다. (따라서, 이러한 용어들은 본원에서 사용되는 바와 같이 대체 가능하게 사용될 수 있다.) 바람직하게는, 본 발명의 중첩되는(비접촉식) 연속 복원력 리턴 "코일" "링"은 도 42 및 도 43에 도시된 바와 같이, 효과적인, 인접한, 또는 효율적인 다중-체인형 경량의 반-가요성 S파 상쇄 및 보강 장치를 형성한다.
매우 다양한 시멘트질 재료가 시멘트와 같은 각각의 내부 "링" "코일" 공간 내에 결속될 수 있다. 현장 타설 재료는 연속 중첩되는(비접촉식) 복원력 리턴 "링"/"코일"을 함께 결속시킨다. 긴밀하게 매립된 복원력 리턴 보강 "링"은 높은 인장 강도 재료로 구성되는 것이 바람직하다. 적용예에 따라, 바람직하게는 (비접촉식 링)이 연속적으로 중첩된다. 더 강한 복원력 리턴 "코일" "링" 재료가 다양한 시멘트질 재료와 용이하게 결속됨으로써, 더 강력한 복원력 리턴 보강 연동 벽돌 및 전반적인 철근 구조물을 슬립폼 프린팅 건설한다. 임의의 "벽돌" 형상 또는 다이(형틀)는 예를 들어, 성형된 밀착 피팅, 복합 보강 콘크리트 "벽돌"을 보강하는데 사용되는 추가적인 이점으로 경제적으로 보강될 수 있다. 이러한 실시예에서, 더 작은 연속적인 "코일" "링"은 최소한 3개의 축을 따라 안정화되는 더 안정한 3차원 공간에서 상당한 보강 커버리지를 제공할 수 있다.
시멘트질 배합물의 효율적인 현장 프린팅은, 매우 다양한 보강 콘크리트 구조물(들)을 프린팅하도록 "벽돌"을 효율적으로 현장 프린팅하기 위한 구조적 베이스로서, 본 발명의 연속 복원력 리턴을 보강 "코일" "링"(한 번에 하나의 비선형 열) 및 석재와 같은 기존의 석조 베이스와 결합되는 시멘트를 포함하는 적절한 결합 표면적을 제공하도록 외부 메시에 좌우된다. 그러나, 외부 벽돌 보강, 메쉬 및/또는 "코일" "링"은 내부 및 외부 보강 시스템의 이러한 혁신적인 조합이 매우 다양한 시멘트질 배합물과 쉽게 캡슐화되기 때문에, 종래의 석조 또는 콘크리트보다 골재 등급의 훨씬 더 폭넓은 선택을 사용할 수 있다. 그러나 시멘트질 배합물의 잠재적인 강도를 경제적으로 향상시키는 것은 골재 입자들의 이러한 연속적인 입도이다. 이러한 본 발명의 시너지 효과에 중점을 두면, 현장에서 철근 구조물의 수평 및/또는 수직 슬립폼 프린팅이 신속하게 진행될 수 있어서, 슬럼핑(수축) 경향을 최소화할 수 있다. 본 발명의 목적은 보강되는 혁신적으로 위치된 슬립폼 프린팅된 건설 재료의 새로운 시너지를 달성함으로써, 골재 크기 범위를 확장시키는 온사이트 이점을 갖는 것이다. 주로, 시너지 보강 시스템으로서 보강 "링" "코일"을 갖는 컨테인먼트 슬리브의 외부 사용이 바람직하다. 이러한 본 발명의 방법 및 장치는 모든 규모의 구현을 촉진시킨다.
도 42는 중첩되는 복원력 리턴 와이어 및/또는 케이블 "링" "코일"을 캡슐화하여 함께 결속하기 위해, 다양한 슬립폼 프린팅된 콘크리트 배합물을 위한 압축 장치로서 작용하는 "인터-루프"되는 개선된 보강 구역을 건설하기 위한 일련의 연속적인 "압축 코일"(중첩되지만 접촉하지 않는 링)을 도시한다. 보강된 복원력 리턴 와이어 및/또는 케이블 "링" "코일". 인접한 연속 보강된 복원력 리턴 와이어 및/또는 케이블 "링" "코일" 사이의 압축 구역들의 중첩은 보강 프린팅된 "벽돌" 요소 전체에 걸쳐서 인장 강도의 확장을 제공함으로써, 전체 구조물로 전달된다.
본 발명자는 도 42, 도 43 및 도 44에 도시된 바와 같이, 연속적인 중첩 복원력 리턴 와이어 및/또는 케이블 "링" "코일" 보강재를 사용함으로써 이론화한다. 이론적으로, 양생된 시멘트질 콘크리트 구조물의 중첩 보강된 복원력 리턴 와이어 및/또는 케이블 "링" "코일"은 보강의 인장 특성을 포착하여 하나의 연속적인 "링" "코일"로부터 복심 곡선의 그 다음으로 전달하며, 이는 메시가 평면형이기 때문에 중요하고(즉, 인장 특성의 일부를 상쇄시킬 수 있는 뒤틀림 없이 탄성적으로 형성될 수 없다), 복심 곡선을 갖는 복원력 리턴 "링" "코일"은 주어진 공간을 둘러싸는데 필요한 표면적을 줄이는 것과 같이, 구조적으로 더 유리하다. 이러한 향상된 곡률을 통해 복합적인 조각 품질도 가능하며, 이에 따라 비용이 감소될 수 있다.
부가적으로, 예를 들어 복심 곡선의 "벽돌"을 프린팅하는 경우, 내부 매립형 복원력 리턴 "코일" "링" 보강재를 포함하는 컨테인먼트 "슬리브"가 형상 보강될 수 있어서, 기존의 강성 직선형 형상에 의해 매우 상이하게 제한되지 않는 건축물들이 도 42에 도시된 바와 같은 매우 다양한 프린팅된 보강 컨테인먼트 "슬리브" 장치 내에 위치되어 포설된 이러한 복원력 리턴 "링" "코일" 보강 시스템을 사용하여 신속하고 경제적으로 이에 의해 건축 가능하다.
본 발명은 다수의 크기의 복원력 리턴 보강 "링" "코일"을 포함하며, 예를 들어, 일부 위치가 쉽게 이용 가능한 적절한 콘크리트 골재를 갖지 않을 수 있기 때문에, 더 작은 보강 "링" "코일"이 벽돌의 큰 골재의 일부 또는 전부를 대체할 수 있다. 변형예로서 또는 선택적으로, 보강 메시/네트를 갖거나/갖고, 바람직하게는 복원력 리턴 "링" "코일" 보강재 구성과 결합되는 내부 슬리브 및 외부 슬리브의 임의의 조합은 필요에 따라 복원력 리턴 "링" "코일" 또는 "메시" 크기들의 몇 가지 가능한 조합을 활용할 수 있다. "링" "코일"(또는 단위 면적당 더 많은 링)의 더 조밀한 커버리지를 위해, 골재에 대한 더 효율적인 첨가제 및/또는 대체물로서 "링" "코일"을 갖는 더 작은 직경 및 게이지의 "링" "코일"을 요구한다. 보강 링은 예를 들어, 콘크리트 골재의 형태로 적절한 크기 및 간격을 갖는 "링" "코일"을 사전 엔지니어링하는 골재 성능 특성을 감소시키거나 대체 및/또는 향상시킨다는 점을 유의한다. 이러한 장점은 강철과 석재 사이의 상대적인 운반 비용에 좌우되며, 일부 지역에서는, 더 작은 "링" "코일", 및/또는 플라스틱, 금속, 및 비금속, 바람직하게는 광물, 즉 현무암 "링" "코일"의 더 큰 비율의 사용이 유리할 수 있다. 니티놀, 폴리프로필렌 및/또는 현무암의 "링" "코일"의 합금이 바람직하다.
예를 들어 한정됨이 없이, 정사각형 토러스 기하학적 구조를 갖는 보강 콘크리트 구조물을 건설하는 것은 정사각형 평면과 결합된 아치 구조물을 갖는 압축 이점의 이점을 제공하며, 이는 압축 효율을 갖는 순환하는 반원통형 둥근 천장 형상으로서, 예를 들어 시멘트질 보강 콘크리트로 구성된 비누 버블 건축 특성을 변형시키고, 무거운 하중을 견디도록, 즉 일반적으로 흙덮개, 풍하중, 허리케인, 설하중, 홍수, 지진 및 재해를 견디도록 현장에서 건설될 수 있다.
부가적으로, 정사각형 도넛형 건축물은 표준 이상 및 이하의 철근 구조물(필요한 경우 최대 약 30 피트 깊이(표준 이하) 이상까지 포설됨)에 대해 우수한 강도 및 자유 형태 건축 창의력을 제공한다. 이러한 구조물은 연간 환산된 지열 저장, AGS(겨울철 난방 및 여름철 냉방)로부터 경제적으로 큰 이익을 얻는다. 완전히 매립되지 않은 정사각형 도넛형 건축 설계는, 정사각형 도넛형 건축물 기하학적 구조가 대각선 조인트를 따라 그리고 양 중심에서 실제 원호(원)와 최적화될 수 있기 때문에, 맞춤형 배열의 윈도우를 갖도록 신속하고 정확하게 건설되어 적응될 수 있다. 이것은 보강 콘크리트 건물 또는 구조물의 연동 프린팅된 "벽돌" 조인트를 따라 압축 최적화를 제공한다.
니티놀
형상 기억 합금(스마트 금속, 복원력 리턴 금속, 복원력 합금)은 이의 원래의 형상을 "기억하고" 변형되는 경우 가열될 때의 사전 변형된 형상으로 복귀한다. 바람직하게는, 중첩되는 보강된 코일형 연속 복원력 리턴 보강 와이어, 케이블 "링" "코일"의 직경/게이지는 바람직하게는 발생된 충격 주파수(상쇄 간섭)로부터 약 90도 시프트 또는 벡터 변화를 생성하며, "링" "코일" 와이어 및/또는 케이블 직경은 약 0.0012 인치 내지 약 0.250 인치 범위이다. 바람직하게는, 보강된 복원력 리턴 연속 S파 주파수 포착 및 무효화 와이어, 케이블 "링" "코일" 장치의 직경은 약 0.14 인치 내지 약 0.20 인치의 범위이다. 바람직하게는, 와이어, 케이블 "링" "코일"의 직경은 포착/감쇠/댐핑/무효화되는 발생된 S파 주파수를 보정하는 특정 적용예에 적합하도록 약 0.01 인치 내지 약 0.20 인치 범위이거나 또는 필요에 따라 크기 조정된다. 바람직하게는, 본 발명의 이전에 이용 불가능했던 중첩되는 연속 비접촉식 "코일" 와이어 또는 케이블은 니티놀 합금으로 구성된다. 바람직하게는, 바람직하게는 발생된 S파 충격 주파수(상쇄 간섭)로부터 약 90도 시프트 또는 벡터 변화를 생성하는, 중첩되는 연속 S파 주파수 무효화 와이어, 케이블 "링" "코일"은, 예를 들어 한정됨이 없이, Ag-Cd 44/49 원자% Cd; Au-Cd 46.5/50 원자% Cd; Cu-Al-Ni 14/14.5 중량% Al 및 3/4.5 중량% Ni; Cu-Sn 약 15 원자% Sn; Cu-Zn 38.5/41.5 중량% Zn; Cu-Zn-X (X = Si, Al, Sn); Fe-Pt 약 25 원자% Pt; Mn-Cu 5/35 원자% Cu; Fe-Mn-Si; Co-Ni-Al; Co-Ni-Ga; Ni-Fe-Ga; Ti-Nb; Ni-Ti 약 55 내지 60 중량% Ni; Ni-Ti-Hf; Ni-Ti-Pd; Ni-Mn-Ga와 같은 복원력 리턴 금속 또는 합금으로 구성되며, 니티놀의 합금이 가장 바람직하다.
예를 들어, 본 발명의 특정 실시형태에서, 니켈 티타늄 합금은 복원력 리턴 공정을 포함한다.
일부 적용예에서, 낮은 산소 또는 산소가 없는 니티놀 합금이 가장 바람직하다.
복원력 리턴 합금
두 가지 형태의 니티놀 합금은 매우 강력하다: 최대 약 200,000 psi의 인장 강도를 가지며, 내부식성이 매우 크다.
마텐자이트는 약 10,000 내지 20,000 psi의 변형 응력을 가지며, 최대 8%까지 회복 가능한 변형을 흡수할 수 있다.
니티놀 성능 특성은 특정 합금의 정확한 조성비 및 이의 제조 공정에 따라 특정되며, 예를 들어 한정됨이 없이, 발생된 충격 와류 및 주파수 포착을 위해 구조적으로 보강되고, 본원에 개시된 바와 같은 S파 내진 이벤트(지진) 상쇄 특성을 갖는 특정 S파 상쇄 적용예에 적합하도록 필요에 따라 조정될 수 있다.
본 발명의 이러한 사용 모드에서, 니티놀의 합금은 정상 스프링 재료의 약 10배 내지 30배의 탄성 범위를 갖는 수퍼 스프링(복원력 리턴)과 같이 작용한다. 기온보다 약 0 내지 40 K(0 내지 40℃; 0 내지 72 ℉) 더 높은 효과가 관찰된다는 것을 유의한다.
니티놀의 온도를 조절할 수 있지만, 편리한 수퍼-탄성 온도 범위는 약 -20℃ 내지 +60℃이다.
니티놀은 전형적으로 약 50 내지 51 원자%(55 내지 56 중량%)의 니켈로 구성된다.
니켈 티타늄(NiTi로도 알려짐)의 니티놀은 고유한 종류의 형상 기억 합금이다. 니티놀 기억 합금은 합금 비율 조성의 변경, 기계적 작용, 및 필요에 따른 열처리를 포함하여 큰 범위로 변형될 수 있다.
예를 들어, 본 발명 명세서의 복원력 리턴 "보강재"는 예를 들어 한정됨이 없이, 발생된 높은 충격 강도를 갖는, 매우 다양한 특정 발생된 내진 안전 특성 및 프린팅된 구조적 입체형태 공차를 충족시키도록, 도 44의 예시적인 실시형태에서 특별히 엔지니어링되고 제조되어 포설될 수 있다. 몇몇 예시적인 실시형태에서는, 바람직하게는 니티놀 합금 보강재를 사용하는 본 발명의 S파 주파수 포착 및 감쇠 특성 자체가 본 발명에 의한 장치로서 또한 포함되는 것을 포함한다.
몇몇 특정 실시형태에서, 내부 니티놀 "보강재"는 프린팅된 보강 콘크리트 구조물의 건설 및 제조 공정 동안의 무작위 마이크로 균열을 추가로 방지할 수 있으며, 또한 장기간 (수명 주기)를 향상시킨다. 몇몇 실시형태에서는, 니티놀 "보강재" 구성이 철근 구조물에서 마이크로-균열(수축)을 제어하도록 특별히 사전 엔지니어링 및 제조될 수 있는 장치를 포함하며, 열 분해의 감소에 기여하고, 필요에 따라 또는 특정 적용예에 적합하도록 매우 다양한 시멘트질 배합물과의 적합성을 갖는다.
텐션 링 건설
다른 특정 실시형태에서, 본 발명은 보강된 토대, 기반 및 텐션 링(도시되지 않음)의 온사이트 건설을 위한 방법 및 장치를 포함하며, 바람직하게는 출입구, 오버행을 갖는 윈도우 등을 더 포함하는 벽돌 및 구조물의 응력 구역 내에 정확하게 위치되는 본 발명의 보강 "코일" "링"을 제공한다.
관찰 윈도우
"슬리브" 메시는 직조 반투명 관찰 윈도우를 (슬리브의 일부분 또는 선택적으로 전체 슬리브 내에) 포함할 수 있어서, 배합물의 안료 혼합, 공극, 에어 포켓, 골재 크기 및 균일도 등과 같은 신속한 시각적 확인을 가능하게 한다.
선택 사항으로서 또는 선택적으로, 본 발명의 현장에서 현장 타설 현장 방치 외부 보강된 컨테인먼트 "슬리브"는 전체 컨테인먼트 슬리브 또는 슬리브의 임의 부분이 반투명 또는 투명 보강 필라멘트로 구성되는 것을 포함할 수 있으며, 바람직하게는 컨테인먼트 "슬리브"의 일부분으로 직조된 "관찰 포트" 또는 "윈도우"를 통한 보기를 제공하고, 예를 들어, 프린팅된 "벽돌" 특성의 시각적 검사를 제공하는 관찰 스트립을 가지며, 예를 들어, 매우 다양한 프린팅된 배합물의 타설 특성 및 품질을 시각적으로 확인하고, 예를 들어, 배합물 균일도 및 포화도, 골재 특성, 버그-홀을 구한다. 이는 프린팅 검사 공정(즉, 프린팅된 외부 슬리브를 통한 관찰)을 크게 간소화하고, '벽돌' 재료가 프린팅되어 양생됨에 따라, 현장 타설 "벽돌" 슬립 포밍 압출 공정 동안에 임의의 지점에서 실행 가능하다.
테이퍼링 슬리브
도 32는 예시적인 목적을 위해 간소화되고 과장되어 있으며 필요에 따라 크기 조정될 수 있는 슬립폼 성형 패스스루 프린팅 노즐 조립체의 많은 가능한 실시형태 중 하나를 도시한다. 도 32에 도시된 바와 같이, 프린팅 노즐 조립체는 우측 배합물 공급 노즐, 중앙 배합물 공급 노즐 및 좌측 배합물 공급 노즐, 또는 필요에 따라 다른 배합물 공급 노즐을 선택적으로 포함할 수 있다.
성형된 슬립폼 프린팅된 "벽돌" 층의 폭은 상이한 대체 가능한 성형 챔버들을 예를 들어 서보 제어(도시되지 않음) 하에서 자동으로 또는 수동으로 삽입함으로써, 이러한 배합물 입력 노즐의 상대적인 치수 및 분리를 조정하여 필요에 따라 각각 가변될 수 있다.
이는 완성된 프린팅 "벽돌" 층이 활성 억제되어(poisoned) 압출 성형되도록 보장하기 위해, 더 넓은 범위의 압력 세팅 동안에 필요에 따라 감소 또는 조정될 수 있다. 배합물 충진 압력은 "벽돌" 압출 공정 동안에 가변될 수 있어서, 점진적으로 더 얇은 벽 또는 지붕을 선택적으로 갖는 구조물의 건설을 가능하게 하거나, 또는 외부 벽 및/또는 내부 벽(전형적으로 약 1 내지 100 바 범위, 보다 바람직하게는 약 5 내지 50 바 범위, 가장 바람직하게는 약 15 내지 30 바 범위의 압력)과 같은, 다른 벽 또는 지붕보다 더 얇거나 더 두꺼운(테이퍼링) 내벽과 같은 특정 벽을 프린팅한다. 도 31을 참조한다. 특정 실시형태에서는, 필요에 따라 다른 층보다 더 얇거나 더 두꺼운 "벽돌" 에지 층을 프린팅하거나, 또는 필요에 따라 임의의 방향으로 테이퍼링될 수 있는 단일 테이퍼링 "벽돌" 층을 프린팅하도록, 자동화된 조정이 또한 이루어질 수있는 것을 포함한다. 특정 실시형태에서는, 본 발명이 필요에 따라 또는 기존의(종래기술) 고정식 또는 이동식 콘크리트 형틀(들) 상에 또는 그 주위에 성형 및 슬립폼 프린팅할 수 있는 것을 포함한다.
폴딩된 슬리브
다른 예시적인 실시형태에서는, 예를 들어 평탄한 시트 형태의 한 쌍의 별개의 컨테인먼트 "슬리브"가 분배 스풀로부터 슬립폼 장치로 공급될 수 있어서, 바람직하게는 중첩되어 함께 폴딩되고(도 40 및 도 41C 참조), 현장에서 프린팅 및 위치될 수 있는 방법 및 장치를 포함함으로써, 단일의 캡슐화된 "벽돌"을 슬립폼 프린팅하여, 외부 컨테인먼트 슬리브를 형성하며, 필요한 경우 단일의 "평탄한" 폴딩된 슬리브를 사용하는 것을 포함할 수도 있다.
대안으로서, 한 쌍의 별개의 외부 섬유 보강"슬리브"가 함께 폴딩되어 적절하게 함께 고정될 수 있어서, 단일의 외부 보강된 컨테인먼트 폼(슬리브)을 형성하거나 또는 "벽돌"을 현장에서 프린팅할 수 있다(도 37 참조). 몇몇 특정 실시형태에서는, 바람직하게는 슬립폼 공급 및 폴딩 장치(도 40-1 참조) 내로 동시에 공급되는 별개로 분배된 외부 보강 "슬리브들"(도시되지 않음)을 갖는 2개의 상이한 슬리브들의 쌍을 폴딩하는 것을 사용하는 것을 포함함으로써, 바람직하게는 프리 슬립폼(폴딩 장치)으로 공급되기 직전에, 슬리브들의 쌍을 서로의 위로 폴딩하여 필요에 따라 고정되고, 후속적으로 단일의 긴 프린팅된 "벽돌"로 성형 및 압출된다. 이는 본 발명의 목적이다.
예시적인 실시형태에서는, 성형된 슬립폼 "벽돌"을 캡슐화하도록 폴딩되어 함께 고정되는 단일 "슬리브"를 포함한다(도 40 참조).
다층 슬리브
다른 실시형태에서는, 자동화된 건설 프린팅 장치에 착탈식으로 부착되는 한 쌍의 상이한 분배 롤(도시되지 않음)로부터 동시에 또는 순차적으로 분배되는 한 쌍의 외부 컨테인먼트 "슬리브"를 사용하는 것을 포함한다. 도 40을 참조한다.
슬리브는 규모 및 적용예에 따라, 필요에 따라 컨테인먼트 슬리브 및 성형 가능한 보강된 폼을 형성하는 약 1/4 인치 내지 약 5 인치, 보다 바람직하게는 약 1/2 인치 내지 약 2 인치에 걸쳐서(중첩하여) 폴딩된다(도 40 및 도 41 참조).
선택 사항으로서, 외부 컨테인먼트 "슬리브"는 하나 이상의 메시 보강층을 가지며, 슬립폼 성형된 측면들을 갖고, 동일한 또는 상이한 재료를 가지며, 매우 다양한 얇은 성형 가능한 보강된 컨테인먼트 메시를 갖고, 외부 컨테인먼트 "슬리브"로서 사용되거나 채택되는 경우 현장에서 필요에 따라, 필요에 따른 상이한 양생 및 보강 및 접착 특성을 가짐으로써(도 37 참조), 필요에 따라 동일한 또는 별개의 배합물을 갖는 보강된 시멘트질 프린팅된 "벽돌" 재료의 2개 이상의 상이한 외부 층들 간에 향상된 배합물 결합 특성을 제공한다. 재료를 갖는 "슬리브" 필라멘트와의 "슬리브" 시멘트질 결합은 하이브리드 및/또는 합성 플라스틱 재료를 포함할 수 있으며, 이러한 재료는, 예를 들어, 선형 저밀도 폴리에틸렌, 이오노머(예를 들어, Surlyn　), 폴리비닐 클로라이드, 에틸 비닐 아세테이트, 에틸 프로필 코폴리머, 폴리에틸렌 코폴리머, 저밀도 폴리에틸렌, 이들의 코폴리머, 비닐 코폴리머 및 이들의 배합물로 이루어진 그룹으로부터 선택될 수 있다. 배합물의 결합재(들)는 바람직하게는 필요에 따라 하나 이상의 배합물 또는 첨가제를 함유한다. 선택 사항으로서 또는 선택적으로, 다양한 부속 필라멘트로 천공된다. 다른 특정 실시형태에서는, 필요에 따라 다층(적층된) "슬리브" 또는 슬리브 부분을 갖는 것을 포함한다.
슬리브 분배 카트리지
특정 실시형태에서는, 외부 "슬리브"가 독립형 카트리지(도시되지 않음)로부터 수용 및 분배될 수 있는 것을 포함한다. 외부 컨테인먼트 슬리브는 필요에 따라 신속하게 분배되도록 분배 카트리지의 형태로 압축 및 구성(폴딩)될 수 있다(도시되지 않음). 성형 타설된 대체로 관형의 컨테인먼트 슬리브를 분배하는 경우, 분배 장치는 재사용 가능하거나 대체 가능한 카트리지의 형태일 수 있는 선택 사항으로서 컨테인먼트 "슬리브"를 분배하는 "압축 슬리브" 아코디언(공급 장치)(도시되지 않음)을 사용할 수 있다. 아코디언 스타일 분배기(들) 컨테인먼트 "슬리브"는 일반적으로 슬리브 중량 및 슬리브의 두께에 따라, 착탈식으로 부착된 분배 카트리지당 약 150 피트 내지 최대 약 300 피트의 범위이다. 본 발명의 착탈식으로 포설 가능한 외부 컨테인먼트 슬리브는 필요에 따라, 다양한 길이 및 치수의 다양한 삽입 가능한 분배 가능한 카트리지로 압축될 수 있다.
"슬리브" 분배 장치는, 바람직하게는 착탈식으로 부착된 스풀 슬리브를 포함하는, 자동화된 기계식 및/또는 로봇식 슬립폼 프린팅 프레임 또는 기계식 및/또는 로봇 아암(들) 상에 착탈식으로 장착(부착)되는 것이 바람직하다(도 40-3 참조).
본 발명은 혁신적인 일시적으로 연결된 외부 컨테인먼트 "슬리브" 직조된 섬유(들)이 예를 들어, 주름, 거싯이 있거나 없는, 또는 필요에 따라 확장 가능한 폴드를 갖는 매우 다양한 구성으로, 다양한 직조 기하학적 구조를 갖는 필요에 따라, 페이스트, 플라스티솔, 오르가노졸, 용액, 분산, 또는 라텍스 에멀젼의 형태의 플라스틱 및/또는 합성 재료로 일반적인 제조 기계를 통해 통상적으로 쉽게 코팅될 수 있는 것을 포함한다(도 37 참조).
예를 들어, 외부 슬리브의 재료 조성은 (콜드 조인트의) 접착 표면을 훨씬 더 강하게 하는데 추가로 기여하고, 전반적인 프린팅된 구조물의 장기 수리 및 유지 보수 수명 주기를 추가로 증가시킨다.
프리-슬립-포머
특정 실시형태에서는, 프리-슬립-포머 및 슬립-포머를 기계식 콘크리트 시공 프린팅 시스템으로부터 슬립폼 프린팅 방법을 갖는 선택적인 외부 슬립폼 자동화된 건설 "아암"으로 이송하는 것 그리고 그 반대로 이송하는 것을 포함하며, 즉 도 22에 도시된 바와 같이, 슬립폼 프린팅하기 위해, 외부 슬립 포밍 사이에서 본원에 개시된 바와 같은 내부적으로 자동화 위치된 지지 및 작동 플랫폼으로의 범위이다. 자동화된 내부적으로 위치된 지지 및 작동 플랫폼 및 슬립폼 프린팅 시스템은 바람직하게는 제안된 구조물 내에 위치된다.
도 40의 프리-슬립-포머(슬리브 공급 장치)는 본 발명의 슬립폼 프린팅 장치에 대한 외부 보강 슬리브 폴딩 및 "공급 장치" 특성을 향상시킨다. 프리-슬립-포머는 (A) 수평 및 (B) 수직 위치에 있거나, 또는 필요에 따라, 임의의 각도(위치)에서 또는 그 안의 파생물에서 긴 벽돌을 동시에 및/또는 순차적으로 슬립폼 프린팅(타설)하도록 각도를 이룰 수 있다. 이 경우, 섬유 보강 컨테인먼트 슬리브의 용융 섹션(결합)(스티칭)은 동일한 방향 및 동기식으로 컨테인먼트 슬리브를 회전시키는 것을 포함할 수 있다. 본 발명은 도 26의 예시적인 실시형태에서와 같이, 필요에 따라 다른 성형된 및 프린팅된 벽돌 구성 또는 형상을 더 포함하는 연동 키홈(들)을 패스스루 성형하기 위한 별개의 슬립폼 프린팅 장치의 필요성을 제거한다.
본 발명은 단일의 폴딩 및 중첩 슬리브를 구비하거나, 또는 필요에 따라 함께 폴딩되어 고정되는 2개의 중첩 슬리브의 선택 사항을 포함한다. 본 발명은 섬유 보강 컨테인먼트 슬리브 "벽돌" 패키징을 포함하며, 이러한 패키징은, 용융 열에 의해 상기 섬유 보강 컨테인먼트 슬리브 부분이 열선 또는 작은 핫 플레이트(도시되지 않음)로부터 생성되는 것을 특징으로 하고, 갭 부분의 보강 섬유를 패키징하는 보강된 컨테인먼트 슬리브와 접착제 사이에, 슬리브의 재료에 따라, 필요에 따른 열을 설정(조정)하여 컨테인먼트 슬리브 재료에 적절한 접착제를 도포함으로써, 연장되는 방향을 따라 열 장벽 부분을 충분히 패스스루하도록 하는 것을 더 포함한다. 냉각되는 회전 롤러 상의 컨테인먼트 슬리브 이음매의 측면에 압력이 가해지므로, 필요에 따라 슬리브의 요철(irregularity)을 밀봉한다는 것을 유의한다.
다른 특정 실시형태에서는, 본 발명의 "슬리브"가 도 40에 도시된 바와 같이, 자동화된 프리-슬립-포머 내로 공급됨으로써, 슬리브 폴딩 깔때기-형상 장치 내로 공급될 수 있는 것을 포함하는 방법 및 장치를 포함한다. 프리-슬립-포머 내로 공급되는 현장 타설 컨테인먼트 폼은 내부에 걸쳐서 폴딩된다(중첩됨). 동일한 또는 상이한 압출 성형된 컨테인먼트 "슬리브"(도 40 참조)는 현장에서 타설될 수 있으며, 예를 들어 수평 또는 수직 방식으로 또는 임의의 각도 또는 그 파생물에서 슬립폼 프린팅 및 포설될 수 있다.
도 32는 본 발명의 섬유 보강벽돌 컨테인먼트 슬리브 압출 성형 및 패키징 장치의 예시적인 일 실시형태의 측면도이다. 도시된 바와 같이, 대체 가능한 슬립폼 성형 패스스루 압출(프린팅) 장치는, 바람직하게는 착탈식으로 부착된 컨테인먼트 슬리브 분배 롤(들)/스풀(들)로부터 분배되는, 섬유 보강 컨테인먼트 슬리브 프린팅된 벽돌 제품의 고속 포설 및 분배를 특징으로 한다.
섬유 보강 컨테인먼트 슬리브는 에지 부분(도시되지 않음)에 의해 선택적으로 절단될 수 있다.
상기 섬유 보강벽돌 컨테인먼트 슬리브 성형 및 패키징 장치에서, 접착제 부분은 자유롭게 회전하는 한 쌍의 롤러에 의해 선택적으로 냉각될 수 있고, 이는 냉각되는 밀봉 요철(도시되지 않음)로서, 냉각된 밀봉 요철은 축 방향으로 연장되는 냉각 롤러 장치(도시되지 않음)를 따라 제공되는 선택적인 냉각 롤러의 원주 방향으로 동일한 간격으로 롤 주변 표면에서 롤링되고; 이 경우, 갭(도시되지 않음)의 부분적으로 양생된 부분을 냉각시킴으로써, 컨테인먼트 슬리브의 용융이 냉각 롤러 상의 이음매 범프 사이로 연장되도록 갭 부분이 이루어진다.
가열-밀봉 보강된 섬유 부분(도시되지 않음), 상부 및 하부 가열 밀봉 롤러(도시되지 않음)는 롤러의 상부 위치, 가열 밀봉 롤러의 회전 속도, 및 이동 속도 동기화를 갖는 컨테인먼트 슬리브 사이에 개재된 컨테인먼트 슬리브를 회전 가능하게 고정할 수 있다. 롤러를 따라 사전 엔지니어링된 간격의 원주 방향으로의 롤러의 가열 밀봉 롤러 주변 표면은 가열의 축 방향으로 연장되는 부분에 장착된다. 가열 부분에는 매립형 발열 구성 요소를 갖기 때문에, 가열 코어(도시되지 않음) 및 이에 따른 가열 섹션이 고온이 된다. (도시되지 않음) 2개의 가열 유닛은 컨테인먼트 슬리브의 위 및 아래로부터 클램프(도시되지 않음)의 한 쌍의 가열 밀봉 롤러(도시되지 않음)를 통해 가열함으로써, 상기 컨테인먼트 슬리브를 가열 밀봉하기에 충분한 사전 엔지니어링된 압력으로 섬유 컨테인먼트 슬리브(도시되지 않음)를 용융시킨다.
중첩된 컨테인먼트 슬리브 부분 상에는 접착제 부분들이 합치되는 곳에 접착제를 갖는 벽돌 및 컨테인먼트 슬리브 패키징 장치와 같은 고정 수단(도시되지 않음)이 제공된다(도 28 참조). 컨테인먼트 슬리브 용융(접착) 메커니즘(도시되지 않음) 외부 섬유 보강슬리브 용융 수단은 컨테인먼트 슬리브에 가깝게 포설되어, 필요에 따라 가열/용융 온도를 조정하도록 용융 전류의 크기를 조정할 수 있다. 갭 부분의 컨테인먼트 슬리브의 응고된 용융물을 냉각시키는 동시에, 응고된 접착제를 냉각시키기 위해 적절한 압력을 인가하고, 이에 따라 컨테인먼트 슬리브가 배합물 내용물을 누출하거나 폴딩 개방되는 것을 동시에 방지함으로써, 완전한 래핑(캡슐화) 효과를 갖는 컨테인먼트 슬리브를 달성한다. 냉각 섹션 범프 롤러(도시되지 않음)가 조정 가능하게 가압되므로, 프린팅된 벽돌을 변형시키지 않을 것이다.
본원에서 언급된 바와 같이, 섬유 보강성형된 벽돌 컨테인먼트 슬리브를 동기식으로 제조하는 본 발명의 섬유 보강벽돌 컨테인먼트 슬리브 패키징 장치는, 결합된 섬유 보강 컨테인먼트 슬리브를 획득할 수 있어서, 매우 다양한 보강 슬립폼 성형된 벽돌 제품을 현장에서 제조하여 손실을 감소시키고, 현장에서 높은 슬립폼 통과율을 유지함으로써 건설 온사이트 또는 공장 환경에서 대량의 보강 성형된 및 프린팅된 벽돌 제품을 제조할 수 있다. 몇몇 실시형태에서는, 패스스루 슬립폼 노즐(들)로부터 압출되고, 패스스루 압출 성형 챔버, 토출구(들) 내에서 다양한 시멘트질 및 비-시멘트질 재료를 구조적으로 캡슐화하기 위한 다양한 전체 건축 스케일의 재사용 가능하고 대체 가능한 형틀 내로 슬립폼을 통해 낮은 슬럼프 시멘트질 재료(페이스트)를 압출하기 위한 건설 방법 및 장치를 포함한다. 슬립폼 프린팅 벽돌 압출이 수행되는 동안, 선택적으로 병렬로 작동하는 2개의 그러한 자동화된 기구 및 동일한 슬립폼 노즐(들)로의 공급은 바람직하게는, 약 0 내지 3.0 범위(3 이상의 슬럼프 값은 주의하여 사용될 수 있음을 유의한다)의 낮은 슬럼프 범위를 갖는 구조적으로 보강된 시멘트질 건설 재료의 연속적인 또는 간헐적인 유동을 제공할 수 있다. 건설 작업의 완료시, 자동화된 시공 시스템은 유체 유입구(들)를 통해 유입되는 물로 세척함으로써 청소될 수 있다.
선택 사항으로서, 온사이트 혼합기 및 펌프 시스템에는 유압식 안전 릴리프 밸브(도시되지 않음)가 제공될 수 있으며, 여기서 압력 해제는 혼합기 및 프린팅 시스템을 손상 없이 중단시킨다. 다른 특정 실시형태에서는, 본 발명의 슬립폼 "프린팅 기계"가 필요에 따라 슬립폼 프린팅 기계를 전방으로 추진시키는 것을 포함하여, 로봇에 의해 생성된 추진력으로부터 이전의 연동 슬립폼 시공된 벽돌 층의 길이를 따라 프린팅하도록 선택적으로 적응될 수 있는 것을 포함하며, 배합물의 패스스루 펌핑 시스템 및/또는 오거 공급 장치(도시되지 않음)에 의해 부분적으로 부과되어 통상적으로 발생되는 배합물 펌핑 시스템의 불일치를 보정하는데 기여할 수 있다(더 빠르고 더 원활한 프린팅된 타설을 생성함).
자동화된 슬립폼 프린팅 장치는 필요에 따라 크기 조정될 수 있고, 예를 들어, 압력 센서, 안전 센서, 공압 센서 및 조절기, 온도 센서, 컬러 센서, 에어 가스 포트, 센서 등을 포함하는 매우 다양한 슬립폼 프린팅 적용예(도 32 참조)에 적합하도록 매우 다양한 크기 및 형상(구성)으로 제조될 수 있다. 다른 예시적인 실시형태에서, 슬립폼 타설 장치(기계)가 본 발명의 펌핑 시스템으로부터 실시간으로 부여되는 부분 추진력 하에 타설 바닥의 길이를 따라 이동하도록 적응되는 것을 포함하며, 슬립폼 캡슐화된 외부 및 내부 메시/네트 보강된 "벽돌"은 다음 연동 층을 수용하도록 충분히 양생될 때까지 이전의 타설 층 상에 위치되어 슬립폼 시공된다. 본 발명에 따른 방법에서, 슬립폼 타설 기계에 공급 장치 호퍼 내로 배합물을 공급하면, 장치로부터 실시간으로 원하는 등급의 콘크리트 배합물이 계량된다. 슬립폼 프린팅 타설 장치의 공급 장치 호퍼 내로 배합물을 주입하기 전에, 캡슐화되어 타설되는 콘크리트 배합물이 준비되는 콘크리트 배합물 스테이션은 원하는 등급의 콘크리트 배합물의 동기화된 미리 결정된 양을 전달한다. 상이한 등급의 콘크리트 배합물의 정확한 양은 성형(제조), 위치 설정, 및 현장에서 타설되는 캡슐화된 보강 콘크리트 "벽돌"의 단면에 기초하여 계산될 수 있으며, 바람직하게는 원하는 프린팅된 벽돌 크기, 형상 및 등급의 타설 콘크리트 배합물이 실시간으로 타설되는 벽돌 타설 층 또는 바닥의 미리 결정된 길이를 포함한다.
예시적인 방법 양태에서, 슬립폼 압출 프린팅 장치 이동의 진행이 측정되고, 측정 데이터에 기초하여, 원하는 성형된 "벽돌" 콘크리트 배합물 묶음(batch)의 위치뿐만 아니라, 묶음의 정확한 슬립폼 동기화된 운반 순간이 결정된다. 장치 및 방법에 따라, 패스스루 배합물 펌핑 시스템 및 공급 장치 호퍼에 포함된 콘크리트 배합물의 양이 또한 정확하게 모니터링될 수 있고, 예를 들어 공급 장치 호퍼의 배합물의 중량을 감지하여 표시하는 로드 셀을 사용하여 자동으로 조정될 수 있으며, 이에 따라 이러한 정보는 착탈식으로 부착된 패스스루 펌핑 시스템 및 공급 장치 호퍼에 포함된 콘크리트 배합물 묶음을 사용하여 슬립폼 압출 프린팅(타설)될 수 있는 증분 "벽돌" 프린팅 길이를 결정하는데 사용된다. 이러한 데이터에 기초하여, 원하는 성형 프린팅된 "벽돌" 콘크리트 배합물(들) 묶음의 정확한 운반 순간, 및 부착된 공급 장치 호퍼로부터의 콘크리트 배합물의 각각의 정확한 운반 순간이 실시간으로 정확하게 결정되어 조정될 수 있다. 이는 본 발명의 장점 및 목적이다.
콘크리트 혼합 시스템으로부터 본 발명의 슬립폼 압출 "벽돌" 프린팅 장치의 부착된 공급 장치 호퍼로의 콘크리트 배합물 묶음의 운반은 타설 바닥 및 자동화된 프린팅 기계에 이동 가능하게 적응된 프린팅 기계에 의해 수행됨으로써, 콘크리트 배합물 묶음이 고정식 콘크리트 배합물 스테이션으로부터 본원에 개시된 바와 같은 고정식 및/또는 이동식 자동화된 슬립폼 프린팅 기계로 이송될 수 있다. 이와 같이 수집되어 방법 양태로 나타낸 데이터에 의해, "벽돌" 슬립폼 프린팅(타설) 기계의 위치 및 이동 속도 플러스 콘크리트 혼합 시스템(들)으로부터의 이의 거리가 알려진 경우, 필요에 따른 시간의 정확한 순간에 콘크리트 배합물 묶음을 운반하기 위한 충분한 시간이 보장된다.
몇몇 특정 실시형태에서, 본 발명은 하나 이상의 상이한 콘크리트 배합물이 단일 컨테인먼트 슬리브(들)로 압출 성형될 수 있고, 슬립폼 프린팅 장치에 부여되는 오거 및/또는 펌프(들)로부터 부여되는 자동화된 원동력의 일부분을 제공하는 것으로서 혼합 펌프 및/또는 오거 공급 장치(들)를 사용하여, 프린팅 경로 상에 이동 가능하게 위치될 수 있도록 하는 슬립폼 성형을 위한 방법에 관한 것이다.
반연속적으로 작동하는 압출기에서, 콘크리트 배합물은 오거 공급 장치를 사용하여, 매우 다양한 많은 가능한 대체 가능한 압출 성형된 "벽돌" 성형 형틀(들)을 갖는 슬립 포머 내로 압출되며, 이에 의해 자동화된 프린팅 기계 아암(들)은 배합물 공급 펌프 및/또는 오거 공급 장치에 의해 부과된 작용력에 의해 프린팅(타설) 경로를 따라 추진된다. 준비된 슬립폼 압출 "벽돌"은 타설 경로에 유지된다. 그 다음, 이러한 특정 벽은 벽돌의 내부 및 외부 보강재(들)(도 34 참조), 프린팅된 벽돌(들)에 사용될 이들의 프리텐션 작용력(필요한 경우) 및 콘크리트 배합물 등급(들)에 영향을 미침으로써, 높은 등급(들)의 콘크리트 배합물을 생성한다. 이러한 여분의 시간 및 비용은 예를 들어, 각각의 프린팅된 벽돌 층 또는 층의 섹션의 규격을 충족시키도록 개별적으로 맞춤화(조정)된 보강 콘크리트 배합물 등급(들)을 사용함으로써 감소될 수 있다. 이는 본 발명의 목적이다.
또한, 방법 양태에서, 자동화된 슬립폼 프린팅 기계가 구획화된 공급 장치 호퍼(도시되지 않음)를 구비하는 경우, 간헐적인 그리고 연속적인 압출 프린팅에 의해 상이한 품질 또는 등급의 보강 콘크리트 "벽돌"을 타설하기 위해, 단일의 타설 경로가 사용될 수 있으며, 공급 장치 호퍼의 상이한 구획으로부터의 콘크리트 배합물의 패스스루(토출)은 프린팅 경로에 커버된 프린팅 길이에 의해 제어되어 수행된다.
선택 사항으로서, 혼합기 또는 혼합기-압출기 조립체(들)(도시되지 않음)가 자동화된 슬립폼 프린팅 장치와 관련하여 제공될 수 있어서, 고속-양생 배합물 재료(들)의 성분들이 혼합되어 슬립폼 프린팅 장치의 프린팅 헤드로 펌핑될 수 있게 한다. 건설 재료(예를 들어 한정됨이 없이 시멘트질 재료)는 분말 및/또는 액체 형태로 슬립폼 혼합기-압출기 조립체 시스템에 전달될 수 있으며, 여기서 분말(들) 및/또는 액체(들)는 혼합되어 실질적으로 동시에 슬립폼 프린팅 압출 성형될 수 있다. 혼합기-압출기 조립체는 슬립폼 프린팅 노즐의 슬립폼 이동식 프린팅 헤드(도시되지 않음)에 인접하여 포설될 수 있으며, 바람직하게는 현장에서 구성되고, 캡슐화되며, 슬립폼 성형될 수 있고, 매우 다양한 성형된 "벽돌" 구성을 압출 성형할 수 있다. 대체 가능한 형틀이 슬립 포머 내로 피팅된다는 것을 유의한다.
본 발명의 혼합기-압출기 조립체는 필요에 따라 본원에 개시된 바와 같은 중공 슬립 포밍 압출 채널 또는 챔버(들)를 포함할 수 있다. 밀봉된 슬립폼 프린팅 장치(일부 구성예에서)는 선택적으로 수동으로 작동 및 동력 공급될 수 있거나, 또는 적절한 원동력 또는 전원의 임의의 실제적인 조합에 의해 동력 공급될 수 있다.
공급 호퍼 펌프
대체 가능한 키홈 성형 채널(들)을 갖는 슬립폼 압출 챔버에 착탈식으로 연결된 공급 호퍼(도 22). 대체 가능한 성형 챔버는 이의 단부에 토출구 포트 또는 포트들을 포함할 수 있고, 챔버의 다른 단부에 낮은 슬럼프(페이스트) 유입구 포트 또는 포트들을 구비할 수 있다. 호퍼(들)는, 패스스루하는 다양한 입력 배합물 재료(들)를 수용하도록 구성된 입력 포트(들), 및 한정됨이 없이, 예를 들어 바람직하게는 연동 키홈을 갖거나/갖고 필요에 따라 채널을 수용하는 매우 다양한 형상 및 구성과 같은, 도 26에 도시된 바와 같은 상이한 치수 및 구성을 갖는 매우 다양한 대체 가능한 슬립폼 프린팅 "형틀" 구성(형상)을 신속하게 교체하도록 구성된 출력 포트(들)를 구비한다.
선택 사항으로서, 슬립폼 프린팅 노즐 헤드(도 32에 도시됨)는 대체 가능한 압출 성형 챔버(들)의 토출구 포트에 착탈식으로 연결될 수 있다. 분말화된 시멘트질 재료는 종래의 컨베이어 또는 압축 질소 및/또는 혼합 첨가제로서 공기 및/또는 이송 장치를 사용하여 호퍼로 전달될 수 있다. 예를 들어, 가요성 패스스루 호스(들) 또는 튜브(들)의 폐회로가 사용될 수 있어서, 공기 순환에 의해 분말화된 또는 미리 혼합된 시멘트질 재료를 건설 현장의 원격 저장소로부터 대체 가능한 성형 압출 챔버를 갖는 자동화 부착된 기계식 슬립폼 프린팅 장치에 연결된 호퍼로 전달한다. 호퍼에 도착하면, 중력 하에 많은 배합물(들) 분말(들)이 호퍼에 분배된다. 호퍼가 가득 차는 경우, 도착하는 재료는 리턴 파이프 또는 튜빙을 통해 소스 탱크로 간단히 리턴될 수 있다.
이러한 전달 시스템은 이들이 사용되는 시멘트질 유체(들) 또는 페이스트에 맞춤화될 수 있고, 필요에 따라 다양한 계량(측정 또는 도우징) 장치 및 다른 장치(도시되지 않음)를 포함할 수 있다.
도 32를 참조하면, 여기에 도시된 자동화 장치는 슬립폼 타입의 프린팅 기계로서, 캡슐화, 성형 및 프린팅되는 콘크리트 배합물은 공급 장치 호퍼로부터 오거 공급 장치 상으로 유동하고, 이의 토출에 의해 오거의 회전 동안에 낮은 슬럼프 콘크리트 배합물을 자동화된 위치 설정 장치 상으로 추진(펌프)시켜서, 착탈식 부착 슬립폼 프린팅 형틀 내로 펌핑한다. 본 발명의 슬립폼 프린팅(기계) 장치는 바람직하게는 이전의 토대 층에 연동되는 긴 벽돌을 슬립폼 프린팅하는 이전에 프린팅된 연동 토대의 길이를 따라 이동하도록 대안적으로 또는 선택적으로 구성될 수 있다.
선택 사항으로서, 콘크리트 배합물 전달 펌핑 시스템은 자동화된 로봇의 아암 및 슬립폼 시스템을 이동시키기 위한 원동력의 비율을 제공하여, 이러한 사소한 불규칙적인 프린팅 속도를 자동으로 조정 및 보정함으로써, 조정 가능한 동적 응답을 제공하여, 이에 따라 오류를 제거하고 마찰을 감소시킨다.
슬립폼 장치에 인가되는 원동력은 이러한 슬립폼 프린팅 조정을 자동으로 수행하여, 전달된 배합물(들) 펌프의 변동 압력 주기 및 필요에 따라 프린팅 속도의 변동에 정확히 대응시킴으로써, 리플 없는 벽돌(들)의 평활한 연속적인 및/또는 간헐적인 슬립폼 프린팅을 생성한다. 전술한 혼합기 및 펌프 기구에 대한 대안으로서, 혼합 기능을 갖는 단일 또는 3개 이상의 스크류 펌프가 본원에서 설명된 자동화된 성형 슬립폼 프린팅 조립체(들)와 함께 또는 필요에 따라 사용될 수 있다. 선택 사항 또는 대안으로서, 본 발명은 단일 또는 다수의 펌프 또는 시멘트질 공급 스테이션을 사용하는 것을 포함한다.
본 발명은 바람직하게는 약 100 내지 2,500 PSI 범위, 보다 바람직하게는 약 600 내지 1,200 PSI 범위의 또는 필요에 따른 배합물 펌핑 압력을 갖는, 슬립폼 및 프린팅 특성을 최적화하기 위한 바람직한 시멘트질 배합물 펌핑 범위를 포함하며, 바람직한 체적 및 압력 범위는 배합물(들) 프린팅 속도, 규모 및 특정 적용예에 따라 필요에 따라 조정될 수 있다. 선택적으로 펌프로부터 슬립폼 프린터까지 다양한 압력 센서를 사용할 수 있다.
바람직한 배합물 슬립폼 성형 슬럼프는 적용예에 따라, 약 0 내지 3 범위, 가장 바람직하게는 약 0.50 내지 2.00 범위이다.
다른 특정 실시형태에서, 본 발명의 방법 및 장치는 호퍼로부터 슬립-포머까지의 개시된 바람직한 범위 내에서 매우 다양한 슬럼프의 패스스루 전달을 위해 오거, 호퍼(들) 및 호스 상에 위치된 착탈식으로 부착된 조정 가능한 진동 시스템을 포함한다. 이중 오거가 바람직하다.
바람직한 시멘트질 배합물의 진동 속도는 분당 약 500 내지 4,000 펄스 범위, 보다 바람직하게는 분당 약 1,200 내지 2,200 범위이거나, 또는 필요에 따라 특정 배합물 압력 및 유량에 적합하도록 조정된다. 분당 60 피트 또는 분당 약 30 입방 피트의 캡슐화된 벽돌의 슬립폼 프린팅은 초당 0.010 내지 5.0 입방 피트 범위, 보다 바람직하게는 초당 1.0 내지 5.0 입방 피트 범위이거나, 또는 적용예에 따른 필요에 따라 조정된다.
선택 사항으로서 또는 선택적으로, 방법 양태의 본 발명은 특정 적용예에 따라, 자동화된 로봇 프린팅 시스템당 2개 또는 3개의 더 소형 시멘트 펌프를 사용하여, 상이한 시멘트질 또는 다른 프린팅 가능한 배합물들을 동시에 프린팅하는 것을 사용할 수 있어서, 이에 따라 다양한 상이한 콘크리트 배합물 및 등급으로 효율적으로 건설할 수 있고, 예를 들어 매우 복합적인 시멘트질 배합물을 타설하는 것을 포함하여, 종래기술 내에서 달성할 수 없었던 것을 정밀하게 온사이트 슬립폼 시공할 수 있다.
진동/펄스
특정 실시형태에서는, 매우 다양한 부속 장치를 갖는 본 발명의 자동화된 슬립폼 프린팅 방법 및 장치를 포함하며, 시멘트질 재료의 바람직한 진동 속도는 분당 약 500 내지 4,000 펄스, 보다 바람직하게는 분당 약 1,200 내지 2,200 펄스로 조정 가능하거나, 또는 배합물 펌핑 거리 고도 및 위치(들) 및 체적에 따른 필요에 따라 진동 속도를 조정할 수 있다.
예시적인 실시형태에서는, 바람직하게는 약 500 내지 4,000 범위, 보다 바람직하게는 분당 약 1,200 내지 2,200 펄스 범위로 배합물 패스스루 호스, 튜브, 오거 및 호퍼를 진동시키는 장치를 구비하는 것을 포함하는 구동 시스템을 포함함으로써, "배합물"을 압축된 펌핑 가능한 반유체 상태로 유지시키고, 호퍼로부터 슬립폼 기계를 통하여 슬립-포머 밖으로 패스스루 공급을 유지시켜서, 전력 소모를 줄이고 신뢰성을 향상시킨다.
벽돌 프린팅
다른 실시형태에서는, 스퀸칭 구성, 디자인 및 패턴으로 통상적으로 지칭되는 기존의 종래기술의 머드 벽돌을 대체하거나 모방하기 위한(도 14, 도 15, 도 16, 도 17, 도 18, 도 19, 도 20 및 도 21의 예시적인 실시형태 참조), 또는 필요에 따라 다양한 각도 또는 웨지 등으로 가변하거나 필요에 따라 크기 조정되는 "벽돌"을 슬립폼 "타설"하기 위한 방법 및 장치를 포함한다. 도 32의 검토를 통해 명백해지는 바와 같이, 슬립폼 프린팅 노즐(들) 조립체는 대략적으로 각각의 압출 성형된 벽돌 층의 두께만큼 높이가 상승될 때마다 수평으로 이동될 수 있다. 집합적 효과는 별도로 보강된 압출 성형된 캡슐화 층 또는 벽돌의 적층 세트로 구성되는 매우 다양한 구조물의 토대, 기반, 벽 및/또는 지붕을 프린팅하는 것이므로, 벽돌, 블록 및 머드 벽돌 "스퀸칭"을 포함하는 모든 콘크리트 시공 타설을 대체하기에 잠재적으로 적합하다.
변형예로서, 성형된 벽돌의 두께는 더 높은 높이를 갖는 섬유 보강"벽돌" 층으로 슬립폼 시공함으로써 기본적으로 분해능(벽 건설의 속도)이다. 따라서, 더 높은 벽돌 층이 타설될 때마다, 건설 속도가 증가되고, 벽돌(층)의 두께가 증가함에 따라 각 층을 건설하는데 필요한 건설 시간이 감소된다. 본 발명은 컨투어 크래프팅 및 아피스 코(Apis Cor)와 같은 종래기술보다 향상된 포설 정밀도 및 설계 유연성을 갖는 가능하고 더 넓은, 더 높은(더 큰) 벽돌들이며; 더 빠른 온사이트 건설 속도를 추가로 제공한다.
본 발명의 혁신적으로 슬립폼 시공된 벽돌은 종래기술의 3D 주택 프린팅 시스템보다 더 급격한 에지를 부가적으로 갖는다. 예를 들어, 도 6 및 도 7을 참조한다. 또한, 자유 형태 및 고도로 복합적인 건축 기하학적 구조가 안출 가능해지고 경제적으로 달성 가능해진다.
다중-패스
특정 실시형태에서는, 2개의 평행한 동일하게 이격된 "벽돌"의 제1 층을 프린팅하는 단계를 선택적으로 포함할 수 있는 보강된 다중-패스 콘크리트 시공 방법을 포함한다. 평행한 "벽돌"의 제1 층을 압출한 후에, 내부적으로 위치된 s-형상의 프린팅 층을 순차적으로 프린팅한다. 측면에서 볼 때, s-형상의 프린팅된 층은 판지와 유사하다.
선택 사항으로서, 각각의 다중-패스 타설 벽돌은 직접적으로 또는 간접적으로, 벽돌의 2개의 평행한 층(들) 사이의 s-형상의 내부 사이에 선택적인 시멘트질 또는 다른 배합물 충진제의 제1 층과 함께 있다. 예를 들어, 다중-패스 프린팅된 벽은 동일하게 이격된 프린팅된 벽돌 세트를 포함할 수 있으며, 그 각각은 내부 s-형상의 순차적으로 프린팅된 압출 성형된 벽돌 층들의 세트로 구성되며; 선택적으로, 시멘트질 또는 다른 충진제는 별개로 압출 성형된 연동 다중-패스 벽돌 층들의 세트로 구성된 외부 및 내부 보강 캡슐화 다중-패스 연동 벽돌들 사이에서 펌핑될 수 있다.
이러한 동시적인 혼합 및 압출 방법은 압출 성형된 보강 시멘트질 "벽돌" 재료(들)로 구조물을 건축하는 어려움 중 일부를 완화시킬 수 있다. 하나의 기본적인 양태는, "벽돌" 재료가 점진적인 슬립폼 타설 "벽돌" 층 또는 단계(도 25, 도 32 및 도 39 참조)에서 부가된 다음 프린팅된 벽돌의 중량의 중량을 지탱 및 지지하기에 충분히 빨리 양생되어한다는 것이지만, 대체 가능한 형틀을 더 포함하는, 탱크, 유량계, 펌프, 압출기, 호스, 튜브 및 슬립-포머(들)와 같은 배합물의 재료 저장 및 전달 시스템 내부에서 응고될 수 있기 때문에 프린팅된 "벽돌" 재료(들)가 너무 빨리 양생되어서는 안된다. 많은 기존의 콘크리트 펌핑 시스템은 일반적으로 펌핑 및 압출이 상대적으로 용이한 낮은 슬럼프 콘크리트 배합물을 전달한다는 점을 유의한다.
다른 특정 실시형태에서는, 필요한 양생 시간을 감소시키고, 각각의 슬립폼 보강 프린팅된 "벽돌" 층 사이에서 필요한 양생 또는 양생 시간을 단축시키기 위한 방법 및 장치를 포함한다.
도 26은 전형적인 예시적인 실시형태에서, 많은 가능한 프린팅된 벽돌 구성예 중 24개를 도시한다.
본 발명은 필요에 따라 상이한 "벽돌" 재료의 시멘트질 재료의 동시적인 층을 가능하게 하는 매우 다양한 장식용 벽돌 및 석재, 블록 작업을 복제하는 것과 같은 매우 다양한 대체 가능한 형틀(도 26 참조)을 포함한다.
본 발명은 ± 0.5 mm의 벽돌-위치 설정(포설) 정밀도를 포함하며, 보다 바람직하게는 ± 0.1 내지 0.2 mm의 반복적인 위치 설정 정밀도를 포함한다. 선택 사항 또는 변형예로서, 본 발명은 자동화된 보강 콘크리트 시공 시스템이 약 1 인치 폭 x 1 인치 높이 및 최대 약 14 x 14 인치만큼 작은 압출 성형된 긴 벽돌을 슬립폼 프린팅할 수 있는 것을 포함한다. 예시적인 실시형태에서는, 확장된 압출 기반 프린팅 공정은 온사이트 슬립폼 콘크리트(시멘트질) 재료의 강도가 종래의 콘크리트 타설의 동등한 강도 이상이라는 것을 입증하는 것을 포함한다.
공정은 하중 지탱형 구성 요소를 포함하여 더 평활하고 더 강한 표면을 달성하기 위해, 종래의 평탄한 적층 기술 대신에 매우 다양한 보강 콘크리트 슬립폼 벽돌 건설 기술에 적용될 수 있다. 본 발명은 콘크리트 결합 표면의 재작업에 대한 통상적인 필요성을 최소화하여, 개선된 슬립폼 타설 "벽돌"을 보다 짧은 시간에 제공하고, 배합물 압축을 추가로 향상시킨다. 따라서, 본 발명의 방법 및 장치는 대부분의 적용예에서, 샌드 블라스팅, 치핑(chipping) 또는 다른 조인트 표면 준비에 대한 종래기술의 사용을 제거한다.
"벽돌"은 다음 프린팅된 벽돌면 내로 돌출하는 이의 연동 키홈 결합 표면과 함께 위치되는 것이 바람직하다는 점을 유의해야 한다. 일체형 성형된 엠보싱 또는 그루브 "벽돌"과 비슷한 슬립폼은 약한 냉간 조인트 또는 면이 없는 상이한 연동 에지를 갖는 것을 포함한다. "벽돌"은 교차 조인트로 확장되는 일체형 연동 키홈을 갖는 연동 상자형 보로서 기능함으로써, 향상된 구조적 지지 및 응력 변위를 가지며, 필요에 따라 수직 및 수평 구조 부재를 프린팅하기 위해 구비하는 일체형 상호-끼워맞춤 수단, 즉 대면 홈 이음(키홈) 사이의 향상된 상호-맞물림 에지 섹션을 갖는다.
변형예로서, 콘크리트 시공 시스템은 파일을 판독한 다음, 이를 한 번에 하나의 "벽돌" 층으로 물리적 구조물로 건설한다. 선택 사항으로서, 각각의 슬립폼 시공된 "벽돌" 프린팅된 층(냉간 조인트) 사이 또는 필요에 따라 각각의 "벽돌" 층 사이에 시멘트질 결합재의 도포(분사)를 포함할 수 있어서, 결합 특성을 개선하고, 예를 들어 한정됨이 없이, 수중 건설이 매우 추운 기후에서의 동결-해동 사이클 및 열대 지방/사막의 열을 견딜 수도 있다.
마지막 "벽돌" 에지 층이 압출된 후에, 선택 사항으로서, 다음 패스는 중앙 충진제 층만을 압출시킬 수 있으므로, 벽 구조물을 완성할 수 있다.
다른 특정 실시형태에서, 충진제 층은 인접한 "벽돌" 에지 층 뒤의 2개 이상의 층일 수 있다. 사실상, "벽돌" 에지 층의 전부 또는 적어도 일부가 압출되어 충분히 양생(굳어질)될 때까지, 충진제 층 중 어느 것도 압출되지 않을 수 있다. 이러한 실시형태에서, 전체 "벽돌" 벽 충진제 또는 이의 적어도 큰 부분은 단일 패스로 압출될 수 있다.
충진제(층 또는 층들)의 압출을 충분히 지연(적절한 타이밍)시킴으로써, "벽돌" 에지 층이 필요에 따라 이들의 인접한 충진제 층을 포함하기에 충분히 강하도록(시어 강도) 보장하는 것을 돕는다. 물론, 각각의 충진제 층의 슬립폼 압출 시스템은 각각의 인접한 "벽돌" 에지 층의 압출 뒤에 항상 또는 정확하게 하나의 트래버스일 필요는 없다. 따라서, 슬립폼(상부 공급) 노즐 및 측면 공급 장치로의 동시적인 다수의 시멘트질 배합물 공급(공급 포트)을 제공한다.
충진제는 예를 들어 한정됨이 없이, 고성능 시멘트(들)와 같은 훨씬 더 강한 재료일 수 있다.
대체 가능한 형틀
선택 사항으로서 또는 선택적으로, 콘크리트 시공 장치 기계식 아암(들)은 상이한 규모로 구성된 슬립폼 대체 가능한 재사용 가능한 슬립폼 다이, 형틀의 매우 다양한 및/또는 조합을 사용할 수 있으며, 도 26은 필요에 따라 매우 다양한 온사이트 콘크리트 시공 적용예에 적합하도록 많은 가능한 형틀 구성예 중 24개를 도시한다.
도 32는 (별도의 "벽돌" 층을 연동하기 위한) 키홈(들)을 갖는 성형 및 압출하는데 사용되는 게이트의 슬롯을 갖는 착탈식 대체 가능한 성형 트레이(들)를 구비한 슬립폼 노즐 장치를 도시한다. 도 32에 도시된 바와 같이, 게이트(들)는 해당하는 수용 연동 키홈이 압출 공정 동안에 성형되어 프린팅되게 하는 수용 슬롯을 포함한다. 이러한 방법 양태는 연동 리브와 같은 결합면(연동 키홈 채널)을 갖는 다양한 상이한 연동 "벽돌"을 생성할 수 있으므로, 압출 성형된 "벽돌" 연동 층을 추가로 강화시킬 수 있다. 이는 본 발명의 목적이다.
몇몇 실시형태에서는, 현장에서 또는 필요에 따라 공장 환경에서 매우 다양한 보강 콘크리트 시공 적용예를 위한 매우 다양한 대체 가능한 슬립폼(벽돌 형틀)을 포함한다. 매우 다양한 신속하게 설치되고 탈거 가능한 슬립폼 형틀은 종래의 그리고 맞춤형 "벽돌" 설계 및 구성을 더 포함함으로써(도 26 참조), 슬립폼 장치에 맞는 모든 형틀 및 임의의 슬립 포밍 형틀을 신속하게 설치 및 교체(착탈식)할 수 있는 새로운 온사이트 또는 공장 환경 슬립 포밍 가능성 및 기회를 제공한다.
슬립폼 프린팅 장치는 임의의 프린팅된 "벽돌" 섹션에서 유사한 또는 상이한 혼합 재료 부재를 포함하는 매우 다양한 양생성 재료를 슬립폼 프린팅하기 위한 매우 다양한 대체 가능한 슬립폼 형틀을 사용할 수 있으며, 이는 약 1 인치 폭 x 약 1 인치 높이 내지 최대 약 2.5 피트 폭 x 2.5 피트 높이 범위이거나, 또는 필요에 따라, 바람직하게는 약 4 인치 x 4 인치 내지 12 인치 x 12 인치 범위이거나, 또는 필요에 따라 크기 조정된다. "프린팅" 슬립폼은 이전에 건설 현장에서 실시간으로 "프린팅"될 수 없었던 매우 다양한 "벽돌" 구성예를 제공한다(도 26 참조). 본 발명의 방법 및 장치는 수용 홈을 갖는 키홈 또는 다른 프린팅된 "벽돌"을 타설하기 위한 별도의 형틀(슬립폼)의 필요성을 제거한다.
예를 들어, 키홈을 갖는 슬립폼 형틀의 표면이 도시되며(도 32 참조), 대면 홈 이음과 같은 매우 다양한 연동 피처를 제공하는 양생 가능한 재료를 위한 보강 메시를 갖는 슬립폼 타설 "벽돌"과 같이 다른 윤곽이 사용될 수 있고, 에지 조인트, 에지, 및 연동 키홈을 갖는 면의 "벽돌" 프린팅, 적층, 상호-맞물림을 제공함으로써, 이전에는 이용 불가능했던 전체 건축 스케일의 고속 슬립폼 프린팅 가능성을 제공하는 매우 다양한 가능한 구성예를 제공하여, 바람직하게는 예를 들어 두께 변화를 갖는 복합적인 디자인, 또는 필요에 따라 패턴을 형성하는 상이한 장식용 요소를 건설하기 위해 상호 피팅되거나 인접하는 요소를 갖는다.
선택적으로, (1) 벽돌 또는 블록 코스 사이의, 또는 (2) 바람직하게는 연동 적층(예를 들어, 상부 및 하부 표면 상의 키홈)을 위해 설계된 개별적인 인접한 또는 연동 벽돌 또는 블록 사이의 교차 조인트로 연장되는 일체형 상호-끼워맞춤 수단 사이의 섹션을 구비한다. 프린팅된 콘크리트(시멘트질) 벽돌은 복합적인 외부 표면을 포함할 수 있어서, 키홈 연동, 장붓 구멍, 또는 대향 면 또는 에지 상의 키이 및 장붓 구멍을 위한 상이한 유형의 에지 및 면을 허용할 수 있고, 이는 최종 구조물의 다수의 유한한 연속적인 연동 키이 또는 곡률을 가지며, 도 26은 많은 가능한 구성예 중 일부를 도시한다. 선택 사항으로서, 연동 키홈은 로킹 타입 특성을 갖는 4방향 로크를 위해 설계 및 구성될 수 있다; 즉, 예를 들어 다수의 유한한 연속적인 키이, 장붓 구멍, 또는 대향 면 또는 모서리 상의 키이 및 장붓 구멍, 및/또는 피처들에 인접하는 대향하는 키홈 돌출부들을 갖는, 측방향 분리 작용력에 대항하여. 프린팅된 "벽돌(들)" 내부 보강 구조물은, 벽돌의 중량을 현저하게 낮추고 특정 적용예를 위한 응력 지점에서 요구되는 강도 및 다른 특성을 증가시키도록 사전 엔지니어링될 수 있으며, 피처 맞물림 형태 및/또는 에지-포용(edge-embracing) 특성을 갖는 완전히 새로운 특수 "벽돌" 유형을 도입할 수 있다.
예를 들어, 철근 벽돌(들) 건설 조인트는 본 발명의 슬립폼 프린팅 방법 및 장치를 통해 현장에서 용이하게 "프린팅"된다. 성형 및 프린팅된 "벽돌"의 한 측면은 선택 사항으로서, 프린팅된 면에 인접하는 "벽돌"과의 결합을 위한 연동 키홈을 생성하며, 특히 배합물이 사전 엔지니어링된 슬럼프 범위 또는 점도를 갖는 경우, 사전 엔지니어링된 배합물의 작은 돌출부가 컨테인먼트 슬리브 필라멘트 또는 메시를 통해 돌출하게 하고, 컨테인먼트 슬리브 필라멘트 또는 메시는, 사전 엔지니어링된 토출 특성을 생성하는 반대 측면으로의 특별히 사전 엔지니어링된 토출구를 가짐으로써, 인접한 프린팅된 "벽돌" 보강된 표면(들) 계면에 대한 연동 키이를 향상시키기 위해 각각의 계층별로 프린팅된 벽돌 사이의 향상된 결합 표면을 생성하며, 이에 따라서 샌드 블라스팅, 치핑 및 다른 통상적인 시멘트질 조인트 결합 준비의 종래기술 단계들을 제거한다. 바람직하게는, 키홈은 이의 결합 표면이 프린팅된 면으로 돌출되게 위치되어 프린팅되어, 벽돌(들)의 연동 특성을 우선 향상시킨다.
본 발명은 보강된 실질적으로 형틀 순응 슬리브로 폴딩 및 성형되는 매우 다양한 외부 컨테인먼트 슬리브를 갖는 "벽돌"을 패키징하는 방법에 관한 것으로서, 상기 보강 슬리브는 프린팅된 벽돌의 양 단부로부터 연장된다. 선택 사항으로서, 본 발명은 복합 섬유 필름, 알루미늄 포일, 페이퍼, 또는 합성 섬유 필름과 같은, 채용될 수 있는 다양한 섬유 필름을 포함할 수 있다. 본원에서, "벽돌"이라는 용어는 다음을 포함하는 것으로 이해된다: 패키지에서, 패키징으로 사용될 수 있는 본 발명의 벽돌보다 더 많은 벽돌이 있을 수 있기 때문에, "벽돌"이란 용어는 "하나의 "벽돌""로 이해되어야 한다. "관형"이라는 용어는 단지 "원통형"으로 이해되어서는 안되며, 본 발명에서 그 단면은 정사각형, 직사각형 또는 "튜브"라고도 지칭되는 다른 형상이다. 일반적으로, 외부 슬리브의 형상은 사용되는 형틀의 형상에 의해 결정된다.
특정 실시형태에서는, 캡슐화된 섬유 및 중공 코어를 선택적으로 갖는 이중 곡선형 "벽돌"을 포함하며, 이중 곡선형 "벽돌"은, 단일 또는 다수의 중공 공동, 및 충진되는 중공 또는 채널 모듈 형태의 중공 인클로저(예를 들어, 관형)를 갖고, 예를 들어, 양생 가능한 재료 수용 모듈을 위한 양생 가능한 재료를 위한 다양한 형틀/다이로부터의 내부 공간을 갖는 장붓 구멍을 선택적으로 구비함으로써, 내부의 양생 가능한 재료 섹션에 의해 상호 결합되며, 필요에 따라 다양한 충진제와의 결합을 형성하는 추가적인 재료를 타설하는 선택 사항으로서, 내부의 컨포멀 보이드가 추후에 충진되어 프린팅 완성된다. 중공 블록은 수단(예를 들어, 중공 형태 또는 코어), 보이드-형성 섹션 공동, 절연 코어, 또는 벽(들) 내의 셀을 갖는 통로를 형성하도록 배열된다.
맨드렐
선택 사항으로서, 슬립폼 프린팅 장치의 프리-슬립-폼 섹션은 바람직하게는, "벽돌"의 중공 코어에 프린팅될 공동을 갖는 중공 코어 "벽돌"(도시되지 않음)을 선택적으로 프린팅하거나 또는 내부 보강 네트(들) 장치를 위치시키고 형상화하는 다양한 코어 형상 맨드렐(들)(도시되지 않음)에 의해 위치된, 매우 다양한 대체 가능한 내부 보강 네트를 포함할 수 있다. 맨드렐 형상은 필요에 따라 원형, 계란형, 타원형, 신장형, 직사각형, 정사각형, 별, 육각형 등을 포함할 수 있지만 이에 한정되지 않는다. 선택 사항 또는 변형예로서, 본 발명의 3차원 콘크리트 타설 시스템은 필요에 따라 추후에 충진될 중공 보강 콘크리트 벽돌 "쉘"을 슬립폼 시공할 수 있다. 본 발명에 의해 마련된 다양한 형상을 갖는 외부 보강 컨테인먼트 "슬리브"는 프리-슬립-폼으로부터 슬립폼 프린터 내로 내부 컨테인먼트 네트를 공급함으로써 건설을 위해 도포될 수 있으며, 슬립폼 프린터는 필요에 따라 프린팅된 "벽돌" 또는 "블록" 내부에 보강형 또는 비-보강형 슬립폼 프린팅(타설)된 중공 섹션을 제조하기 위해 맨드렐을 제어함으로써 포설된다.
다른 특정 실시형테에서는, 다양한 콘크리트 구조물에서 슬립폼 압출 성형된 프린팅된 벽, 지붕의 슬립폼 프린팅된 중공 포트 또는 튜브를 "타설"하기 위한 방법 및 장치를 포함하며, 매우 다양한 적용예에 필요한 매우 다양한 길이, 직경, 형상, 재료, 조성을 갖는 어스 튜브, 열 교환기, 냉각 튜브, 튜브 토출 장치 등으로 일반적으로 지칭되는, 예를 들어 공기 필터링 및/또는 온도 조절 시스템을 위한 예시적인 슬립폼 프린팅(압출) 중공 튜브(파이프)에 대해서는, 중공 파이프 또는 튜브를 갖는 슬립폼(프린팅), 표준 이상 및 표준 이하의 다양한 토대를 더 포함한다.
슬립폼 프린팅
본 발명의 다양한 구성을 갖는 다목적 벽돌 슬립폼 프린팅 장치는 종래기술의 콘크리트 시공 기술에 비해 많은 현저한 개선을 제공하며, 예를 들어 시공 시스템은, 한정됨이 없이, 더 작은 크기(엔벌로프)(풋프린트), 더 낮은 전력 소모, 더 낮은 제조 비용, 더 긴 서비스 수명, 용이한 조립, 개선된 성능 및 신뢰성, 및 프린팅 유연성(건설 유연성)을 갖고, 현저하게 더 낮은 도구 비용 및 유지 보수, 선택적인 크기(크기 조정됨)를 가지며, 특정 실시형태에서는, 자동화된 콘크리트 시공 시스템의 특정 모델 또는 버전이 바람직하게는 조작자의 인체 공학적 구역 내에서 쉽게 조작되도록 설계 및 제조되는 것을 포함함으로써, 이에 따라 운동을 최소화하고, 본 발명의 대안으로서 또는 변형예로서, 최대 분당 60 피트(초당 1 피트의 벽돌)까지로 조정 가능한 타설 속도를 제공하며, 숙련되지 않은 노동자에 의해서도 건설 현장에서 간단하고 용이하게 작업할 수 있다. 도 32는 전형적인 예시적인 실시형태에서 본 발명에 의해 포함되는 많은 가능한 슬립폼 프린팅 구성예 중 하나를 도시한다.
본 발명은 "동기화된" 자동화된 벽돌 컨테인먼트 슬리브 포장기를 더 포함하며, 슬립폼 프린팅된 벽돌 포장기는 다양한 상이한 재사용 가능한 대체 가능한 벽돌 슬립폼 형틀(도 26 참조)을 포함하고, 대체 가능한 슬립폼 형틀의 하류에 압출 토출구 수단을 구비하며, 슬립폼 프린팅 단계는 슬립폼 프린터의 내부를 패스스루하는 성형된 보강된 프린팅된 벽돌을 둘러싸는 재료로 각각의 컨테인먼트 슬리브를 패키징하는 단계를 포함한다. 도 32를 참조한다.
보다 구체적으로, 본 발명은 외부 섬유 보강슬립폼 프린팅 벽돌을 현장에서 동시에 성형 및 프린팅하기 위한 시스템 및 방법을 포함하여 설명된다. 보강 섬유 슬리브 재료의 스트립은 슬립폼의 일 단부로부터 압출되어 벽돌 섬유 보강캡슐화 및 프린팅 공정 동안 배합물 성형의 유동(속도)을 제어하고, 긴 벽돌의 슬립폼 프린팅 및 동시적인 포설와 같은 계량 혼합 펌프가 동기화되며, 상기 컨테인먼트 슬리브는 모든 방향으로부터 동시적으로 슬립폼 프린팅되어 조정 가능하게 함께 압축(성형)됨으로써, 필요에 따라 신속한 철근 벽돌 캡슐화 공정을 가능하게 한다.
조합하여, 슬립폼 섬유 보강 벽돌 컨테인먼트 슬리브 및 자동화된 피복 기계는, 벽돌 혼합 제품의 소스와 착탈식으로 연결되어 연통되는 온사이트 성형, 배합물 계량 펌프(도시되지 않음)를 포함하며, 시멘트질 배합물로 충진된 섬유 보강 컨테인먼트 슬리브 캡슐화된 프린팅 벽돌 제품을 실시간으로 이를 통해 연속적으로 또는 간헐적으로 펌핑하기 위해 그로부터 연장되는 토출구 노즐을 구비한다.
슬립폼 프린팅 시스템의 다양성 및 다재성의 일 실시예로서, 본 발명은 온사이트 슬립폼 프린팅 시스템을 위한 방법 및 장치를 포함하며, 온사이트 슬립폼 프린팅 시스템은, "슬리브" "바닥"을 조절/분배하기 위한 특정 크기 및 치수의 외부 보강 컨테인먼트 "슬리브"를 분배하는 착탈식으로 부착된 바닥 도어(플레이트)를 구비함으로써, 외부 컨테인먼트 폼의 자체-조정 충진/펌핑을 위해, 그리고 선택 사항으로서, 예를 들어 필요에 따라 철근 토대를 슬립폼 프린팅하는 경우, 평탄하지 않은 또는 가변적인 온사이트 지반/토양 조건에 부합하기 위해, 원하는 구조적 및 입체형태 공차를 충족시킨다.
예를 들어, 본 발명의 슬립폼 장치 압출 특성의 프린팅 속도가 변경됨에 따라, 예를 들어 압출 노즐 압력(속도)이 조정됨에 따라, 예를 들어 프린팅 노즐이 작은 반경(작은 코너)을 따라 이동할 때, 낮은 슬럼프 시멘트질 "페이스트" 패스스루 유량이 감소될 필요가 있으며, 이는 낮은 슬럼프 세팅 가능한/양생 가능한 시멘트질 유체 또는 페이스트가 슬립폼 프린팅(타설) 윤곽으로 도포되는 문제가 있는 것으로 종래기술에서 입증되었다.
슬립 포머 조립체는 (재료 공급 시스템으로부터 수신된) 시멘트질 재료 및/또는 비-시멘트질 재료를 토출구 또는 토출구들을 통해 압출하도록 구성된 하나 이상의 노즐(들)을 포함할 수 있으며, 슬립폼 프린터(들)는 노즐 또는 노즐들에 의해 압출된 시멘트질 또는 비-시멘트질 프린팅 벽돌 재료(들)를 성형 및 형상화하도록 구성된 프린팅 벽돌에 충분한 압력을 제공한다. 그리고, 상기 지지 슬립폼 프린팅 장치를 선택적으로 이동시키기 위한 수단을 구비함으로써, 상기 섬유 보강 컨테인먼트 슬리브 중 하나의 유입구 단부가 상기 성형 및 슬립폼 프린팅 헤드(토출구 노즐)와 작동 가능하게 연통되도록 포설되고, 다른 컨테인먼트 슬리브가 로딩 위치로 이동됨으로써 섬유 보강 컨테인먼트 슬리브가 성형 및 그 안에서 슬립폼 프린팅될 수 있게 한다.
또한, 측면 흙손 및/또는 채널 돌출부가 성형(형상화) 폼으로 존재할 수 있는 선택적인 실시형태에서, 시멘트질 재료가 유입구 및 토출구를 통하여 이동함에 따라, 슬립폼 프린팅 노즐에서 토출될 때 압출 재료의 유동을 형상화(성형)하는 것을 돕기 위해, 프린팅 "벽돌" 구조물이 측벽에 부착될 수 있다.
혁신적인 슬립폼 프린터 장치는, 예를 들어, 매우 다양한 상이한 프린팅 벽돌 구성예에서 수 키홈 또는 암 키홈을 갖고 필요에 따라 크기 조정되는, 다양한 대체 가능한 슬립폼의 형틀 또는 성형 다이를 통해 콘크리트 재료를 가압하도록 조정 가능하게 테이퍼질 수 있다(도 26 참조).
다른 특정 실시형태에서는, 현장에서 실시간으로 프린팅하기 위한 연속적인 및 비-연속적인(간헐적인) 슬립폼 프린팅 방법 및 장치를 포함하며, 매우 다양한 형상화된 그리고 구성된 성형 프린팅된 "벽돌"은 필요에 따라 슬립폼 프린터로부터의 성형된 형상(들)으로부터 압출 공정에 의해 형성된다. 이러한 목적을 위해 사용되는 경우, 현장 프린팅 캡슐화 프린팅된 "벽돌"의 자연적인 작용은 하나의 철근 벽돌층으로부터 다른 철근 벽돌층으로의 응력 저항 기능의 연속성을 유지시킨다.
선택 사항으로서 또는 선택적으로, 본 발명의 슬립 포머는 슬립폼 주택에 대해 회전될 수 있어서, 섬유 보강 컨테인먼트 슬리브 중 하나의 유입구 단부가 슬립 포머와 작동 가능하게 맞물리도록 포설되어 섬유 보강 외부 컨테인먼트 슬리브의 유입구 단부와 연통된다. 슬립 포머 내에서 분배된(공급된) 다른 섬유 보강 슬리브들 또는 슬립 포머 내에서 분배된(공급된) 슬리브들의 조합은 상기 하나의 위로 폴딩된 그리고 중첩된 섬유 보강 슬리브가 분배된 피복 위치에 있는 경우, 현장 프린팅 로딩 위치에 있다(도 40-6 및 도 40-7 참조). 슬립폼으로부터 그와 맞물리는 섬유 보강 컨테인먼트 슬리브로 작은 회전 운동을 부여하기 위한 조정 수단이 제공된다. 또한, 지지 부재 및 섬유 보강 컨테인먼트 슬리브를 슬립 포머에 대한 사전 선택된 위치에서 유지시키기 위한 수단이 제공된다.
상기 지지 슬립폼 프린팅 벽돌 부재를 이의 다양한 동기화된 이동 위치에서 선택적으로 이동시키기 위한 조정 수단을 갖는 장치 및 방법이 제공되며, 예를 들어 한정됨이 없이, 위치 고정된 다양한 조정 가능/착탈식 부착 수단을 갖는 자동화된 수직 또는 수평 장치로부터 대체 가능하게 슬립폼 프린팅된다.
위치 설정에 관련된 정밀도 때문에, 본 발명은 선택적으로 감지 기구(예를 들어, 레이저 또는 음향 추적기)가 구비된 적응형 미세 위치 설정 플랫폼을 포함하여, 자동화된 로봇식 보강 콘크리트 시공 장치를 위치 설정하기 위해 사용될 수 있으며, 슬립폼 프린터 압출 노즐(들) 위치 설정 및 모션 시스템을 선택적으로 구비한다. 표준 프로그램 제어 세트(즉, 코드 업로드)를 사용함으로써, 가속도 및 프린팅 속도 제어를 갖는, 원통형 좌표 계산, 선택된 프린팅(슬립폼) 위치로의 연결을 포함하여, 프린팅(슬립폼) 전체 건축 스케일의 3차원 엔벨로프를 선택한다. 선택 사항으로서 또는 선택적으로, 본 발명의 슬립폼 프린팅 장치는 필요에 따라 압력 센서 및 공압 센서 및 조절기를 구비하는 것을 더 포함한다.
다른 특정 실시형태에서는, 제2 링크의 제1 부분(링크는 철, 강철, 또는 알루미늄과 같은 금속, 탄소, 플라스틱, 수지, 복합물 등과 같은 임의의 적합한 재료로 제조될 수 있음을 유의한다)을 포함하며, 제2 링크의 제1 부분은, 다양한 도구(들) 또는 유틸리티 장치를 이에 착탈식으로 부착하는데 사용하기 위한 수단을 포함하고, 2개 이상의 선형 작동기를 가질 수 있어서, 사실상 동시에 활성화되는 경우, 필요에 따라 링크(들)에 곡선 궤적을 정밀하게 부여할 수 있다.
선택적으로, 실시간으로 현장에서 슬립폼 압출 프린팅 헤드를 정밀하게 지향시키고 동시적으로 위치시키기 위해 자이로스코프 및/또는 레이저 거리 측정기(들)가 사용될 수 있으며, 정밀한 3차원 공간 안정화 및 모니터링을 위한 선택적인 PID 제어기가 사용될 수 있다. 자이로스코프 및/또는 레이저 거리 측정기(들)는 조정 가능한 동적 응답을 실시간으로 조정하는데 기여하는 압출 헤드 위치 추적을 위해 사용되며, 부가적으로 PID 제어기는 개선된 정밀한 공간 안정화를 달성하기 위해 사용될 수 있다는 점을 유의한다. 프린터 헤드를 제어하기 위한 소프트웨어가 사용되며, 바람직하게는 TCP 프로토콜에 의해 윈도우즈 운영체제에서 포맷팅된 파일을 사용한다.
본 발명의 슬립폼 프린터 압출기는 바람직하게는, 사실상 최대 무제한 평방 피트까지의 대형 슬립폼 프린팅 구역을 더 포함하고 사실상 높이 제한이 없는 2개 이상의 평면으로 회전한다. 패스의 단부에서 슬립폼 프린팅 노즐 조립체의 수평 방향은 다음 프린팅 방향으로 90도 내지 200도까지 변경될 수 있다. 이는 급격한 직각 또는 만곡을 갖는 압출된 슬립폼 프린팅 벽 또는 지붕을 건설할 수 있다. 명백하게, 프린팅 각도 및 방향(들)에서의 다른 유형의 변경이 사용될 수 있어서, 슬립폼 프린팅된 토대, 기반, 벽 및 지붕 등과 같은 다른 구조물을 건설하는데 사용될 수 있으며, 다른 구조물은 곡선형 유동 벽을 갖는 대형 개방 폭의 구조물을 부가적으로 포함하고, 90도 이외의 각도로 서로 결합되거나 중첩되는 벽들 또는 필요에 따라 그 안의 임의의 파생물을 포함한다(도 8, 도 9, 도 10, 도 11 및 도 12 참조).
본 발명은 슬립폼 프린터의 높이 고도가 슬립폼 위치 제어기(도시되지 않음)에 의해 제어될 수 있는 것을 포함하며, 이는 본원에서 개시된 바와 같이, 서보(모터) 및 슬립폼 연결 장치(들)를 포함할 수 있다. 슬립폼 프린터(들)의 높이는 위치 설정 및 슬립폼 타설 프린팅된(압출된) "벽돌" 층의 원하는 높이에 해당하도록 쉽고 빠르게 조정될 수 있다. 슬립폼 프린터(들)의 높이가 조절 가능하게 함으로써, 상이한 두께의 슬립폼 성형된 프린팅 벽돌 층이 필요에 따라 슬립폼 위치 설정되어 압출될 수 있다.
외부 슬립폼 프린터 및 내부 슬립폼 프린터의 높이는 슬립폼 프린팅 장치의 위치 및 제어기에 의해 각각 차례로 제어될 수 있다. 위치 설정 정밀도 및 반복적인 위치 설정 정밀도는 약 ± 0.5 mm이고, 반복적인 위치 설정 정밀도는 약 0.1 내지 0.2 mm이다. 본 발명은 점진적인 및/또는 단계적인 온사이트 콘크리트 시공을 간소화하기 위해, 간소화된 수동 작동 슬립폼 프린팅 장치에서부터 완전 자동화된 슬립폼 프린팅 장치에 이르는 매우 다양한 보강 콘크리트 구조물을 건설하기 위한 몇몇 장치 및 위치 설정 시스템을 포함한다.
특정 실시형태에서는, 본 발명의 자동 슬립폼 시스템이 필요에 따라 다른 기계식 및/또는 로봇식 건설 장치와 함께 사용될 수 있는 것을 포함한다. 선택 사항으로서, 슬립폼 프린터는 기계식으로 보조될 수 있거나, 또는 변형예로서 소프트웨어 및 로봇식으로 제어될 수 있거나, 또는 필요에 따라 임의의 조합으로 보조될 수 있다. 본 발명의 다른 구성예에서, 하나 이상의 서보 모터, 솔레노이드, 공압식 작동기, 유압식 작동기, 또는 다른 자동화된 제어 장치를 갖는 자동화된 시공 시스템이 슬립폼 압출 포트 또는 포트들을 조정 가능하게 하기 위해 사용될 수 있으며, 수동으로 조정 가능한 기구를 선택적으로 구비한다. 또 다른 구현예에서, 슬립폼 프린팅 노즐 조립체는 필요한 경우, 하나 보다 많은 토출구 또는 압출/유동 포트를 포함할 수 있다.
본 발명은 슬립폼 프린팅 장치를 더 포함하며, 슬립폼 프린팅 장치는 많은 종래기술의 복잡한 단계를 감소시키고, 현장 타설을 위한 다중-혼합 프린팅을 동시에 제공하며, 이전에 이용 불가능했던 매우 다양한 재사용 가능한 전체 건축 스케일의 대체 가능한 형틀(벽돌 형상)을 제공하는 본 발명의 도 26에 도시된 바와 같은, 매우 다양한 재사용 가능한 대체 가능한 성형 카트리지(들) 내로 배합물을 공급한다.
몇몇 실시형태에서는, 프린팅된 "벽돌" 층이 충분히 양생되어 이에 따라 충분히 굳어지는 것을 포함한다. "벽돌" 프린팅 및 양생 공정을 가속화(조정)하는데 필요한 경우, 열 및 화학제와 같은 다양한 방법 및 접근법이 사용될 수 있다. 예를 들어, 토치, 열풍 송풍기, 스팀, 공기, 질소 가스, 무선 또는 마이크로파 에너지 소스가 슬립폼 프린팅 조립체 및/또는 프리-슬립-폼 조립체(도시되지 않음)에 착탈식으로 부착될 수 있어서, 압출 타설 가능한 재료를 처리하거나/처리하고, 양생 특성 및 속도를 가속화 또는 향상시킬 수 있다. 적용예에 따라, 플라스틱 또는 다른 하이브리드 재료와 같이, 신속하게 양생되는 프린팅 "벽돌" 표면에 대한 "슬리브" 재료(들) 및 구성의 신중한 선택이 이루어질 수도 있다.
본 발명의 선택 사항 또는 변형예로서, 다중 노즐 조립체(도 32 참조)를 갖는 슬립폼 프린팅 시스템을 포함하며, 다중 노즐 조립체는, 시멘트질 및/또는 비-시멘트질 재료(들)를 제1 토출구를 통해 압출하도록 구성된 제1 노즐; 시멘트질 및/또는 비-시멘트질 재료(들)를 제2 토출구를 통해 압출하도록 구성된 제2 노즐; 및 시멘트질 및/또는 비-시멘트질 재료(들)를 제3 토출구 또는 선택적인 제4 토출구를 통해 압출하도록 구성된 제3 노즐을 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 방법 양태에서, 선택된 콘크리트 배합물은 예를 들어 타설 바닥의 종방향으로 또는 요구된 바와 같이, 프린팅 벽돌의 주어진 단면에서 균질하게 타설된다. 특히, 본 발명은 다음과 같은 중요한 이점을 제공한다. 최적화된 등급의 콘크리트를 사용하면, 추가 양의 시멘트 및 배합물의 소모를 절감한다. 예를 들어 한정됨이 없이, 더 높은 등급 또는 섬유 보강유형의 콘크리트 배합물을 사용하면, 콘크리트 구조물의 주어진 개별 섹션에 달리 필요한 철근, 로드, 케이블의 제거를 가능하게 한다. 자동화된 슬립폼 장치로부터 건설(프린팅)되는 저렴한, 캡슐화된, 보강된 "벽돌"로 대체된다.
선택 사항으로서, 2개, 3개, 또는 4개의 구획 슬립폼 프린팅 장치(도 32 참조)로서, 벽돌의 2개 내지 4개의 상이한 벽돌 층들(연속적인 섹션들)은 원하는 구조물을 건설하기 위해 서로 계층별 연동 위치된 "벽돌들"로 동시에 타설 캡슐화될 수 있다. 예를 들어, 상이한 프린팅 콘크리트 층(벽돌)은 상이한 공급 호퍼로부터 공급될 수 있고, 통상적으로 모든 호퍼는 동일한 콘크리트 혼합 등급으로 충진된다. 예외적인 경우에, 예를 들어 고성능 프린팅 "벽돌"을 제조하기에 적합한 상이한 콘크리트 등급은 예를 들어, 프린팅 "벽돌" 벽 또는 이의 구조물 층의 상부 또는 바닥 층으로 연동 프린팅된다. 종래기술의 방법에서, 프린팅된 콘크리트 혼합층 각각은 별도로 압축된다.
동시적인 또는 순차적인 선택 사항으로서, 압출 성형된 벽돌들의 슬립폼 프린팅은 각각 별도의 컨테인먼트 슬리브들로 캡슐화된다. (도시되지 않음). 다수(4개)의 (시멘트질 배합) 노즐 공급 포트를 도시하는 도 32를 참조한다. 본 발명의 선택 사항 또는 변형예로서, 동일한 노즐을 사용하여 4개의 별개의 배합물로 4개의 섹션 슬리브를 동시에 프린팅 충진하는 슬립폼 프린팅 노즐 조립체를 포함함으로써, 프린팅된 "벽돌들"로 구성된 벽 섹션을 압출하고, 프린팅된 단열층들의 적층 세트를 포함하는 선택적인 단열재가 슬립폼 프린팅 노즐 조립체에 의해 압출되며, 슬립폼 프린팅 이전에, 벽돌은 압출 프린팅된 벽돌 패키지를 둘러싸는 외부 컨테인먼트 슬리브를 갖는 것을 특징으로 한다.
개시된 보강 컨테인먼트 슬리브를 충진하고 이들의 해당 타설 형상, 체적 및 프린팅 속도를 한정하기 위한 본 발명의 장치 및 방법은 특히 복합적인 곡선 구조물을 건설하는 경우, 종래기술의 복잡한 측정들을 간소화한다.
특정 실시형태에서는, 수평 및 수직 슬립폼 프린팅 위치를 갖는 아날로그 슬립폼 프린팅 시스템을 포함하여, 건설 동안에 평활한 유동 전이 및 조인트를 생성(프린팅)한다.
본 발명의 장치 및 구성 요소는 매우 다양한 사전 엔지니어링된 보강 콘크리트 규격에 합치하도록 건설 프린팅 공정을 정밀하게 제어하며, 예를 들어 "프리-스타일" 보강 콘크리트 구조물들을 시간 및 비용 효율적으로 계층별 건설하고, "벽돌" 구성 요소들을 현장 방치 및 현장-타설 프린팅함으로써, 매우 다양한 엔지니어링 규격을 충족시킨다.
슬립폼 프린터는 종래기술보다 더 평활하고 더 급격한 벽돌 에지 및 더 긴밀한 코너 또는 반경을 슬립폼 프린팅 "타설"하기 위해 좌측으로부터 우측 압출(토출)로 신속하게 변경될 수 있다.
본 발명의 건설 방법은 필요에 따라 건설 공정 동안에 테이퍼진 벽 및/또는 지붕을 프린팅하기 위해 키홈 슬립폼(들)을 조정(테이퍼링)하는 단계를 포함할 수 있다(도시되지 않음).
대체 가능한 슬립폼 벽돌 형틀의 표면 및 하부 표면이 대체로 평탄하거나 키홈을 갖는 것으로 도시되지만, 필요에 따라 다른 윤곽이 사용될 수 있다.
시공 시스템은 조인트를 슬립폼 프린팅하기 위해 사용되는 경우, 특히 대형 콘크리트 블록 또는 래프트, 즉 토대, 벽 등을 건설하는 경우 특히 효율적이며, 예를 들어 토대, 지붕, 벽 등을 건설하는 경우, 매우 다양한 종래기술의 에어 성형(공압식) 구조믈과 호환 가능하다. 이전에는 이용 불가능했던 컨테인먼트 "슬리브"(가요성 성형 폼)의 현장 프린팅 재료와 구조 및 그리드로 인해, 콘크리트 배합물의 수화 열 및 이러한 원인으로 인한 균열이 제어되어 균등하게 방산되도록 돕는다. 이러한 목적으로 사용되는 경우, 외부 "슬리브"는 당업계에서 필요로 하는 응력 저항 기능의 연속성을 유지한다.
몇몇 특정 실시형태에서는, 필요한 경우 반자동화된 방식으로 사용될 수 있는 다양한 건설 기술을 포함함으로써, 매우 다양한 "벽돌" 구성을 타설하는 컨테인먼트 "슬리브" 내로 성형 및 형상화(슬립폼 프린팅)하여, 예를 들어 한정됨이 없이, 최대 약 4 내지 5 피트 길이까지 짧은 폭의 임시 "벽돌" 아치형 구조물 또는 다른 구성, 부벽, 차양, 다양한 돌출부, 계단 등을 현장에서 프린팅하는 매우 다양한 보강 콘크리트 구조물을 건설할 수 있으며, 방법 양태에서, 보강 시멘트질 재료는 필요하다면 종래의 콘크리트 폼 및/또는 주위 벽(들)의 상부에 추가로 프린팅될 수 있다. 종래기술의 콘크리트 압출(프린팅) 기술은 지지되지 않은 돌출부를 건설할 수 없는 한계가 있다. 이는 돌출부(도시되지 않음)를 일시적으로 지지하기 위한 별도의 프린팅된 임시 지지 재료 또는 구조물을 사용하는 본 발명의 보강 콘크리트 슬립폼 프린팅 방법에 의해 극복된다. 나중에, 이러한 임시 지지부는 제거된다. 윈도우 또는 도어 개구부를 건설하기 위해 유사한 구조식 브리징 접근법이 사용될 수 있다. 지붕은 구조물의 상부 벽에 걸쳐서 철근, 로드, 및/또는 케이블과 같은 일련의 인접한 구조식 보강 부재 및 종래의 콘크리트 폼을 포설함으로써 유사하게 건설될 수 있으며, 그 위에 시멘트질 재료(들)가 본 발명의 자동화된 슬립폼 프린팅 장치로부터 프린팅되어 충분한 강도 및 미적 폼을 구조물에 제공할 수 있다.
선택 사항으로서, 착색된(매립된 안료) 콘크리트를 선택적으로 사용하여 발코니, 계단, 벽, 지붕 등(도 8, 도 9, 도 10, 도 11, 도 23 및 도 31 참조)이 슬립폼 프린팅될 수 있으므로, 많은 적용예에서, 페인트를 불필요하게 할 뿐만 아니라, 나중에 보수 페인팅이 가능하고, 착색 콘크리트 등급이 사용될 수 있기 때문에, 부가적으로, 더 큰 강도를 가진 특수 등급의 콘크리트 배합물로부터 대수의 개구부를 갖는 벽들이 프린팅될 수 있으며, 균열을 감소시키거나 없앨 수 있다.
본 발명은 종래기술의 한계, 및 자체-통합 콘크리트와 같은, (제로 슬럼프) 내지 3개의 슬럼프 범위의 작업 가능한 보강 콘크리트의 설계와 관련된 다른 문제를 극복하고, 신축 및 재건 모두를 위해 사용될 수 있다. 다양한 시멘트 또는 플라스틱을 포함하는 임의의 유형의 적절한 재료가 사용될 수 있고, 슬립폼 프린터의 유입구(들)로 전달될 수 있다. 프린팅 재료는 약 0.00 내지 3.00 범위, 바람직하게는 0.00 내지 2.50 범위의 슬럼프로 슬립폼 프린팅되거나 또는 반액체의 낮은-슬럼프(페이스트)로 슬립폼 프린터로 전달될 수 있으며, 매우 다양한 시멘트질 첨가제를 포함하거나 수용할 수 있거나, 또는 압출 직후에 고체로 충분히 양생되도록 혼합 재료(들)를 조절하는 특성을 가질 수 있다.
한가지 선택 사항은 양생 지연제 또는 양생 촉진 첨가제를 사용하여 슬립폼 프린팅된 "벽돌" 층의 원하는 양생 속도 및 시간(들)을 제어하는 것이다. 바람직하게는, 혼합기-압출기 조립체는 예를 들어, 자동화된 슬립폼 프린팅 노즐 헤드 근처에 분말 형태의 콘크리트(또는 다른 시멘트질 재료)를 전달한 다음, 실질적으로 동시에 "벽돌" 재료를 혼합 및 압출함으로써, 더 빠르고 더 짧은 프린팅 경로를 제공하는 솔루션을 제공할 수 있다.
선택 사항으로서, 바람직하게는 슬립폼 프린팅 장치로 콘크리트 페이스트(낮은 슬럼프)가 공급된 다음, 조절 가능한 충분한 진동 및 압력을 성형 공동 내로 공급함으로써, 과잉 물을 제거하고, 필요에 따라 시멘트질 콘크리트의 충분한 성형 및 압축을 달성한다.
고체 골재 또는 큰 입자를 갖는 낮은 슬럼프 페이스트 및 점성 시멘트질 유체는 종래기술의 유체 또는 반-페이스트 전달 장치 및 시스템에서 문제가 되는 것으로 입증되었으며, 흔히 펌프 및 밸브의 오작동 및 막힘을 유발하거나/유발하고 그 안에 함유된 골재를 손상시킨다.
본 발명은 종래기술의 혼합 범위에 비해, 다수의 배합물의 타설 "슬립폼" 프린팅되는, 골재를 포함하는 프린팅 가능한(타설 가능한) 시멘트질 재료 배합물의 온사이트 다양성을 크게 확대시킨다.
슬립폼 장치는 필요에 따라 콘크리트 배합물 및 다른 시멘트질 재료를 동시에 진동 및 가압할 수 있다. 콘크리트 펌프(공급 시스템)는 특정 콘크리트 배합물의 사전 엔지니어링된 압축을 위해 본원에 개시된 바와 같은 슬립폼 프린팅 장치 내에서 충분한 조정 가능한 압력을 제공할 수 있어서, "벽돌" 압축을 향상시키고 양생 공정(양생 시간)을 단축시킬 수 있다.
예를 들어, 콘크리트 배합물(들)의 최적화된 압축 비율을 달성하기 위해 사전 엔지니어링된 진동 비율 및 압력 비율을 제공하는 자동화된 슬립폼 장치 내로 반액체(고점도)의 콘크리트 배합물(페이스트)이 펌핑되는 것이 바람직하다.
선택 사항으로서, 콘크리트 펌프 배합물(공급 시스템)은, 진동 및 압력에 의해 형상화되어 강화되는 사전 엔지니어링된 조건 반응형 수단에 의해 제어된 매우 다양한 보강 시멘트질 재료(콘크리트)의 균일도 및 충분한 압축을 위해, 슬립폼 패스스루 성형 장치 내부에 조정 가능한 진동 비율 및 압력 비율을 제공하며, 선택 사항으로서, 필요에 따라 배합물 특성을 향상시키고 양생 공정(양생 시간)을 단축시키기 위한 진공 펌프를 더 포함할 수 있다.
예시적인 실시형태에서는, 예를 들어 혼합 장비, 펌프 압력, 혼합 온도, 펌핑 거리, 주변 온도 및 습도, 상이한 배합물로부터, 그리고 진동 및 펌핑 비율 또는 속도를 조정하는 경우, 필요에 따라 상이한 외부 슬리브 특성 및 크기를 갖는, 사실상 모든 전달된 시멘트질 "배합물"에서 일반적으로 발생되는 배합물 불일치를 자동으로 보정하는 외부 컨테인먼트 "슬리브" 형태의 방법 및 장치를 포함한다. 부가적으로, 필요에 따라 전달되는 배합물(들) 펌프의 변동 압력 주기 및 가변 속도 제어(들)에 해당한다. 선택 사항으로서, 필요에 따라 또는 진동 및 유체 압력 비율에 의해 형상화되거나 강화된 조건 반응형 수단에 의해 제어된다. 선택 사항으로서 또는 선택적으로, 자동화된 건설 장치를 추가적으로 중단시키는 슬립폼에 위치된 압력 해제 밸브를 포함한다.
본 발명의 자체-공급 슬립폼 장치(기계)는 캡슐화된 긴 "벽돌"을 가급적 신속하게 현장에서 위치 설정하고 슬립폼 시공함으로써, 시멘트질 배합물(들)이 호퍼(들)의 유체 안내 수용 포트(도시되지 않음) 내로 공급되어, 필요에 따라 원활하고 일정한 또는 매우 가변적인 프린팅 속도를 생성한다. 따라서, 작동 비용 및 시간을 줄이면서, 현장에서 우수한 프린팅된 제품을 재작업하여 렌더링할 필요성이 적어진다.
선택 사항으로서 또는 선택적으로, 필요한 경우 2개의 인접한 콘크리트 섹션의 타설 동안에 또는 이전에 분리기가 삽입될 수 있다.
"벽돌" 에지 층이 신속하게 충분히 양생될 수 있는 경우, 그리고 이들의 길이가 충분히 긴 경우, 슬립폼 노즐 조립체가 프린팅 패스의 시작부로 리턴될 수 있어서, 이전 층의 압출이 완료되는 즉시, 이전의 타설 "벽돌" 층의 상부에 "벽돌" 에지의 다음 프린팅 층을 압출시킬 수 있다. "벽돌" 양생이 충분히 빠르면, 슬립폼 프린팅 조립체가 트래버스 리턴 동안에 재료의 이의 다음 "벽돌" 층을 압출하도록 선택적으로 지향될 수 있다. 또한, 필요에 따라 트래버스 사이에 충분한 양생 시간을 포함하는 다른 선택적인 건설 시퀀스가 후속될 수 있다. 이러한 공정 시스템은 "벽돌" 벽 및/또는 지붕의 높이가 원하는 레벨에 도달할 때까지 반복될 수 있다. 도 39는 다수의 프린팅 층을 갖는 슬립폼 벽(들)을 도시한다.
배합물 공급 호스/노즐
도 32는 필요에 따라 크기 조정될 수 있는 4개의 노즐을 포함하는 슬립폼 압출 노즐 조립체의 실시형태를 도시한다.
슬립폼 프린터 노즐 조립체가 4개의 입력 노즐(3개가 도시됨)을 선택적으로 갖지만, 예를 들어 필요에 따라 1개, 2개, 3개, 4개(도시되지 않음) 이상의 입력 노즐을 갖는, 적용예에 따른 상이한 수의 노즐이 사용될 수 있음을 이해해야 한다.
슬립폼 프린팅 보강된 "슬리브" 표면 재료는 슬립폼 프린팅 노즐에서 가압, 진동, 성형, 캡슐화, 위치 설정 및 압출 성형됨에 따라, 타설 벽돌 재료(들)의 외부 표면을 평활하게 한다.
슬립폼 노즐 조립체의 다른 실시형태에서는 가변 폭 노즐을 갖는다. 예를 들어, 이러한 방식으로 프린팅함으로써, 슬립폼 외부 입력 노즐(들) 및 내부 입력 노즐(들)로 전달되는 건설 배합물 재료의 유형은 필요에 따라 또는 중앙 입력 노즐로 전달되는 배합물 재료와 상이할 수 있다.
본 발명은 바람직하게는 본원에 개시된 바와 같은 사전 엔지니어링된 이격된 진동 발생 장치(도시되지 않음)를 갖는, 예를 들어 신속하고 용이하게 접근 가능 및/또는 대체 가능한 외부의 착탈식으로 부착된 호스 및/또는 튜브(도시되지 않음)를 구비하는 매우 다양한 온사이트 작동식 자동화된 시멘트질 배합물 전달 시스템 특성을 포함한다.
도 32는 벽 및/또는 지붕 등을 프린팅하는데 사용되는 슬립폼 프린팅 노즐 조립체의 실시형태를 도시한다.
도 32에 도시된 바와 같이, 프린팅 노즐 조립체는 대체로 수평 방향으로 위치되면서 보강 콘크리트 재료의 층을 압출한다.
도 32에 도시된 바와 같이, 캡슐화된 "벽돌" 벽의 제1 층은 슬립폼 프린팅 노즐 조립체를 수평 방향으로 이동시키고 배합물 재료를 외부 노즐 및 내부 노즐을 통해 펌핑함으로써 압출될 수 있다. 예를 들어, 이러한 패스 동안, 필요에 따라 배합물 재료가 중앙 노즐로부터 압출되지 않을 수 있다. 이러한 방법 및 장치는 한정됨이 없이, 토대, 상자형 대들보, 중공 벽돌, 파이프, 홈통 등과 같은 중공 벽을 타설하는데 이용될 수 있음을 유의한다.
도 32는 프린팅된 "벽돌" 벽을 슬립폼 시공하는데 사용되는 슬립폼 프린팅 압출 노즐의 일 실시형태를 도시한다. 이러한 실시형태는 각각의 압출 성형된 "벽돌" 층의 시작부 및 종료부가 필요한 경우 급격한 수직 표면과 합치 및 형상화될 수 있게 한다.
선택 사항으로서 또는 선택적으로, 노즐 조립체는 외부 노즐 및 내부 노즐(도시되지 않음)에 대해 중앙 슬립폼 프린팅 노즐 조립체의 위치 및 높이를 선택적으로 제어할 수 있는 서보(모터)를 제공한다. 이는 볼 스크류(도시되지 않음)가 회전되게 하여 중앙 슬립폼(도시되지 않음)의 고도의 해당 변화를 유발하게 하는 벨트 구동을 포함할 수 있다.
본 발명의 선택 사항 또는 변형예로서, 슬립폼 노즐은 단열층(도시되지 않음)을 압출하는데 사용될 수 있다. 이러한 실시형태에서, 용융 플라스틱이 프린팅 노즐을 통해 토출되도록 단열재가 전열식 튜브를 통해 선택적으로 공급될 수 있다. 선택적으로, 압축 공기 또는 다른 가스가 혼합될 수도 있어서 단열재/발포체의 섹션이 위치되게 할 수 있다. 이러한 선택적인 층들 중 하나 이상은 단열재로서 작용할 수 있다. 필요에 따라 다른 유형의 단열재 또는 다른 재료가 사용될 수 있다.
본 발명의 장치는 용이한 세척 및 탈거 또는 교체를 위해, 바람직하게는 다양한 신속 연결 및 연결 해제 피처들을 갖는 배합물(들) 이송 튜브(들), 호스(들)를 (변경하기) 위한 신속한 접근을 제공한다. 튜브 공급 시스템은 자동화된 슬립폼 프린터(도시되지 않음)로 공급되는 전달되는 상이한 배합물들로 신속하게 전환하도록 회전될 수 있다. 착탈식 신속한 변경 내부 호스 "튜브"는 다양한 시멘트질 재료를 자동화된 프리-슬-폼 및/또는 슬립폼 프린터로 필요에 따라 펌핑하기 위한, 작동 시간, 비용 및 대체 가능한 전달 튜브를 감소시키도록 용이하게 회전된다.
자동화된 능동 또는 수동 모듈형 관절형 아암(들)에 의한 독립적인 경로 지정 접근법을 통한 배합물 재료 전달 튜브의 호스(들)(도시되지 않음). 이러한 혁신적인 보강 콘크리트 시공 시스템의 장점은 바람직하게는 제안된 구조물(또는 룸) 내에서 작동(건설)함으로써 그리고 그 내에 위치됨으로써 도출되며, 특정 실시형태에서는 더 짧은 및/또는 더 큰 직경의 호스를 사용할 가능성 및 호스 길이(및 더 짧은 아암)가 감소되고, 이는 (큰 굴곡 반경 및 큰 직경 때문에) 종래의 케이블 캐리어를 통해 경로 지정하는데 문제가 되었다.
다른 특정 실시형태에서, 각각의 외부 호스 또는 튜브(들)는 4개의 내부 호스 또는 튜브를 포함할 수 있어서, 유사한 또는 상이한 유형의 재료(배합물)가 슬립폼 프린팅 토출구로 전달될 수 있게 한다.
도 22는 자유 폭 또는 지지되지 않은(지지대가 없는) 지붕 또는 구조물을 건설하는데 사용되는 배향 제어 기구를 갖는 슬립폼 프린터 노즐 조립체를 도시한다.
도 27은 슬립폼 프린팅 노즐 조립체가 건설 작업 동안 포설된 철근, 케이블 및/또는 로드 부재와 충돌하지 않도록 보장하는 프린팅 벽돌의 (타설) 수용 홈 또는 수용 채널을 도시한다. 슬립폼 조립체의 다른 실시형태는, 바람직하게는 사전 엔지니어링된 응력 구역에서, 다양한 보강 부재들에 대한 용이한 정밀 위치 설정 및 고정을 정밀하게 수용하는, 매우 다양한 철근, 로드, 및/또는 케이블을 정밀하게 위치 설정하기 위한 수용 채널 또는 홈을 갖는 "벽돌"을 프린팅하는 것을 더 포함한다.
본 발명의 추가적인 실시형태에서는, 제어 가능한 전방 및 후방 게이트(들)를 포함하는 슬립폼 프린팅 노즐 조립체를 포함한다. 프린팅 노즐 조립체는 제어 가능한 전방 게이트(들) 및 제어 가능한 후방 게이트(들)를 포함한다. 제어 가능한 게이트(들)는 신속한 커플링을 사용하여 서보(모터)와 같은 게이트 제어기에 의해 제어될 수 있다. 유사하게, 제어 가능한 게이트(들)는 서보(모터)와 같은 게이팅 제어 기구(들) 및 필요에 따라 연관된 수동 및 자동 제어 기구에 의해 제어될 수 있다.
몇몇 특정 실시형태에서는, 적용예에 따라, 슬립폼 프린터(들)의 위치 및 높이를 제어하기 위해 서보(모터)가 사용될 수 있는 것을 포함한다. 서보(모터)는 슬립폼 프린팅 노즐에 대한 배합물 재료(들)의 압력 및 유량을 조절하는데 사용되는 슬립폼 프린터의 내부 게이트(들) 또는 밸브(들)(도시되지 않음)를 제어하기 위해 사용될 수 있다. 유사하게, 서보(모터)는 슬립폼 프린팅 노즐에 대한 매우 다양한 배합물 재료들의 압력 및 유량을 조절하는데 사용되는 슬립폼 프린터의 내부 게이트 밸브(들)(도시되지 않음)를 제어하기 위해 사용될 수 있다. 또한, 슬립폼 프린터의 중앙 노즐에 대한 배합물 재료의 유동은 필요에 따라 유사한 또는 상이한 방식으로 조절될 수 있다. 작은 반경을 갖는 곡선형 벽을 슬립폼 프린팅하는 경우, 슬립폼 프린터의 외부 및 내부 패스스루 공급 토출구에 대해 에지 "벽돌" 배합물 재료 전달 비율이 상이할 수 있다. 이는 서보(모터)의 적절한 조정 가능한 설정에 의해 달성될 수 있다. 선택 사항으로서, 조정 가능한 조절 밸브(들)(도시되지 않음)는 필요에 따라 슬립폼 프린팅 노즐로부터 멀리 떨어져 있거나 또는 이에 착탈식으로 부착될 수 있다. 슬립폼 조절 게이트 밸브(들)는 슬립폼 프린팅 속도를 제어 가능하게 조정하고, 유동을 완전히 차단하는 것을 포함하여, 배합물 유동의 압력 및 체적을 조정하도록 구성될 수 있다.
임의의 각도에서의 슬립폼 프린팅
선택 사항으로서, 슬립폼 프린팅 노즐 조립체는 필요에 따라 사실상 임의의 각도 또는 방향으로 기울어지도록 슬립폼 프린팅 헤드를 제어할 수 있는 배향 제어 기구를 선택적으로 포함할 수 있다. 선택 사항으로서, 1개, 2개 또는 3개의 자유도로 슬립폼 프린팅 헤드를 배향시킬 수 있는 모니터링 및 피드백 제어 기구(들)를 포함하는 임의의 유형의 제어 기구가 사용될 수 있다. 슬립폼 프린터의 노즐 조립체와 관련하여, 슬립폼 프린터 헤드가 3차원으로 배향될 수 있도록 하는 배향 제어 기구가 선택될 수 있다. 슬립폼 프린터의 배향 제어 기구(들)는 별도의 배향 축을 선택적으로 각각 제어하는 조정 가능한 로크 및/또는 서보(모터)를 갖는 자동 및/또는 수동 조정(들)을 포함할 수 있다. 물론, 필요에 따라 이러한 서보(모터)의 운동을 필요한 프린팅 속도 및 이동(들)으로 병진 이동시키기 위한 적절한 내부 구조물이 포함될 수 있다.
본 발명의 슬립폼 성형 및 프린팅 장치는 예를 들어 한정됨이 없이, 스퀸칭(머드 벽돌) 구조물을 모방하거나 복제하는 것과 같은, 매우 다양한 벽돌 디자인 및 구성을 벽돌 슬립폼 프린팅하는 것을 포함한다. 도 14, 도 15, 도 16, 도 17, 도 18, 도 19, 도 20 및 도 21을 참조한다.
다른 특정 실시형태에서는, 지지 구조물의 배향, 지붕의 피치를 포함하거나/포함하고, 일시적인 지지 구조물을 사용하여, 선택된 슬럼프 범위 및 바람직한 컨테인먼트 슬리브에 따라, 수직 또는 수평 위치로, 또는 임의의 조합으로 또는 그 안의 파생물로 벽돌의 컨테인먼트 "슬리브"의 장치의 메시 또는 리브가 슬립폼 프린팅되어 포설(타설)될 수 있는 것을 포함한다.
자동화된 시공 시스템
예시적인 실시형태에서, 본 발명은 바람직하게는 다목적 리버스 건설 기술(들)을 포함함으로써, 보강 콘크리트 벽돌 프린팅 구조물의 더 단축되고, 더 신속하며, 정밀한 온사이트 건설을 가능하게 하며, 바람직하게는 내부(룸 또는 구조물)로부터 외부로 위치 설정하여 슬립폼 프린팅하고, 궂은 날씨에 건설할 때 특히 유용하고 유리하여, 온사이트 건설 도구, 자재를 손상 또는 파괴할 위험을 감소시키고 도난을 방지한다. 본 발명의 보강 콘크리트 시공 시스템은 몇몇 장점을 가지며, 가장 현저하게는, 보다 효율적인 리버스 건설 방법 및 장치를 사용하여 배합물 소스로부터의 더 짧은 전달 경로를 갖고 증가된 강성도를 가짐으로써, 종래기술의 프린팅 시스템을 사용하여 달성하기가 어렵거나 불가능한 더 짧은 전달 거리를 가지며, 배합물의 신속한 변경, 및 더 복합적인 형상의 기하학적 구조의 건설을 더 포함하여, 더 많은 각도들로 프린팅할 수 있다.
구조적으로 보강된 다양한 구성 요소들의 슬립폼 프린팅을 더 포함하여, 이전에 이용 불가능했던 고속 압출 프린팅 및 타설 공정, 또는 배합물 재료, 방법 및 프린팅 선택 사항의 더 폭넓은 선택을 가능하게 하기 위한 임의의 조합을 보강 콘크리트 시공 산업에서 사용할 수 있기 때문에, 본 발명의 장점이 중요하다.
본 발명은 추가로 장점을 가지며, 예를 들어 한정됨이 없이, 추가적인 장점으로서, 완전히 조정 가능한 가역적 및 가변적 슬립폼 프린팅 속도를 현장에서 제공하고, 더 작은 중량 및 크기를 갖는 더 작고 더 간단한 조립체를 현장에 구비하며, 재구성 가능한 자동화된 시공 시스템의 많은 가능한 구성예 중 일부로서, 비용이 적게 드는 대체 가능한 또는 재구성 가능한 부품과 구성 요소, 및 선택적인 버전에서, 바람직하게는 경량 재료로 제조되고 필요에 따라 크기 조정되는 다목적 로봇 시스템을 부가적으로 구비한다.
본 발명의 자동화된 시공 시스템 중 2개는 소형이고, 소형 트럭으로 용이하게 운반된다.
자동화된 지지 작동 플랫폼 및/또는 페데스탈을 제외하고, 바람직하게는 가장 무거운 구성요소/부품 중량이 약 70 파운드 미만이므로 조립이 용이하고, 30분 이내로 신속하게 현장에서 용이하게 조립 또는 해체하기 위한 보조 수단을 구비한다.
선택 사항으로서 또는 선택적으로, 본 발명의 보강 콘크리트 시공 장치의 대부분의 모델 또는 변형예는 용이한 운반 및 조립을 위해 자체적으로 폴딩되고 자체적으로 접힌다(도 45 및 도 46 참조).
자동화된 슬립폼 시스템은 표준 시멘트 건설 기계 및 배합물 전달 구성 요소를 주로 사용한다(도 8 및 도 22 참조).
자동화된 보강 콘크리트 시공 시스템의 속도는 다른 중요한 이점이며, 건설 공정(속도)은 조작자의 숙련도에 따라 향상된다.
슬립폼 프린팅 장치(기계)는 필요에 따라 프린팅 시스템의 작동 속도를 변경하기 위한 가변 속도 구동 제어 시스템을 갖는 것이 바람직하다.
본 발명은 작동하기에 보다 편리하며, 슬립폼 프린팅 공정(타설) 동안 임의의 시간에 콘크리트 시공을 중단하거나 개시할 수 있으므로, 시간 및 노동력을 감소시킬 수 있고, 슬립폼 프린팅 공정을 조절하기 위한 더 간단한 방법을 갖는 동일한 건설 환경에서 동시에 또는 순차적으로 다수의 슬립폼 프린팅 시공 시스템을 선택적으로 작동시킬 수 있어서, 인건비를 추가로 감소시킬 수 있다. 이러한 간단한 시간-절감 콘크리트 시공 도구는 고도로 숙련된 노동력을 필요로 하지 않는다. 고속의 건설 및 더 낮은 숙련 요건은 시간 및 인건비를 감소시킨다.
예시적인 실시형태에서는, 기계식 또는 다목적 로봇 시스템(들)의 임의의 적절한 형태가 본 발명에 의해 포함될 수 있는 것을 포함한다. 도 8, 도 22, 도 29, 도 30, 도 45, 도 46, 도 47 및 도 48을 참조한다.
본 발명은 매우 다양한 기계식 및 로봇식 설계, 변형예 및 시스템이 본 발명의 범위 내에서 사용될 수 있는 것을 포함한다(도 30 참조).
자동화된 시공 시스템 및 부속 도구는 낮은 제조 비용 및 긴 서비스 수명 주기를 가지며, 임의의 상당한 유지 보수나 수리 없이 현장에서 수백개의 구조물을 건설하는데 유용하다. 본 발명은 몇몇 종류의 지지 및 작동 플랫폼, 페데스탈, 또는 필요에 따라 크기 조정되는 베이스를 포함한다. 도 45, 도 49 및 도 50을 참조한다.
자동화된 시공 시스템들 중 일부는 개별 프린팅 시스템에 따라, 선택적인 조정 가능한 카운터 중량 또는 카운터 밸런스 장치를 사용할 수 있다. 모터 위치가 카운터 밸런스 시스템(도시되지 않음)에 기여할 수 있다는 점을 유의한다.
또한, 본 발명의 자동화된 시공 시스템은 다양한 다목적 지지 및 작동 페데스탈, 플랫폼, 및 베이스 및 조정 가능한 구성 요소들을 포함하며, 예를 들어 한정됨이 없이, GPS 위치 장치, 필요에 따라 다양한 장착 고정물을 포함하고, 부착 수단 피벗을 구비하거나 피벗 작동 수단, 접이식 및 탈착식 위치 조정 수단, 예를 들어, 필요에 따라 상이한 각도 및 고도로 프린팅하도록 선택적으로 조정될 수 있는 레벨링을 포함한다.
본 발명의 건설 장치 및 방법은, 특히 복합적인 소규모 작업장에 대해, 새로운 기술을 사용하여, 예를 들어, 다른 통상적인 온사이트 물체를 포함하여 나무, 표석, 전력선 주위에서 슬립폼 프린팅하는 경우, 한정된 공간(장소)에서의 보강 콘크리트 구조물의 건설을 포함한다. 이는 본 발명의 목적이다.
다른 특정 실시형태에서는, 거리 및 전달 경로를 단축시키는 동시에 모션을 최소화함으로써, 시간 및 인건비를 크게 감소시켜서, 예를 들어 적절한 모션 제어기의 제어 하에 정밀한 대규모 3차원 이동을 갖는, 본 발명의 콘크리트 시공 방법 및 장치를 포함한다.
예를 들어, 2개의 선형 작동기가 동시에 활성화될 때 기계식 아암(들)의 링크에 곡선 궤적을 부여할 수 있다.
착탈식으로 부착된 슬립폼 프린팅 장치를 갖는 다목적 자동화된 시공 시스템을 이러한 방식으로 순환시킴으로써, 구조물의 토대 및 벽은, 슬립폼 성형된 수용 홈 또는 채널 내에 정밀하게 포설되고 위치 설정되는 구조식 보강, 및 견고하게 부착되는 이들의 결합부를 갖고, 정확하고 정밀하게 한정된 구조식 결합부를 갖는, 공장 환경에서 또는 건설 현장에 대한 전체 건축 스케일의 3차원 공간에서 신속하게 슬립폼 프린팅(조립)된다.
자동화된 시공 시스템 "벽돌" 프린터는 기존의 3축 시스템에 결속되지 않고, 몇몇 회전식 지지 및 작동 베이스 또는 페데스탈을 선택적으로 구비하며, 모든 방향으로 회전 및 선회하는 기계식 크레인형 아암을 갖고, 건설 현장에서 수동 조립이 필요한 개별 벽을 제조하는 대신에 내부로부터 전체 벽돌 구조물을 프린팅하여, 이동식 및/또는 온사이트 3D 건설 프린팅을 위한 훨씬 더 경제적인 접근법을 제공하고, 미래의 세계적인 주택 수요를 감당하기 위한 실행 가능한 경제적인 방식을 제시한다(도 22 참조).
조정 가능한 슬립폼 위치 설정 및 프린팅 시스템은 바람직하게는 자동화된 아암에 착탈식으로 부착되며, 슬립폼 "프린팅"을 위해, 특히, 본원에 개시된 바와 같은 매우 다양한 슬립폼 프린팅 장치(들)를 안내하기 위한 곡선 기하학적 구조, 및 작은 반경(더 긴밀한 곡선), 원, 만곡, 계란형, 난형 타원형을 슬립폼 프린팅하기 위해, 좌측편으로부터 우측편으로 프린팅하는 방식으로 슬립폼 프린팅으로부터 신속하게 변경될 수 있다.
본 발명의 방법 및 장치는 종래기술의 슬립폼 프린팅 기능을 크게 향상시킨다.
선택 사항으로서 또는 선택적으로, 자동화된 시공 시스템은 필요에 따라, 자동화된 시공 시스템을 3차원 공간에 정확히 위치시키도록 고정식 및 이동식 사분면을 실시간으로 정확하게 위치시키기 위한 음향 항법 시스템을 사용할 수 있다.
본 발명의 대안으로서 또는 선택 사항으로서, 시공 시스템 장치가 간소화됨으로써(도시되지 않음), 동력 공급 및/또는 수동식으로 작동 및/또는 기계식으로 작동 및/또는 공압식으로 동력 공급, 또는 필요에 따라 보조되고, 예를 들어, 수동식으로 손으로 크랭크된 장치에 의해, 예를 들어, 조작자가 스티어링 휠을 회전시킴으로써 작동된다.
필요한 운동을 촉진시키기 위해 수동으로 작동되는(핸드 크랭크) 시공 시스템(도시되지 않음)의 비-제한적인 실시예로서, 예를 들어, 기계식 시스템 아암(들)을 회전 및 상승시킨다.
선택 사항으로서, 간소화된 시공 시스템의 구성 요소(도시되지 않음)는 손 또는 케이블형 리프팅 위치 설정 수단과 맞물리는 수단을 구비하여 사용할 수 있다.
많은 가능한 시공 시스템 장치(도시되지 않음) 중 하나의 일 실시예로서, 예를 들어 풀리 및 캠을 구비하거나 사용하여, 수동식으로 작동 및/또는 기계식으로 작동, 및/또는 공압식으로 보조될 수 있으며, 주요 구성 요소 또는 조립체를 위한 리프팅 또는 핸들링 수단을 갖는 다양한 조정 가능한 체결 장치와 추가로 조립될 수 있다.
예시적인 실시형태에서는, 도 45에 도시된 바와 같이, 확장형 기계식 아암을 구비한 건설 장치의 많은 가능한 간소화된 버전 중 하나는 건설 장치를 중립화 및/또는 반전시키기 위한 제어 스위치 또는 버튼이 있는 "일방향" 라체팅(ratcheting) 시스템을 선택적으로 사용할 수 있으며, 신속한 온사이트 조정 및/또는 재-위치 설정 및/또는 변경 및/또는 제거를 위한 중립 "설정" 위치, 중립 위치 또는 스위치를 선택적으로 사용할 수 있다.
본 발명의 방법 및 장치의 대안 또는 변형예로서, 작업자에게 인체 공학적 "촉감"을 부여하도록 설계될 수 있고, 휴먼 인터페이스 특성을 향상시킴으로써, 작동 프린팅 공정을 잠재적으로 향상시킨다.
자동화된 시공 시스템은 단일 조작자에 의해, 또는 선택적으로 한 쌍의 조작자에 의해, 및 선택적으로 조작자 없이(완전 자동화된 컴퓨터 제어식 로봇 시공 시스템) 현장에서 작동되는 것이 바람직하다.
본 발명의 건설 방법 및 장치는 개조, 재정비, 수리, 매우 다양한 기존 구조물 등의 내진 업그레이드 등과 같은 매우 다양한 콘크리트 시공 작업에 대한 적은 숙련된 노동력을 위해 간소화 및/또는 설계될 수 있다. 다른 특정 실시형태에서는, 본 발명의 방법(들) 및 장치(들)가 이전에는 이용 불가능했던 고유한 특징 및 설계를 제공하고, 숙련 및 훈련 시간을 최소화하며, 작동 특성을 향상시키고, 많은 통상적인 종래기술의 온사이트 건설 오류를 감소시키거나 잠재적으로 제거하는 것을 포함한다.
본 발명의 (아날로그) 가이드 아암은 이러한 사소한 오류를 현장에서 보정하도록 신속하게 조정될 수 있고, 필요한 수정 및 조정을 수행함으로써, 예를 들어 필요에 따라 건설 공정 동안에 건설 중단된 지점으로 복귀시킨다.
선택 사항으로서, 본 발명은 자동화된 작동 구성 요소가 선택적으로 개인용 보안 장치를 더 구비할 수 있어서, 지정된 사용자만이 본 발명의 자동화된 시공 시스템을 조립 및/또는 작동시킬 수 있는 것을 포함한다.
본 발명의 선택 사항 또는 변형예로서, 보강 콘크리트 시공은 본원에 개시된 바와 같은 다양한 지지 및 작동 페데스탈 또는 플랫폼 상에 착탈식으로 부착될 수 있는 다목적 로봇 조작기를 구비하고, 예를 들어 가이드 레일 시스템 상에서 이동하는 가이드 레일의 온사이트 조립체를 구비한다. 콘크리트 시공 도구의 착탈식으로 부착된 조작기(들)는 필요에 따라 보강, 배관, 전기, 또는 다른 모듈을 포설하기 위해 사용될 수 있다.
보강 콘크리트 시공 시스템은, 가이드 레일 장치의 방향으로 X축에 의해 한정된 3차원 공간(체적)에서 유체 슬립폼 프린팅 전달 조립체를 정확하게 이동시키기 위한 요소 및 기계식 운동 및 포설된 이송 기구로 구성된다.
선택 사항으로서, 자동화된 기계식 아암 "조인트"는 필요에 따라 0도 내지 180도 및/또는 360도 이상으로 조정되거나 이동될 수 있다. 기계식 아암 엘보우 아암 조인트는 0도 내지 180도 범위로 또는 그 안의 임의의 파생물로 재포설(이동)되거나 조정될 수 있다는 점을 유의한다.
본 발명의 자동화된 시공 시스템은 프린팅 건설 공정 동안 임의의 지점에서 매우 다양한 구조식 및 비-구조식(장식용) 건축 구성 요소를 정확하게 포설 및 위치시키는데 사용될 수 있다.
다른 예시적인 실시형태에서는, 예를 들어 공장 환경에서 오프사이트에서 제조되는 것과 같이 사전-제조된 보강 콘크리트 섹션을 슬립폼 프린팅하는 것을 포함하며, 이는 후속적으로 운반되어 최종 구조물로 현장에서 조립된다.
가이드 휠 시스템
선택 사항으로서 또는 선택적으로, 본 발명은, 이전에 프린팅된 벽돌 층 또는 층들과 긴밀하게 접촉하는 착탈식으로 부착된 지지 및 가이딩 휠(도시되지 않음)을 사용하는 슬립폼 프린팅 지지 및 가이딩 시스템을 포함하는 연장된 슬립폼 프린팅 장치를 정확하게 안내하기 위한 다양한 건설 작업을 위해, 적용예에 따른 필요에 따라 크기 조정된 슬립폼 지지 가이딩 휠 시스템을 자동화된 시공 시스템이 포함하는 것을 포함할 수 있다. 하나 이상의 부속 부재는 슬립폼 가이드 장치의 프레임 또는 구조물을 따라 지점들로부터 연장될 수 있다. 바람직하게는, 슬립폼 프레임 또는 구조물은 이에 착탈식으로 부착된 선택적인 지지 및 가이딩 휠(들) 시스템을 가질 수 있다. 선택적인 가이드 휠 시스템(도시되지 않음)은 휠이 이전에 프린팅된 "벽돌" 표면(들)과 긴밀하게 접촉되는 경우, 선택 사항으로서, 필요한 경우, 1개 내지 3개의 이전에 프린팅된 벽돌 층과 접촉되는 경우, 자동화된 연장되는 기계식 및/또는 로봇 아암의 프린팅 헤드의 3차원 정확도를 향상시킨다. 선택적으로, 적응형 위치 설정 시스템은 작은 치수 오차를 보정하기 위해, 슬립폼 프린팅 프레임 또는 하우징에 착탈식으로 부착될 수 있어서, 슬립폼(들) 주위의 모든 가이드 휠이 제안된 프린팅 구조물과 접촉된 상태로 유지된다.
다른 특정 실시형태에서는 지지 및 가이딩 휠 시스템을 사용하는 건설 방법 및 장치를 포함하고, 지지 및 가이딩 휠 시스템은, 추가적인 선택 사항으로서, 슬립폼 프린팅 장치에 착탈식으로 부착되거나 고정될 수 있으며, 선택 사항으로서, 슬립폼 프린팅 장치를 위한 위치 설정 및 가이딩 장치를 제공하는 수 또는 암 가이딩 홈을 사용할 수 있고, 예를 들어, 돌출된 수 연동 시스템의 어느 한 측면과 맞물리는 2개 이상의 휠을 구비하거나, 또는 슬립폼 프린팅 장치의 후방에서 하나의 조정 가능한 프린터 가이딩 휠 및/또는 전방에서 하나의 조정 가능한 프린터 가이딩 휠을 갖는 암 연동 홈 내에 위치된 추적 휠(들)을 사용하며, 전방 위치가 바람직하다. 프린팅된 "벽돌"의 수 또는 암 연동 키홈은 향상된 가이드 휠 방향 유도 및 안정성을 갖기 위해 향상된 가이드 휠 수용 채널 또는 홈을 제공한다는 점을 유의한다.
선택 사항으로서, 슬립폼 휠 가이딩 장치(도시되지 않음)는 조정 가능한 및/또는 신축형 서스펜션 시스템을 사용할 수 있다.
가요성 폴리우레탄 휠이 바람직하다.
아마트론(Armatron) 지지 휠
선택사항으로서 또는 임의선택적으로, 직경이 약 50 피트를 초과하는 개방된 지간을 갖는 보강 콘크리트 구조물을 건축할 때, 로봇식 지지 "아암" 시스템이 바람직하게 채용되며, 시공 시스템(미도시)의 엔드 이펙터에 제거 가능하게 부착될 수 있는 3차원 전체 건축 스케일의 조정 시스템을 가는 자기-조정 지지 및 가이딩 휠(들) 장치를 갖는 것이 바람직하다.
가이딩 휠(들)을 갖는 선택적인 지지 아암은 구성에 따라 직경이 약 110 피트까지의 자동화된 슬립폼 프린팅 시스템을 지지하는 데 사용될 수 있다.
슬립폼 "벽돌"에 한정되지는 않지만 이와 같은 부착물(들) 및 엔드 이펙터를 전달하도록 조작될 수 있는, 정확한 3차원 위치(들)에 대한 슬립폼 프린팅 장치는, 다중-병렬 슬립폼 프린터를 동시에 채용할 때 "벽돌"을 동시에 슬립폼 프린팅한다. 현장에서 직경이 약 45 내지 50 피트 초과의 슬립폼 프린팅 구조물이 지지 및 휠 가이딩 장치를 필요로 할 때 유의한다.
선택사항으로서 장착된 조정 가능한 자동화된 지지 휠 또는 휠 시스템(미도시)은 새롭게 프린팅된 "벽돌" 섹션 또는 층을 방해하지 않으면서 가이딩 이동이 전체 슬립폼 프린팅 머신을 독립적으로 가이딩하는 것을 허용한다. 가요성 폴리우레탄 휠이 바람직하다.
가이드 레일 시스템
자동화된 운반 트레인이 자동화된 운반 트레인 상에 측판과 마찰 접촉하기 위해 가이드 레일 트랙 시스템을 따라 위치된 구동 스테이션에 의해 구동된다. 조절 가능한 구동 속도는 자동화된 로봇식 운반 트레인의 존재를 정확하게 확인하기 위해 휠과 측판의 위치를 감지하는 각 구동 스테이션에 위치된 센서에 응답하여 제어된다. 앞선 로봇식 차량이 제2 구동 스테이션으로부터 사전 선택된 거리 내에 있을 때, 개시 커맨드가 다목적 로봇 시스템에 대한 운영 플랫폼을 갖는 로봇식 구동 트레인을 구동하는 구동 스테이션으로부터 하류의 제2 구동 스테이션으로 송신된다. 트레인을 접수한 후, 제2 구동 스테이션, 제2 구동 스테이션은 다목적 로봇 시스템의 작동 플랫폼을 정지시키기 위해 구동 스테이션의 감속을 위해 제1 구동 스테이션으로 커맨드를 송신한다.
종래 기술의 운반 시스템은 운반되는 재료의 중량-거리 당 에너지 효율적이지 않고, 또한 제한된 언덕 등반 능력을 가지며, 조작자 실수의 가능성으로 인해 위험하다.
운전자는 회전 구동 타이어가 현장에 고정형으로 설치된 가이드 레일과 접촉하도록 충분한 무게를 가질 필요가 있다.
본 발명은 종래의 운반 시스템에 비해 이점을 갖는 고정형 마찰 구동 타이어를 채용하는 자동화된 작동 차량을 이동시키는 방법을 포함한다.
본 발명은 종래의 재료 운반 시스템에 대한 혁신적인 대안을 제공하고, 단일 또는 일련의 접속된 차량을 이용하여 본 발명의 자동화된 슬립폼 프린팅 시스템 및 연관된 건축 장비 및 재료의 운반을 제공하는 경량의 자동화된 가이드 레일 구축 플랫폼 및 시스템을 포함한다.
본 발명의 특정 실시예에서, 본원에서 예시의 방식으로 자동화된 운반 시스템을 사용하여, 구동 스테이션을 동기화하기 위해 트레인 속도 및 위치 결정 데이터 모두를 동시에 통신하는 하나의 구동 스테이션의 능력을 제공하는 인터-드라이브 스테이션 통신을 통해 향상된 제어를 제공한다. 고속의 정확한 통신 네트워크가 바람직하게 채용되며, 이는 로딩 사이트로부터 슬립폼 프린팅 구축 사이트로, 그리고 정지하지 않고 다시 재료(들) 로딩 포인트로의 루프에서 경량의 레일 트랙 장치를 따라 이동할 수 있다.
본 발명의 방법 양태는 가이드 레일 트랙 시스템을 따라 진행하는 운반 트레인 시스템에 제거 가능하게 부착된 자동화된 시공 시스템의 이동을 제어하는 단계를 포함할 수 있으며, 여기서 운반 트레인 및 작동 시스템은 가이드 레일 트랙 장치를 따라 바람직하게 위치된 복수의 구동 스테이션에 의해 구동된다.
도 8 및 도 38은 본 발명의 제어 시스템으로 작동 가능한 가이드 레일(트랙) 구성을 나타낸다. 하나의 구동 스테이션에서 다른 구동 스테이션으로의 전이는 동기화되는 것이 바람직하다.
도 8을 참조하여 예시의 방식으로 나타낸 바와 같이, 원하는 속도는 로드 속도, 진행 프린팅 속도, 고정된 프린팅 속도 또는 지속 시간일 수 있거나, 적용 가능한 구동 스테이션에서의 구동 타이어의 다양한 조정 가능한 속도를 갖는 자동화된 운반 트레인 프린팅 장치의 온사이트 위치에 대한 언로드 속도는 적절하게 자동화된 운반 트레인이 로드되는 초기 속도, 온사이트 프린팅을 위해 로딩된 자동화된 운반 트레인의 하류로의 이동을 위한 다음 속도로의 가속, 그 프린팅 건축을 위한 다음 속도로의 로딩된 자동화된 운반 트레인의 감속, 언로딩된 트레인의 다음 속도로의 가속, 및 자동화된 시공 시스템의 운반 트레인을 다시 로딩하기 위해 초기 속도로의 자동화된 시공 시스템 운반 트레인의 감속을 포함할 수 있다.
자동화된 운반 트레인 시스템은 필요한 만큼 단순히 더 많은 중간 차량 및 더 많은 구동 스테이션을 추가함으로써 만들어질 수 있다. 자동화된 시공 시스템의 운반 트레인은 항상 제어를 유지하기 위해 구동 스테이션과 접촉할 것이다.
자동화된 시공 시스템의 로딩 및 언로딩과 관련한 예로서, 로딩되기 전에, 자동화된 시공 시스템의 운반 트레인은 프린팅 속도로 감속해야 한다. 자동화된 운반 트레인이 감속을 시작하는 지점은 구동 중량, 크기 및 제동 능력을 고려하여 경험적으로 결정된다. 건축 프린팅의 완료된 후에, 자동화된 운반 트레인의 마지막 차량이 로딩되고 다음 구동 스테이션으로 진행될 때, 자동화된 운반 트레인은 가속되어야 한다.
제거 가능하게 고정 가능한 위치 결정 및 작동 플랫폼을 갖는 자동화된 운반 트레인 시스템의 자동화된 시공 시스템은 자동화된 운반 트레인 진행의 방향으로 배열된 복수의 위치 센서를 갖는 위치 감지 유닛을 사용하여 정확하게 감지된다. 센서는 각 트레인 차량 상의 감지 요소의 존재 및 부재에 응답하며, 검출 장치는 인접한 위치 센서 사이의 간격보다 길다. 위치 감지 유닛을 통과하는 자동화된 운반 트레인 차량의 확인된 카운트는 일련의 관련 위치 센서 활성화 및 비활성화의 검출을 필요로 한다. 선택적으로, 위치 감지 유닛은 이로부터 고유한 식별자를 판독하는 자동화된 운반 트레인 차량에 고정된 데이터 태그를 감지한다. 자동화된 시공 시스템의 차량 순서에 대응하는 식별자의 목록은 정확한 트레인과 지지 및 작동 플랫폼 위치를 결정하기 위해 저장되고 판독된 식별자와 비교된다.
상술한 관점에서, 본 발명의 목적은 운반 트레인 위치(들)를 감지하기 위한 개선된 자동화된 시공 시스템 및 방법을 제공하는 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 자동화된 시공 시스템의 운반 트레인 시스템은 진행 방향으로 연장되는 가이드 레일 트랙 장치, 가이드 레일 트랙 장치 상의 주행하고 자동화된 시공 시스템의 운반 트레인 시스템을 형성하기 위해 제거 가능하게 접속된 하나 이상의 차량, 위치 감지 유닛, 및 튜닝 가능 동적 응답 방법 및 장치를 제공하고 이로부터의 입력에 기초하여 자동화된 시공 시스템의 정확한 트레인 위치를 결정하도록 구성되는, 위치 감지 유닛과 신호 통신하는 프로그램 가능 논리 제어기(PLC)를 포함한다.
위치 감지 유닛은 자동화된 시공 시스템의 가이드 레일 트랙 장치를 따라 배열되고 복수의 데이터 태그 각각을 순차적으로 감지하고 이로부터 고유한 식별자를 판독하도록 작동 가능한 데이터 태그 판독기를 포함한다. 프로그램 가능 논리 제어기는 자동화된 시공 시스템 차량에 대응하는 고유 식별자의 목록을 저장하고, 위치 감지 유닛 및 저장된 목록으로부터의 입력에 기초하여 자동화된 시공 시스템의 운반 트레인의 정확한 위치를 결정하도록 구성된다.
상세한 설명
도 8을 참조하여, 본 발명에 따르면, 자동화된 시공 시스템의 운반 트레인 시스템은 하나 이상의 자동화된 시공 시스템의 운반 트레인(들)을 그 위에 운반하기 위한 용이하게 온사이트 조립된 가이드 레일 트랙 시스템을 포함한다. 가이드 레일 트랙 시스템은 진행 방향으로 연장되며, 자동화된 시공 시스템의 운반 트레인 또는 트레인들은 하나 이상의 구동 스테이션에 의해 진행 방향(순방향)으로, 그리고 반대 방향(역방향)으로 구동될 수 있다. 복수의 위치 감지 유닛은 각각 자동화된 시공 시스템의 운반 트레인 또는 트레인들의 위치를 결정한다. 프로그램 가능 논리 제어기(PLC)는 구동 스테이션 및 위치 감지 유닛과 신호 통신하며, 위치 감지 유닛에 의해 정확하게 결정된 트레인 위치에 기초하여 구동 스테이션으로 자동화된 시공 시스템의 운반 트레인을 정확하게 구동하도록 구성된다.
도 8을 참조하면, 자동화된 시공 시스템의 가이드 레일 트랙 시스템은 바람직하게는 대체로 평행한 한 쌍의 레일을 포함하지만, 도 38을 참조하면, 다른 가능한 자동화된 시공 시스템의 가이드 레일 트랙 시스템 구성도 채용될 수 있다. 자동화된 시공 시스템의 가이드 레일 트랙은 연속 루프로 배열되거나 별개의 시작점과 종점을 가질 수 있다. 선택적으로, 자동화된 시공 시스템의 가이드 레일 트랙 시스템은 별개의 구분된 브랜치, 상승된 섹션, 반전된 섹션 등을 가질 수 있다. 본질적으로, 본 발명은 사실상 임의의 자동화된 시공 시스템의 가이드 레일 트랙 시스템 구성으로 채용될 수 있다.
자동화된 시공 시스템의 운반 트레인 시스템은 순차적으로 접속된 복수의 차량을 포함한다. 예시의 경제성을 위해 단지 2대의 차량만이 도시되어 있지만, 보다 많거나 보다 적은 차량으로 구성된 자동화된 시공 시스템의 운반 트레인 시스템이 또한 채용될 수 있다.
본원에서 사용되는 자동화된 시공 시스템의 운반 "트레인 위치"의 결정은 일반적으로 트레인 속도 및 트레인 가속/감속과 같은 실시간으로 운반 트레인 상에 위치되는 자동화된 시공 시스템의 물리적 위치의 정확한 결정을 지칭한다. 본 발명은 주로 자동화된 시공 시스템의 운반 트레인 위치를 결정하기 위한 개선된 시스템 및 방법에 초점을 맞추고; PLC가 결정된 트레인 위치를 사용하여 트레인을 제어하는 방법은 본 발명의 범위 내에서 상당히 다양할 수 있다.
상술한 내용은 트레인의 위치를 포함하는 자동화된 시공 시스템의 위치를 신뢰성 있고 정확하게 결정하기 위한 개선된 시스템을 나타내지만, 본 발명은 이에 반드시 한정되지는 않는다.
본 발명은 감소된 누적 벨트 장력으로 인해 종래 기술보다 더 긴 거리에 걸쳐 상기 자동화된 프린팅 시공 시스템을 운반할 수 있다.
따라서, 긴 거리에 걸쳐 보강 콘크리트 건축 장비의 자동화된 운반을 위한 더욱 에너지 효율적이고 비용 효과적인 시스템을 제공할 필요가 있다.
바람직하게는, 경량 가이드 레일 트랙 시스템은 알루미늄, 플라스틱 가이드 레일 트랙 시스템이다. 바람직하게는, 휠은 가이드 레일 트랙 시스템 상에서 주행하도록 배열된 플라스틱 휠이다.
본 발명의 대안적인 형태에서, 자동화된 건축 트레인 시스템은 트랙을 따라 이격되고 자동화된 시공 시스템의 캐리지 상에서 작동할 수 있는 선형 모터에 의해 부분적으로 또는 전체적으로 구동될 수 있다.
본 발명의 일부 실시예에서, 각각의 자동화된 시공 시스템의 캐리지 내의 플라스틱 휠 쌍은 활축(live axle)에 의해 접속된다.
본 발명의 대안적인 형태에서, 자동화된 시공 시스템의 가이드 레일 트랙은 모노레일 트랙(미도시)을 포함하고, 아이들러 롤러가 모노레일 트랙의 측과 결합하기 위해 각각의 자동화된 시공 시스템의 캐리지로부터 하향으로 제공된다.
본 발명의 하나의 바람직한 형태에서, 레일 컨베이어 시스템이 지상 또는 슬리퍼 상에 장착될 수 있는 자동화된 시공 시스템의 가이드 레일 트랙 시스템을 제공함으로써 형성된다.
예를 들어, 자동화된 시공 시스템의 레일을 필요에 따라 이격된 프레임 또는 파일론(pylon) 상에 지지함으로써 다수의 상이한 방식들이 있다.
통상적으로, 2개의 도전체 판이 각 지지 캐리지에, 즉 케이블의 각 측에 하나씩 부착되며, 바람직하게는 선형 전기 모터가 선형 전기 구동에 대해 공지된 방식으로 도전체 판에 충분한 추진력을 제공하는 데 사용된다.
분산된 구동 시스템을 위한 전기 제어 시스템에 통합하기 위해 튜닝 가능(조정 가능) 동적 장력 모니터링 시스템을 갖는 와이어 또는 케이블을 사용하는 것이 또한 바람직하다.
통상적으로 와이어 또는 케이블이 보유되며, 구동 벨트가 구동될 때 캐리지 간격을 유지하는 데 사용된다. 대안적인 버전에서는, 와이어 또는 케이블이 모두 생략될 수 있다.
많은 방식으로, 벨트 구동 기술은 최대 가용 전력을 운반 시스템에 전달한다는 점에서 본원에 설명되는 선형 전기 구동 및 집중식 구동 시스템 모두보다 우수하다.
이러한 방식으로, 본 발명에 따른 자동화된 시공 시스템의 가이드 레일 시스템은 벨트 및 가이드 레일 시스템 모두의 주요 이점을 결합한다.
자동화된 시공 시스템의 가이드 레일 시스템은 시스템 내의 많은 구성 요소에 대한 로딩을 감소시키기 위해, 더 빠른 조립, 더 작은 반경 수평 곡선, 더 조용한 작동 유지 보수의 용이성 및 개선된 모니터링을 포함하는 운반 트레인의 더욱 유연한 라우팅, 및 낮거나 더 높은 현장 온도에서 자동화된 시공 시스템을 더욱 효율적으로 정확하게 위치 결정하고 작동시키는 능력을 갖는, 분산형 구동 시스템을 사용하는 옵션을 또한 제공한다. 보강 콘크리트 건축 방법 및 장치에 대한 가이드 레일 시스템으로부터의 슬립폼 프린팅을 갖는 자동화된 시공 시스템은 바람직하게는 제안된 온사이트 구조물의 외부로부터 바람직하게 제어되고 바람직하게 현장에서 작동되며, 도 38을 참조하여 온사이트 구조물의 내부로부터 선택적으로 작동된다.
도 38은 몇몇 지지 및 작동 플랫폼(들)이 레일(들)에 슬라이딩 가능하게 장착될 수 있는 다수의 가능한 자동화된 시공 시스템 구성 중 4개를 나타내고, 슬립폼 프린팅 노즐 조립체(도 8 및 도 22에는 부분적으로만 나타내어짐)가, 프린팅 노즐 조립체가 본원에 개시된 다양한 제거 가능하게 부착된 지지 및 작동 플랫폼(들) 상에 위치되는 자동화된 시공 시스템의 장치의 모션을 따르는 방식으로 제거 가능하게 부착될 수 있다.
본 발명의 장치 또는 장치들은 가이드 레일 또는 슬라이딩 가능한 작동 추적 시스템 상에 채용된 것과 같이 제거 가능하게 장착될 수 있으며, 도 8 및 도 38을 참조하면, 선택적으로 필요에 따라 복수(다중)의 다목적 로봇 아암 및 선택적인 요크(yoke)를 가질 수 있다. 지지 및 작동 장치 또는 시스템을 갖는 슬라이딩 가능하게 장착된 가이드 레일 시스템은 건축 현장에서 신속하게 위치되어 조립될 수 있고, 자동화된 콘크리트 시공 시스템에 대한 임시의, 재사용 가능한 지지 및 가이딩 장치 및 작동 플랫폼으로서의 역할을 한다.
본 발명의 자동화된 가이드 레일 시스템은 일반적으로 약 5 내지 100 미터 사이의 범위를 가지거나, 적용예에 따라 필요에 따라 스케일링된다.
특정 실시예에서, 도 8 및 도 38을 참조하면, 본 발명은 필요에 따라 양쪽이 동기화되어 이동하고 필요에 따라 스케일링될 수 있는 레일 컨베잉 시스템 및 자동화된 슬립폼 프린팅 시스템의 선택적인 결합된 동기화된 모션을 갖는 슬립폼 프린팅 특성을 갖는 다양한 지지 및 작동 플랫폼을 제공하는 현장의 가이드 레일 상에 자동화된 콘크리트 시공 시스템을 이동 가능하게/슬라이딩 가능하게 장착/위치 결정하는 것을 포함한다.
자동화된 가이드 레일 시스템은 상측에 슬립폼 프린팅, 하측에 슬립폼 프린팅; (위 또는 아래로) 약 22도까지의 경사도 상에서의 슬립폼 프린팅 능력을 제공하는 다양한 각도에서의 프린팅 및 특정 속도에서의 프린팅과 같은 레일 이점을 제공하며, 도 8을 참조하면 운반 가능한 자동화된 시공 시스템, 개선된 정확한 속도 및 가속과 감속 및 정확한 정지 제어를 갖는 하나 이상의 작동 플랫폼(들)에 제거 가능하게 부착된, 용이하게 조립 및 분해되는 현장의 가이드 레일 시스템을 추가로 제공한다.
예시적인 실시예에서, 본 발명은 모래의 사막화 제어를 위해 현장에서 슬립폼 프린팅 바람 및 모래 고정/침입 벽(모래 막기)을 신속하고 비용 효과적으로 수행하는 방법 및 장치를 포함한다.
본 발명의 옵션 또는 변형은 슬립폼 압출 프린팅 장치의 속도 및 위치를 제어하기 위한 이동 가능한 기계화된 및/또는 로봇식 장치를 포함하는 기계화된 및/또는 다목적 로봇 온사이트 슬립폼 프린팅 장치 또는 시스템을 포함한다. 기계화된 및/또는 로봇식 지지 시스템을 갖는 자동 시공 시스템은, 예를 들어, 기계화되고 유연하게 연장된 아암 또는 아암들을 갖는 이동 가능한 기계화된 및/또는 로봇 슬립폼 프린팅 시스템을 포함할 수 있다. 도 38을 참조하면, 한 쌍의 가이드 레일(들) 상에 슬라이딩 가능하게 장착된 예로서, 완전 자동화된 슬립폼 프린팅 장치 및 프린팅 노즐 조립 장치가 제거 가능하게 부착되는 (지면에 장착되고 고정되는) 수동 작동 이동 가능 플랫폼을 갖고, 또는 도 29, 도 30 및 도 45를 참조하여 선택사항으로서 지지 및 작동 페데스탈(pedestal)(들) 상에 제거 가능하게 장착되고, 도 50a를 참조하여 오거(auger), 도 50b를 참조하여 슬리브 보강 홀(hole), 페데스탈 커버, 도 47을 참조하여 접이식 트레일러, 또는 도 48을 참조하여 트랙터를 갖는다. 운반 가능한 자동화된 로봇 시스템은 쌍으로 된 가이드 레일 상에 슬라이딩 가능하게 장착된 적어도 2개의 측면 부재에 의해 지지되고 그 사이에서 연장되는 보를 가질 수 있다.
본 발명의 콘크리트 건축 장치는 장착 및 작동을 위해 도 49 및 도 50을 참조하면, 지면, 플로어, 페데스탈에 부착된, 도 8 및 도 38을 참조하면 슬라이딩 가능하게 장착된, 운반 가능한 가이드 레일 상에 장착될 수 있다.
도 29, 도 30, 도 45 및 도 49에 나타낸 실시예에서, 건축 장치는 프리-캐스트 고정된 및/또는 운반 가능 작동 및 지지 페데스탈 및/또는 슬라이딩 가능하게 장착된 크로스-부재(들), 바람직하게는 현장에서 신속하고 용이하게 조립 및 분해될 수 있는 본원에서 설명되는 혁신적인 자동화된 보강 콘크리트 건축 장치 또는 시스템을 바람직하게 갖는 다른 적절한 플랫폼(들)을 포함할 수 있다. 기계화된 및/또는 로봇식 지지 플랫폼(들)은 필요에 따라 재료(콘크리트 배치(batch), 보(beam), 공구, 배관 및 전기 모듈 등)(미도시)를 보유하는 확장 플랫폼을 가질 수 있다.
몇몇 실시예에서, 본 발명의 자동화된 가이드 레일 시스템 및 장치 및 방법은 빈번하지 않게 이동할 수 있고, 슬립폼 건축이 그 위치에서 일어나는 동안 사전-선택된 위치에서 정확하게 정지할 수 있다. 자동화된 시공 시스템이 주어진 위치에서 정지되고 지지 및 작동 플랫폼이 주어진 위치에서 유지되는 동안, "벽돌" 층을 슬립폼 프린팅하기 위해, 또는 필요에 따라 그 플랫폼에서 필요한 모든 건축이 수행될 수 있다. 이러한 온사이트 슬립폼 건축 사이클은 구조물의 완성까지 반복될 수 있다. 매우 큰 구조물의 경우, 필요에 따라 복수의 및/또는 다른 지지 플랫폼(들) 조립체가 동시 또는 순차 슬립폼 프린팅 작동에서 사용될 수 있다.
벽
본 발명의 방법 및 장치는 도 31을 참조하면, 선형 및 비선형(곡선형)에 가까운 모놀리식 프린팅된 벽 및/또는 지붕 또는 임의의 조합을 신속하게 건축한다.
보강 콘크리트 벽은 오랫동안 옹벽과 같은 건축물에 채용되어 왔다. 콘크리트 벽은 또한 도 31을 참조하면, 대지 경계선을 따른 장벽, 및 산업 또는 상업 조경의 미적인 피쳐로써 사용되었다. 보강된 내구성이 좋고, 빠르고, 비용 효과적인 콘크리트 프린팅 벽에 대한 필요성은 또한 모래 고정/침입 벽(모래 저지)의 빠르고 비용 효과적인 건축을 더 포함하여, 인공 호수의 주변을 따른, 그리고 강둑 및 해안선을 따른 침식을 방지하기 위해 대두된다.
슬립폼 프린팅 기계는 오거 피더로부터 부여된 추진력 하에서 타설 벽의 길이를 따라 진행하도록 적응될 수 있으며, 타설 "벽돌"은 이전 층 상의 자리에 남겨진다.
본 발명은 적용예에 따라 도 28b를 참조하면, 약 10 인치 내지 15 인치의 직경까지의 크기를 갖는 가요성의 보강 컨테인먼트 슬리브를 온사이트 슬립폼 프린팅하기 위해, 또는 필요에 따라 바람직하게는 약 50 내지 1200 데니어, 보다 바람직하게는 약 100 내지 800 데니어 사이의 범위, 가장 바람직하게는 약 350 내지 700 데니어를 갖는 연동 벽돌 벽의 자동화된 슬립폼 성형 및 프린팅을 위한 직물 보강 외부 컨테인먼트 슬리브를 포함한다. 가요성 보강 폴리프로필렌 및 현무암 재료가 가장 바람직하다.
종래 기술에 대한 다른 중요한 이점은, 본 발명이 레일 가이드 시스템을 더 포함하여, 경사 벽을 수직 및 수평으로 신속하게 프린팅하는 회전하는 압출기 프린팅 헤드로 인해 프린팅을 위한 2 이상의 평면을 제공하여, 도 8 및 도 51을 참조하면, 수평 및 수직으로 경사 벽을 현장에서 프린팅할 수 있게 하는 회전하는 슬립폼 압출(프린팅)을 가질 더 많은 건설 및 건축 가능성을 제공한다는 것이다.
도 51을 참조하면, 평행 및 비평행 벽(한 줄)을 동시에 슬립폼 프린팅하는, 또는 임의선택적으로 제안된 구조물의 외부 또는 필요에 따라 임의의 조합으로부터의 옵션이 있다.
본 발명은 적용예에 따라 원하는 대로 동시에, 직후, 또는 장래의 시간에 적절한 시멘트질 배합물로 현장에서 선택적으로 "충진"될 수 있는, 평행 및/또는 비평행 벽을 슬립폼 성형 및 프린팅하는 것을 추가로 포함한다.
선택사항으로서, 본 발명의 방법 및 장치는 도 10, 도 11 및 도 51을 참조하면, 상기 자동화된 기계화 아암(들)에 부착된 및/또는 동시에 및/또는 순차적으로, 선택적으로 룸 당, 또는 룸 접합점에서, 및/또는 모놀리식에 가까운 복수-룸 보강 구조물을 프린팅하기 위해 현장에서 동시에 또는 순차적으로 복수의 자동화된 슬립폼 프린팅 장치를 작동시키는 슬립폼 프린팅 및 배치 특성을 갖는 복수의 아암에 선택적으로 제거 가능하게 부착되는 복수의 슬립폼 프린터를 채용하는, 일련의 평행 및/또는 비평행 "벽돌" 벽을 슬립폼 프린팅하는 것을 포함할 수 있다.
몇몇 특정 실시예에서, 방법 및 장치는 예를 들어, (도 51을 참조하면) 베이스/지지체를 갖는 복수의 조정 가능한 자동화된 건축 장치를 갖고, 동시에 및/또는 순차적으로, 그리고 (일렬로 작업하는 2명의 작업자와 같은) 자동화된 건축 도구 당 복수의 제거 가능하게 부착된 슬립폼 프린터를 채용하는 것과 같은 엇갈린 레벨을 건축할 때와 같이 복수의 슬립폼 프린팅 시스템을 작동시키는 선택사항으로서, 복수의 슬립폼 프린팅 시스템을 채용하는 하나 이상의 기계화된 아암을 갖고 동시에 또는 순차적으로 "벽돌" 벽을 프린팅할 수 있다.
다른 특정 실시예에서, 본 발명은 수직 또는 거의 수직 슬립폼 프린팅된 타설 각으로 또는 임의의 원하는 미분 또는 그 내의 각도의 타설로 내부 및/또는 외부 지지대를 제자리에 슬립폼 프린팅하기 위한 방법을 포함한다. 회전 압출기로 인한 2개의 평면 슬립폼 프린팅이 보강 "벽돌"을 프린팅한다. 이는 본 발명의 목적이다.
또한, 지지점에 가까운 길거나 큰 장력을 받는 벽의 전단 강도를 초과할 위험이 있는 경우, 벽의 단부는 더 높은 강도의 콘크리트 배합물을 사용하거나, 예를 들어, 도 34의 A-4, A-6 및 A-7을 참조하면, 외부 및 내부 보강물로 지지된 보 부분을 보강함으로써 슬립폼 프린팅(제자리에서 타설)될 수 있으며, 본원에 개시되는 장치는 광범위한 섬유-보강물을 더 포함하며, 이에 의해 프린팅된 벽의 전단 강도가 증가하여 각각의 개별 벽 또는 구조물에 대해 특정된 값으로 부하-지지 강도를 증가시키는 것을 가능하게 한다. 벽이 항복 강철 보 상에 장착되는 경우, 벽의 전단 강도는 또한 제한 요인이 될 수 있으며, 이에 의해 벽의 측면 굽힘으로 인한 추가 장력이 벽의 전단 부하 지지 능력을 감소시킨다. 이에 의해, 프린팅된 벽 단부의 여분의 보강은 프린팅된 벽에 추가적인 강도를 부여하여, 벽이 그 위에 부과된 부하를 받을 수 있을 것이다.
예로서, 도 39를 참조하면, 필요에 따라 여분의 강도를 위해, 벽이 키홈(keyway) 연동을 위해 만나는 "벽돌" 층 또는 블록(들)의 프린팅을 번갈아 한다.
쌍곡 포물선 형상, 아치 또는 사전-제작된 아치와 같은 복합 곡면 구조물을 프린팅할 때와 같이, 본 발명의 전체 건축 규모의 자동화된 시공 시스템의 장치 및 방법이 있다. 다른 구성 요소(예를 들어, 벽)에 대한 프린팅된 석재형 구성 요소(예를 들어, 콘크리트 기초, 바닥 또는 벽)의 교차와 같은 3-방향 코너 건축물(예를 들어, 2개의 벽과 기초 또는 바닥)을 향상시킨다.
상당한 이점을 갖는 온사이트 콘크리트 건축 방법 및 장치는 태양 각 및 조망축을 최적화하고 건축 관점의 IE 뷰 포함 및 뷰 제외를 향상시킨 후 필요에 따라 인접 벽 및 지붕을 현장에서 슬립폼 프린팅하기 위한 것과 같이, 제안된 프린팅된 구조물의 출입구, 아치형 통로, 창틀 등을 현장에서 초기에 건축하는 것에 한정되지 않지만 이와 같은 상이한 순서로 발생할 수 있다.
본 발명은 광범위하게 다양한 "벽돌" 옹벽을 신속하고 비용 효과적으로 슬립폼 프린팅하고 신속하고 용이하게 현장에서 마지막 미소한 변경을 행하는 것을 포함하며, 중공 모듈 및 (추후 충진될) 타설 섹션에 대한 별개의 댐(dam)을 포함하고, 반건조 벽돌 벽을 통해 광 섬유를 삽입하는 것과 같은 모듈형 건축물의 벽을 추가로 포함하는 광범위하게 다양한 벽 두께를 슬립폼 프린팅하는 것을 더 포함하며, 개선된 3차원 프린팅 제어를 갖고 광범위하게 다양한 재료 및 위치 또는 클래딩(cladding)의 인터페이스를 갖는 것으로 인해 광범위하게 다양한 클래딩을 설치 및 고정시키는 것을 추가로 개선한다.
그 다음, 이러한 특정 실시예에서, 프린팅된 "벽돌" 벽은 사전-인장 보강, 그 사전 인장력 및 콘크리트 배합물 등급이 프린팅된 구조물에서 사용되도록 지시한다. 따라서, 예를 들어, 각 구조물의 최적 사양을 충족시키기 위해 개별적으로 조정된 콘크리트 배합물 등급을 사용함으로써, 보강 특성 및 콘크리트 배합물 비용의 추가적인 많은 양이 감소될 수 있다.
적용예에 따라, 본 발명의 구성 방법 및 장치는 선택적으로 보강 케이블 및/또는 바(bar) 및 로드(rod)와 같은 사전-인정 및 사후-인장 디바이스를 통합하는 것을 포함할 수 있거나, 포함하지 않을 수도 있으며, 현무암 보강재(들)가 바람직하다.
선택사항으로, 또는 임의선택적으로, 본원에 설명되는 자동화된 기계화 및 다목적 로봇 시스템 중 하나 이상은 또한 필요에 따라 광범위한 조합 및 다양한 프린팅된 벽, 지붕(들), 아치, 돔, 궁륭 또는 임의의 조합을 건축하기 위해, 필요하다면 광범위하게 다양한 시멘트질 재료를 포함하는 통상적인 일시적인 및/또는 재사용 가능한 콘트리트 거푸집 위에(그 최상부 위에) 프린팅 및 위치된 개구 통기(조절) 컨테인먼트 "슬리브(들)"를 제 자리에 슬립폼 성형, 프린팅 및 압출하는 데 사용될 수 있다.
계단
본 발명의 장치는 계단 및/또는 창틀, 의자, 벤치, 선반 등과 같은 소형 내장 보강 콘크리트 구조물을 현장에서 슬립-포밍하고 프린팅하기 위해 필요에 따라 단순화 및 스케일링될 수 있다.
나타낸 예시적인 실시예에서 도 23은 본 발명의 시스템을 사용하여 건축될 수 있는, 예시적인 목적을 위해 단순화된 다수의 가능한 내장된 계단 중 4개를 도시한다.
지붕
본 발명의 보강 콘크리트 건축 기술은 내부/외부/리브(rib)/지지대 또는 모놀리식 아치를 포함하는 것과 같이 최소의 조정 및 모션으로 현장에서 건축(프린팅)된 쌍곡선 포물선 형상을 포함하는 임의의 조합을 선택적으로 갖는 제 위치에 신속하고 정확하게 프린팅된 복합 곡면을 바람직하게 갖는 지붕(들)을 포함하는 모놀리식에 가까운 연동 구조물의 온사이트 시공을 포함한다.
본 발명은 도 22를 참조하면, 완성된 상태의 꼭대기의 벽 구조물에서 지지 없는 개방형 경간 지붕을 온사이트 슬립폼 프린팅하는 것을 포함한다.
평면 지붕
도 22 는 평면 루프에 대한 것과 같은 반자동 또는 자동화된 온사이트 보강 콘크리트 지붕 시공 시스템을 나타내며, 로그/보가 사용될 수 있다. 각각의 보 아래에서, 얇은 시트가 부착되어 노즐 조립체(미도시)에 의해 피착된 혼합 지붕 재료를 유지할 수 있다. 선택적인 보가 자동화된 다목적 로봇 시스템(들)에 의해 기계적으로 및/또는 로봇식으로 픽업 및 위치 결정될 수 있다. 그런 다음 지붕은 자동화된 슬립폼 프린팅 시스템에 의해 전달되는 것과 같은 적절한 배합물 재료로 덮일 수 있다. 적용예에 따라, 보강 콘크리트 지붕의 구조는 구조적 지지 보를 필요로 할 수 있거나, 필요로 하지 않을 수도 있다. 본 발명은 (도 10, 도 11 및 도 24를 참조하면) 아치, 돔 및 궁륭과 같은 개방형의 지지 없는 구조물을 포함하고/하거나 자유-폼 개방 경간 구조물이 필요에 따라 지지대 또는 지지 보로 또는 이들 없이 건설될 수 있다.
본 발명의 방법 및 장치는 광범위하게 다양한 구조적으로 보강된 프린팅된 보, 기둥, 계단, 지붕, 천장, 기초, 푸팅, 출입구, 브릿지, 지지대, 아치, 인장 링, 배수관, 브릿지, 사일로, 탱크, 수로 등을 갖는 것과 같이 보강 콘크리트 구조물을 현장에 건축하는 것을 포함한다.
기초
도 8, 도 10, 도 11, 도 12, 도 22 및 도 24를 참조하면, 본 발명의 목적은 임의의 원하는 윤곽에 현장에서 용이하고 정확하게 조정 가능하고 필요에 따라 스케일링되는 보강 콘크리트 기초, 푸팅, 박스형 들보, 기둥, 벽, 지붕, 아치 등을 프린팅하기 위한 정확한 배치를 갖는 빠르고 정확한 온사이트 슬립폼 자동화된 프린팅 시스템을 제공하는 것이다.
일부 적용예에서, 본 발명의 건축 방법 및 장치는 건축 온사이트 준비를 최소화할 수 있고, 열악한 건축 지형의 통상의 어려움을 최소화한다.
비용이 많이 들고 통상적으로 목재로 만들어지고, 종종 한 번만 사용되며 폐기되는 종래의 거푸집은 구매, 선적 및 조립 비용을 필요로 하며, 재선적 재고 저장 청소를 추가로 필요로 한다.
본 발명은 이러한 선행 기술의 건축 제한의 많은 부분을 해결하고, 보다 많은 개방형 또는 녹지 공간을 보존하거나, 예를 들어, 바위 위, 또는 바위, 나무 주위의 건축 등과 같은 어렵고 고르지 않은 건물 부지에 건축하는 것과 같이, 고밀도 사용을 위해 토지를 보다 효율적으로 사용하는 것을 추가로 촉진한다.
또한, 종래 기술의 통상적인 거푸집은, 공기 주머니, "벌레 구멍", 보이드 등을 나타내지 않기 때문에 배합물 타설 품질의 육안 검사를 허용하지 않으며, 통상적인 콘크리트 거푸집은 약 3 %의 블로우 아웃 레이트(blow out rate)를 갖는다.
본 발명의 시스템은 도 36을 참조하면, (경반과 같은) 토양/지면 조건의 건축 온사이트 불규칙성에 자동으로 따르는 보강 시멘트질 페이스트 형태로 자기-레벨링 보강 콘크리트 기초를 신속하고 정확하게 압출(건축)한다.
이러한 기초 슬립폼 프린팅 시스템은, 도 36의 A 및 B를 참조하면, 콘크리트 건축 조인트를 개선하고 조양/지면 접합 특성을 증가시키고, 동시에 지진성(지진) 저항 및 동결/해동 사이클 저항을 개선하는 더 강한 연동 키홈 접합을 신속하고 정확하게 성형 및 타설한다.
본 발명은 도 36의 A 및 B를 참조하면, 개선된 기초를 가지며 상당한 내진 특성 및 현장에서의 푸팅의 실시간 저항(상승)과 같은 다른 이점을 갖는 자기-조정 지면 보상 기초를 온사이트 프린팅하기 위한 방법 및 장치를 포함한다.
본 발명의 선택 또는 변형은 동결 해동 사이클로부터의 상승을 감소시키고 바람직하게는 제거하기 위해 기초 내부의 뒤채움을 포함한다.
본 발명의 혁신적인 기초 타설 방법은 보강 콘크리트 구조물 기초 조인트를 개선한다.
고강도 보강 및 광범위하게 다양한 현장의 기초 및 푸팅의 이전에 이용할 수 없었던 이점이 (도 36의 B를 참조하면) 서로 맞물린 키홈일 수 있는 표면에 대한 용기, 블록 또는 확장부를 정확하게 맞추는 이전에 이용할 수 없었던 능력을 가능하게 하여, 더 낮은 비용, 개선된 품질 제어(따라서, 더 긴 수명), 더 낮은 노동 이동 및 고속 전달 및 정확한 설치를 포함하는 다수의 이점을 갖는다.
예를 들어, 본 방법 및 장치는 도 8을 참조하면, 기초 및 다른 콘크리트 보강 구조물 온-그레이드(on-grade) 및/또는 오프-그레이드(off-grade) 건축, 즉 경사 상의 프린팅을 포함한다.
본 발명은 도 51을 참조하면, 경사 벽을 수평 및 수직으로 슬립-포밍하는 회전 압출기로 인한 2 이상의 평면 프린팅을 추가로 포함한다.
따라서, 본 발명은 (매우 불규칙한 부지 또는 바위, 나무 주위의 건축, 및 가파르거나 고르지 않은 경사면 상의 건축 등과 같이) 통상적으로 매우 복잡하고 그에 따라 비싼 프린팅된 구조물을 신속하고 용이하게 건축하며, 추가로 건설 현장의 신속하고 정확한 최후의 미소한 건축 변경을 허용하고 1인 또는 2인 작동을 갖는 옵션을 제공한다.
몇몇 특정 실시예는 메모리 복귀, 연성 및/또는 압축 강도 및 기초의 타설 재료의 다른 개선된 특성을 향상시키기 위해 본원에 개시된 바와 같은 다양한 보강 섬유를 포함하는 시멘트질 배합물을 포함하는 바람직한 현무암 또는 폴리프로필렌 접힘 관형 기초 보강 컨테인먼트 "슬리브"(가요성 거푸집)의 조합을 포함한다.
본 발명은 약 10 인치 높이와 14 인치 폭까지의 크기를 갖는 개선된 온사이트 슬립폼 프린팅 벽돌에 대해 또는 적용예에 따른 필요에 따라 바람직하게는 약 50 내지 1200 데니어 사이의 범위, 더욱 바람직하게는 약 100 내지 800 데니어 사이의 범위, 가장 바람직하게는 약 350 내지 700 데니어 사이의 범위의 데니어를 갖는 섬유 보강 외부 컨테인먼트 슬리브를 포함한다. 폴리프로필렌 및 현무암 보강 재료가 가장 바람직하다.
본 발명은 도 50의 B를 참조하면, 약 10 인치 높이와 14 인치 폭보다 크고 약 20 인치 높이와 25 인치 폭까지의 크기를 갖는, 또는 적용예에 따른 필요에 따라 컨테인먼트 거푸집의 온사이트 슬립폼의 제 자리 프린팅을 위해 바람직하게는 약 1,100 내지 4,000 데니어 사이의 범위, 더욱 바람직하게는 약 1,200 내지 2,500 데니어 사이의 범위, 가장 바람직하게는 약 1,500 내지 2,000 데니어 사이의 범위의 데니어를 갖는 지지 및 작동 페데스탈의 온사이트 시공을 위한 섬유 보강 외부 컨테인먼트 슬리브를 추가로 포함한다.
도 36을 참조하여 예시적인 실시예에서, 기초를 포함하는 보강 콘크리트 프린팅의 모든 가능한 조합으로 본 발명을 실시하면, 도 26 및 도 34를 참조하여 온사이트 성형 및 프린팅의 광범위한 기능을 갖는 다양한 컨테인먼트 및/또는 보강 슬리브에서 일련의 경제적인 생산을 가능하게 한다.
본 발명의 선택사항으로서 또는 임의선택적으로 본 발명의 슬립폼 프린팅 방법 및 장치는 일부 예에서 "풀 스루(pull through)" 시멘트 진동기(미도시)를 채용할 수 있다.
지면 준비
대부분의 기초 콘크리트 시공 적용예에서, 본 발명의 방법 및 장치는 종래의 온사이트 지면 준비 작업을 감소시키고, 따라서 온사이트 시공 시간 및 비용을 감소시켜, 도 13을 참조하면, 프린팅 프로세스 중에 실질적으로 온사이트 쓰레기가 없는 고효율 보강 콘크리트 구조물을 더 적은 노동 비용으로 건축한다.
종래 기술의 콘크리트 건축 방법 및 기계는 캐스트의 에지를 따라 낭비된 재료를 남기는 것이 통상적이다. 이러한 폐기물(슬래그)은 전체 재료비의 약 20%까지 될 수 있다. 이 슬래그 재료는 제거되거나 평활화되며 종종 매립되어야 한다. 본 발명은 이러한 폐기물을 생성하지 않는다.
트렌치에서의 슬립폼 프린팅
본 발명의 슬립폼 프린팅 기초는 임의의 윤곽에 대해 자체적으로-따르므로, 본 발명의 방법 및 장치는 평탄한 트렌치 또는 구멍을 파는 단계를 필요로 하지 않으므로, 본 발명은 도 24를 참조하면, 모놀리식에 가까운 보강 콘크리트 기초를 건축하기 위해 하나의 패스에서 개방 트렌치로 또는 그 내에서와 같이, 보강 콘크리트 기초를 온사이트 슬립폼 프린팅 또는 압출하는 것을 포함한다. 도 36의 A 및 B를 참조한다.
많은 예에서, 본 발명의 방법 및 장치는 종래 기술의 온사이트 지면 준비를 줄이는 동시에, 트렌치 및/또는 지면이 가변적이거나 고르지 않은 경우에도 건축 기술자(들)가 온사이트 슬립폼 프린팅을 할 수 있게 한다.
많은 적용예에서, 내부에 위치된 자동화 시스템이 더욱 효율적이고 편평한 트렌치 또는 구멍을 필요로 하는 종래 기술의 단계를 없애고, 장치(슬리브)가 고속의 높은 정도의 배치 정확도로 자동 지면/토양 보상 특성을 갖는 거의 모든 윤곽에 자체적으로-따르므로, 본 발명은 (특히 내부로부터 건축할 때) 뒤채움 굴착을 감소시키며, 내부로부터 외부로의 건축이 바람직하다. 도 36의 A 및 B를 참조한다.
본 발명의 방법 및 장치는 대부분의 적용예에서 뒤채움을 감소시키거나 제거하는 종래의 온사이트 준비를 상당히 감소시키고, 노반(지면 아래) 사용을 위한 몇몇 예에서 그레이드 아래의 제거를 감소시킨다.
본 발명은 테이퍼링 수평 곡선 보강 콘크리트 벽 및/또는 직선형 또는 모놀리식 아치, 쌍곡선 포물선 형상, 엇갈린 레벨 및/또는 복합 곡선 구조에 한정되지 않지만 이와 같은 임의의 바람직한 조합을 건축할 때를 포함하여, 특히 경사면 상에 기초를 건축할 때, 보강 콘크리트 기초, 푸팅, 박스형 들보의 건축을 단순화한다.
본 발명은 도 8을 참조하면, 필요에 따라 원하는 높이까지 경사면 상에 또는 구조물의 측 상에 슬립폼 프린팅하는 것을 포함하며, 기초의 자체-레벨링 톱(top) 에지 특성을 갖는 온사이트 준비를 추가로 단순화한다.
선택사항으로서 또는 임의선택적으로, 본 발명은 중공 모듈 및 (장래에 충진되는) 타설 섹션에 대한 별개의 댐을 슬립폼 프린팅하는 것을 채용할 수 있다.
선택사항으로서 또는 대안적인 본 발명은 필요에 따라 완전 가역 및 가변 슬립폼 프린팅 속도를 갖는 것을 추가로 포함한다.
본 발명자는 본 발명의 슬립폼 프린팅의 기초 또는 푸팅 압출 프린팅 속도(분 당)가 필요에 따라 분 당 약 1 피트 내지 60 피트의 범위 또는 초 당 0.010 내지 10.0 입방 피트 사이의 범위로, 더욱 바람직하게는 초 당 1.0 내지 10.0 입방 피트 사이의 범위로 또는 필요에 따라 조정될 수 있으며, 원, 굽음, 직각의 빠르고 정확한 프린팅을 트렌치로 용이하게 수용한다. 이것이 본 발명의 목적이다.
본 발명은 굳어질 수 있는 재료를 수용하기 위한 수단을 갖고 변하는 지면/토양 조건에 반응하는 치수 변동을 수용하기 위한 설계/기능 피쳐를 포함하여 상당히 적은 시간 및 물리적 노력으로 지면 또는 트렌치가 고르지 않은 경우에도 상당히 복잡한 보강 기초 및 푸팅에 대해 자동화된 시공 시스템의 작업자(들)가 신속하고 정확하게 간단히 슬립폼 프린팅을 할 수 있게 하며, 작동시키기 상당히 더욱 편리하며, 건축 프로세스 중에 어느 시간에서도 건축을 정지 또는 개시할 수 있다.
예시적인 실시예는 진흙/물/모래/등에서의 온사이트 슬립폼 타설과 같은 이전에는 어려웠던 시멘트질 타설 환경을 단순화하는 보강 인장 링을 갖고, 매우 복잡한 기초 및 푸팅에 대해 광범위하게 다양한 온 그레이드 및/또는 오프 그레이드를 단순하게 현장에서 프린팅하는 본 발명의 방법(들) 및 장치를 채용하는 것을 포함한다.
하나의 특정 실시예는, 본 발명의 방법 및 장치가 광범위하게 다양한 수중 건축에 적절하다는 것을 포함한다.
내부 및 외부 보강 장치는 기초, 푸팅, 벽 및 지붕 구성 요소를 캡슐화하므로, 자동화된 슬립폼 프린팅 시스템으로 다양한 직경의 벽면을 갖는 다양한 성형 및 프린팅된 연동 키홈 벽돌/블록 구성을 원하는대로 위치 결정하도록 조정될 수 있다.
이러한 방식으로 자동화된 시공 시스템의 장치를 순환시킴으로써, 기초, 벽, 지붕 및 완전한 구조물이 정확하고 정밀하게 규정된 구조적 접합을 갖고 3차원 공간에서 현장에서 프린팅되며, 임의의 유형의 구조적 보강물이 정확하게 배치되고, 접합이 단단히 부착된다.
또한, 본 발명은 큰 지면 가속(지진)에서 직면되는 상승 및 기초 균열 및 파괴를 상당히 감소 및/또는 제거하는 것을 포함한다. 도 36의 B를 참조한다.
본 발명은 보다 적은 물리적 노력으로 보다 넓은 범위의 배합물 사용을 가지며, 동시에 광범위하게 다양한 구조적으로 보강된 기초를 필요로 하는 광범위하게 다양한 건축 설계 구성을 보완하기 위해 강도, 정확성 및 외관을 개선한다.
선택사항으로서 또는 임의선택적으로, 본 발명의 방법 및 장치는 사전-팽창시키고 개방 위치(미도시)에서 기초 외부 컨테인먼트 형태 "슬리브"를 유지하는 조정 가능한 "송풍기"를 채용할 수 있다. 선택적인 송풍기/팬(들)(미도시)은 종래 기술보다 소음이 적으며, 외부의 가요성 컨테인먼트 "슬리브"는 외부 "슬리브"에서 필요에 따라 콘크리트 배합물 경화 환경을 정확하게 조정하기 위해 사전-엔지니어링된 크기와 이격된 통기 장치를 가지며, 기초 컨테인먼트 슬리브(들) 주름/리플을 추가적으로 감소시키거나 제거하고, 종래 기술에 비해 더 빠르고 더 큰 슬립폼 프린팅된 기초(타설)를 추가적으로 제공하고, 필요에 따라 기초 또는 임의의 조합을 동시에 또는 순차적으로 슬립폼 프린팅하고, 어긋난 레벨을 갖는 기초를 건축할 때 특히 유리하고, 본 기술 분야에서 필요에 따라 더욱 정확한 배합물 체적 계산을 제공하고 현장에서 실시간으로 건축 프로세스를 정확하게 모니터링 및 제어하고, 그에 따라 종래 기술에 비해 형태 공차를 향상시키고, 도 36의 B를 참조하면 자동으로 자체-레벨링하는 특성을 갖고 불규칙한 현장의 지면/토양 조건을 따르는 가용성 성형 가능한 보강 컨테인먼트 슬리브(들)와 같은 이전에는 이용할 수 없었던 피처를 제공하고, 컨테인먼트 슬리브 피드 내의 프린팅된 기초의 (톱)으로부터 펌핑된 것과 같은 멀티-시멘트질 배합물 피드를 동시에 전달한다.
선택사항으로서 또는 임의선택적으로, 선택적인 "송풍기"(미도시)를 채용하는 현장의 기초 프린팅 장치는 기초 슬립폼 프린팅된 가요성 보강 외부 컨테인먼트 "슬리브" 바닥 및 측면(들)으로 상이한 배합물들을 펌핑하는 것과 같은 빠른 충진을 동시에 제공하며, 범위 내에서 원하는 공기압을 유지하기 위해 선택적으로 "호흡하는" 개방 위치를 유지하는 거푸집을 구조적으로 보강 및 캡슐화하는 온사이트 타설(cast-in-place) 리브-인-플레이스(leave-in-place) 기초/푸팅 보강 외부 컨테인먼트 "슬리브"를 사전-팽창시킬 수 있으며, 특히 박스형 들보, 푸팅, 특히 엇갈린 레벨 등을 갖는 대형 복합 곡선형 보강 기초를 타설할 때 종래 기술에 비해 상당히 빠르다.
예를 들어, 그 지지점에 가까운 길거나 심한 응력을 받는 벽 또는 지붕(응력 영역)의 전단 강도를 초과하기 위한 포텐셜이 존재하는 경우, 연동 벽의 단부는 도 높은 강도의 콘크리트 배합물 또는 배합물들을 사용하여, 또는, 예를 들어, 내부 보강 메쉬 및 섬유-보강 콘크리트의 조합으로 지지된 기초 또는 박스형 들보 부분을 보강함으로써 슬립폼 프린팅(타설)될 수 있으며, 이에 의해 기초 및 벽의 전단 강도가 각각의 개별 구조 기초에 대해 특정된 값으로 하중-지지 강도를 증가시킬 수 있다. 기초의 전단 강도는 또한, 기초가 항복 강철 보 상에 장착되는 경우 제한 요인이 될 수 있으며, 이에 의해 기초의 횡방향 굽힘으로 인한 추가적인 응력이 기초의 전단 부하 지지 용량을 감소시키며, 이에 의해, 기초 단부의 추가적인 보강 강화가 기초에 추가적인 구조 강도를 제공할 수 있어, 기초가 그 위에 부과된 하중(들)을 받을 수 있다.
적용예에 따라, 기초 단부에서의 더 높은 강도 및 섬유-보강 콘크리트 배합물의 이러한 사용은 기초의 지지-하중-지지 영역에서 통상적인 철, 보강 바, 로드, 케이블에 대한 필요성을 제거할 수 있으며, 혁신적인 슬립폼 프린팅 기술 없이 현재 본 기술 분야 내의 기초 타설의 대량 생산의 비용-효율성을 본질적으로 저하시키지 않고 구현할 가능성은 거의 불가능하였다. 본 발명에 따른 진보적 슬립폼 프린팅 기술은 보강 기초 적용예의 범위를 증가시키고, 따라서 보강 콘크리트 구조물 및 구성 요소의 전체 제조 브랜치의 이전에 이용 불가능했던 이점을 제공한다.
본 발명의 방법(들) 및 장치들은 동일하거나 상이한 구성으로 단일 내지 복수의 기초를 정확하게 프린팅한다.
본 발명의 방법 및 장치의 추가적인 하나의 이점은 기존의 슬립폼 프린팅 기계에 대한 적용성이다.
다른 특정 실시예에서, 본 발명의 방법 및 장치는 많은 적용예에서 종래의 철근을 설치할 필요성을 제거하는 향상된 지속 가능성 및 에너지 효율로 상당한 내진성을 갖는 지속 가능한 저소득 주택의 대량 상업 콘크리트 건축에 적절한 슬립폼 프린팅 압출 방법 및 장치를 포함하며, 이는 본 발명의 목적이다.
본 방법 및 장치는 필요에 따라, 구조물의 벽, 바닥 또는 천장 내와 같이 빌트-인 지면 공기 운반(지중 튜브(earth tube))을 건축하거나 통합하는 것에 한정되지는 않지만, 이와 같이 굳어질 수 있는(경화 가능한) 재료에 대한 보강 메쉬/네트를 갖는 광범위하게 다양한 보강 콘크리트 구조물을 건축하는 것을 포함할 수 있다. 이는 본 발명의 목적이다.
본 발명의 방법 및 장치 또는 슬립폼 프린팅 압출 기술(들)에 의한 섬유-보강 콘크리트 제품의 제조에서, 적어도 2개의 배합물 구획으로 분할된 그 피드 호퍼(feed hopper)를 갖고 4개(또는 그 이상)의 배합물 피딩 구획 중 어느 하나의 측면 또는 바닥 배출 개구를 요구에 따라 교대로 덮도록 구성된 제어 게이트가 갖추어진 슬립폼 프린팅 기계가 개시된다. 예를 들어, 이 시스템에서 피드 호퍼의 하나의 구획은 콘크리트 배합물을 포함하며, 그 구획은 섬유-보강 시멘트질 배합물로 충진될 수 있다. 이러한 방식으로 피드 호퍼 배출 개구의 제어 게이트는 원하는 유형의 프린팅된 최종 생성물을 획득하기 위하여 상이한 콘크리트 배합물의 공급 비율을 조정하도록 제어될 수 있다. 예를 들어, 이러한 건축 장치 많은 기능들 중 하나는 최종 프린팅된 "벽돌" 제품의 단면에 시멘트질 배합물 및 섬유 보강재의 비균질 분산을 제공하는 것이다.
본 발명은 이전에는 이용할 수 없었던 새로운 유형의 슬립폼 "프린팅" 방법(들)을 제공하며, 현장의 슬립폼 "벽돌" 프린팅 실행 중에 콘크리트 배합물(들)의 등급을 연속적으로 변화시킬 수 있는 장치를 포함하며, 그에 따라 상이한 층 및/또는 부분에서 콘크리트의 최적화된 등급(들)을 갖는 보강되고 캡슐화된 콘크리트 "벽돌"을 프린팅하는 것을 가능하게 한다. 본 발명에 따른 방법 양태에서, 선택된 콘크리트 배합물 등급은 요구에 따라 프린팅된 벽돌의 길이 방향으로 "벽돌의 주어진 단면에서 균질하게 슬립폼 프린팅되거나, 그렇게 프린팅되지 않는다.
배합물 계량
본원에 설명되는 임의의 유형의 시멘트질 건축 재료는 현장에서 압출 성형 슬립폼 프린팅 노즐(들) 또는 임의의 적절한 재료(들) 전달 시스템으로부터 본 발명의 자동화된 시공 시스템으로 전달될 수 있다. 건축 재료(들)(배합물) 전달 시스템은 필요에 따라 하나 이상의 건축 재료(들) 저장 탱크, 하나 이상의 펌프, 하나 이상이 배합물 진동 및 압력 및/또는 흐름 레귤레이터(미도시), 하나 이상이 혼합기 또는 임의의 적절한 조합을 포함할 수 있다. 시멘트질(혼합) 건축 재료(들) 전달 시스템(들)은 또한 호스(hose) 및 튜브 요소(들)와 같은 하나 이상의 패스스루 요소를 포함할 수 있다.
본 발명은 배합물 계량 디바이스들에 대한 몇몇 예시적인 실시예를 제시하며, 그 중 일부는 또한 조정 가능한 펌핑 기능을 갖는다. 이러한 실시예에 의해 제공되는 이점은 최소한의 개수의 이동 부품을 채용하고 다른 계량 디바이스 및 펌프에서 통상적인 막힘 및 결빙이 발생하기 쉬운 일방향 밸브를 명시적으로 사용하지 않는다는 것이다. 이러한 특징은 본 발명의 건축 디바이스가 (예를 들어, 부석, 스코리아(scoria), 분쇄된 산호, 콘크리트 섬유 및 다른 첨가제 및 다양한 보강 연속 코일/와이어 루프 구성 요소를 갖는 것과 같이) 중공형 및/또는 고형 응집체를 갖는 낮은 슬럼프의 시멘트질 유체 및 페이스트를 전달하기에 특히 적합하게 한다.
다른 실시예에서, 상이한 수의 계량 디바이스(단지 하나 또는 그 이상을 포함)가 채용될 수 있으며; 또한, 임의의 적절한 계량 디바이스(들)가 채용될 수 있다.
모니터링
본 발명은, 캡쳐된 이미지가 배합물(들) 유속(들)을 모니터링 및 제어하는 데 사용될 수 있는 것을 포함하며, 이는 적용예에 따라 다양한 이유로 필요할 수 있다.
본 발명에 따른 방법 양태에서, 원하는 등급의 콘크리트 배합물이 바람직하게는 프린팅 헤드의 위 또는 옆으로부터 및/또는 콘크리트 혼합 스테이션 후에 현장에서 계량되며, 여기서 슬립폼 프린팅(타설)될 콘크리트 배합물은 배합물을 피드 호퍼로 펌핑하기 전에, 미리 정해진 양의 원하는 등급의 콘크리트 배합물을 전달하는 프린팅 기계로 준비된다. 상이한 등급의 콘크리트 배합물의 정확한 양은 레이어-방식 방법 양태에서 제 자리에서 위치되고 프린팅되고 있는 캡슐화된 콘크리트 "벽돌"이 체적의 단면과 원하는 등급의 콘크리트 배합물이 슬립폼 프린팅될 이전 연동에 대한 미리 정해진 길이를 기초로 정확하게 컴퓨팅될 수 있다.
선택적으로 보다 빠른 속도로 슬립폼 프린팅할 때, 콘크리트 혼합 스테이션으로부터 자동화된 건축 장치에 피딩하는 피드 호퍼로의 콘크리트 배합물 배치(batch)의 전달은 본 발명의 자동화된 프린팅 기계 옆에 바람직하게 위치되는 이동 가능 기계에 의해 발생되어, 콘크리트 배합물 배치가 콘크리트 혼합 스테이션으로부터 슬립폼 프린팅 기계로 용이하고 신속하게 전달될 수 있다. 방법 양태에서 이렇게 수집된 데이터로 인해, 슬립폼 프린팅 기계의 위치 및 진행 속도에 더하여 콘크리트 혼합 스테이션으로부터의 거리가 알려져 있는 경우에, 정확한 시점에서의 콘크리트 배합물 배치의 전달을 위한 충분한 시간 예약이 보장된다.
센서/제어기
제어기는 시스템 네트워킹, 동적 사용자 제어 및 다른 프로그램 및/또는 교시를 제공하는 것과 같은, 기계화되거나 로봇식의 현장의 구성 요소(미도시)의 자동화된 작동을 위해 본 발명의 기계화된 및/또는 로봇식 장치(자동화된 시공 시스템)에 접속되는 프로세싱 유닛이다.
본 발명의 기계화된 및/또는 로봇식 장치 또는 시스템은, 지지 및 작동 플랫폼 및 선택적인 자동화된 동기화된 슬립폼 프린팅 벽 휠 지지 및 가이딩(벽 롤러 휠) 시스템과 바람직하게 통합되는 슬립폼 프린팅 조립체의 위치 및 이동을 포함하여 자동화된 보강 콘크리트 시공 장치의 위치 및 이동을 정확하게 제어하는 위치 제어기 시스템을 포함하는 것이 바람직하다.
현장의 센서는 필요에 따라 엔드 이펙터 부착 배향(들) 모션 및 주위 작업 환경을 포함하여, 바람직하게는 로봇식 시공 시스템(들) 축 위치(들)에 대한 정보를 중계한다.
위치 제어기는 자동화된 콘크리트 슬립폼 프린팅 장치의 위치를 감지하는 위치 센서(들) 및 위치 센서의 출력에 응답하여 실시간으로 원하는 위치(들)로 자동화된 시공 시스템의 슬립폼 프린팅 조립체를 제어 가능하게 이동시키는 액추에이터를 포함할 수 있다. 위치 센서(들)는 기계적 및/또는 레이저 또는 음향 거리계일 수 있지만, 본 기술 분야의 알려진 임의의 다른 위치 및 모션 검출 디바이스가 여기에 포함될 수 있다. 예를 들어, 건축 현장에 설치된 이동 가능하게 고정된 폴(pole) 상에 설치된 3개 이상의 반사기가 필요에 따라 레이저 또는 음향 거리계에 대한 고정된 기준점을 제공할 수 있다.
레이저 및/또는 광학 거리계(또한 레이저 추적기라고 칭함)(미도시)는 광 또는 음향을 객체에 전송하고 객체(들)에 의해 반사되거나 산란된 광 또는 음향을 분석함으로써 3차원 공간에서 객체(들)에 대한 거리를 정확하게 측정할 수 있는 임의의 알려진 디바이스일 수 있다. 객체까지의 거리는 광 또는 음향이 객체에 도달하고 복귀하는 시간을 측정함으로써 계산 및 결정될 수 있다. 선택사항으로서, 레이저 거리계는: 1) 레이저 광을 생성하고 레이저 광을 반사기(미도시)를 향해 송신하는 송신기(미도시); 2) 기준점에서 레트로 반사기로부터 후방-산란된 수신 광을 수신하도록 구성된 수신기(미도시); 3) 수신기에 의해 수신된 광의 강도를 검출하도록 구성된 광 검출기(미도시); 및 비행 시간을 측정함으로써, 즉 광이 객체에 도달하고 복귀하는 데 필요한 시간을 측정함으로써 객체까지의 거리를 정확하게 컴퓨팅하는 데 효과적인 데이터 획득 시스템(미도시)을 포함할 수 있다.
특정 실시예에서, 3차원 위치 결정 정보는 서보(servo) 제어기(미도시)로 다시 전송될 수 있고, 획득된 3차원 위치 결정 및 모션 데이터의 자동화된 시공 시스템의 정확성을 최대화하기 위해 하나 이상의 튜닝 가능 동적 피드백 루프에서 사용될 수 있다. 자동화된 시공 시스템의 프린팅 노즐 조립체 자체는 XYZ/ABC 위치 결정 시스템(들)에 의해 주위로 이동될 수 있으며, 그에 따라 자동화된 시공 시스템의 슬립폼 프린터의 노즐 헤드에 대해 약 2 내지 8의 자유도를 제공한다.
재료 공급 시스템은 자동화된 시공 시스템의 슬립폼 프린팅 노즐 조립체로 광범위하게 다양한 시멘트질 배합물(들)을 펌핑(공급)하도록 구성된 자동화된 시공 시스템의 슬립폼 프린팅 장치의 시작부에 제거 가능하게 커플링되는 것이 바람직하다. 배합물 재료 공급 시스템은 광범위하게 다양한 배합물(들) 재료를 저장하도록 구성된 저장소(용기), 및 용기(들)에 저장된 배합물 재료를 자동화된 시공 시스템의 슬립폼 프린팅 장치에 공급하도록 구성된 관절식 공급 호스 또는 튜브를 포함하는 것이 바람직하다. 배합물(들) 재료는 종래의 콘크리트 배합물 전달 펌핑 시스템으로부터와 같이, 지면 기반 호스 또는 관절식 전달 아암(들)에 의해 사전 혼합된 형태로 펌핑될 수 있다(도 8 참조). 후자의 경우, 자동화된 관절식 전달 아암(들)은 필요에 따라 능동 또는 수동 또는 임의의 조합일 수 있으며, 이 경우에 슬립폼 프린팅 장치에 적절하게 제어 가능하게 부착될 수 있으며, 즉, 전달 시스템과 슬립폼 프린팅 장치(들) 사이의 부재를 접속한다. 이러한 구성에서, 자동화된 펌핑 시스템은 슬립폼 프린팅 시스템을 이동시키기 위해 필요한 원동력의 일부를 전달한다. 그러나, 재료 배합물(들) 공급 시스템의 아마도 높은 질량의 관성으로 인해, 이 경우 모든 과도한 대향력이 발휘될 수 있다.
선택사항으로서 또는 임의선택적으로, 본 발명의 재료 배합물(들) 공급 시스템(들)은 조이스틱(미도시)에 의해 제어될 수 있는 것과 같은 그 자신의 능동적 작동 제어(구동 메커니즘)를 가질 수 있다. 자동화된 보강 콘크리트 시공 시스템의 본 실시예에서, 기계화된 및/또는 로봇식 시공 시스템은 원격 조이스틱과 능동적으로 통신할 수 있으며, 재료 배합물 공급 시스템은 자동화된 로봇 시스템을 따를 수 있다. 이러한 마스터 슬레이브 제어 설정에서, 위치 결정과 관련된 지연 및 부정확성은 위치 결정 래그 및 오차(튜닝 가능 동적 응답)를 보상하기 위해 자동화된 로봇 시스템과 재료 전달 아암 사이에 가요성 접속을 필요로 할 것이므로, 슬립폼 프린팅된 재료(들) 전달 아암(들)은 자동화된 로봇 시스템에 단단히 접속되어서는 안된다.
본 발명은 현장에서 용이하게 작동될 수 있는 몇몇 운반 가능한 자동화된 시공 시스템의 지지 및 가이딩 장치를 포함하는 기계화된 및/또는 자동화된 로봇식 보강 콘크리트 시공 시스템을 포함한다.
본 발명의 슬립폼 프린팅 시스템 조립체는 한 쌍의 가이드 레일 상에 슬라이딩 가능하게 장착되고, 기계화된 및 로봇식의 자동화된 건축 장치의 장착 레일 또는 보에 이동 가능하게(슬라이딩 가능하게) 커플링되고, 긴 "벽돌"을 성형 및 슬립폼 프린팅하고 슬립폼 프린팅 출구 또는 출구들을 통해 캡슐화되고 압축되고 몰딩된 시멘트질 재료를 압출하도록 바람직하게 구성되고, 위치 제어기 시스템을 갖는 적어도 2개의 측면 부재에 의해 지지되며, 여기서 위치 제어기 시스템은 표면 상의 복수의 3차원 위치에 대해 슬립폼 프린팅 노즐 조립체를 감지하도록 구성된 위치 또는 센서, 및 위치 센서의 출력에 응답하여 원하는 위치로 본 발명의 슬립폼 "벽돌" 프린팅 조립체를 제어 가능하게 이동시키도록 구성된 액추에이터를 포함한다.
선택사항으로서 또는 임의선택적으로 본 발명의 자동화된 시공 시스템은 비디오, 시각적 추적, 감지 또는 터치 등과 같은 인코더, 온도 센서, 안전 센서, 습도 센서에 한정되지는 않지만 이와 같은 내부 공압식 센서 및 조절기 센서를 바람직하게 갖는 2개 이상의 다목적 로봇 아암을 포함할 수 있다.
선택적인 갠트리 또는 햅틱 작동 플랫폼 감지로부터 작동될 때의 다른 특정 실시예에서, 자동화되고 기계화된 아암 및/또는 로봇식 루프에 휴먼 인터페이스가 존재한다. 도 8을 참조하면, 선택사항으로서 자동화된 시스템의 기계화되거나 로봇식의 아암의 이동을 원격으로 제어하는 단일 조작자에 의해 제어가 작동될 수 있다. 예를 들어, 휴대용 컴퓨터 및/또는 X-Box™ 또는 Playstation™ 제어기 또는 다른 조이스틱 스타일 제어기(미도시)와 같은 제어기에 의해 작동될 수 있다.
자동화된 시공 시스템은 현장에서 단일 조작자에 의해 또는 임의선택적으로 한 쌍의 조작자에 의해, 그리고 조작자 없이(완전하게 컴퓨터 제어됨) 작동되는 것이 바람직하다.
선택사항으로서 또는 임의선택적으로, 본 발명은 컴퓨터를 채용하여 스케치 및 형틀을 생성하는 것과 같이 입력 및 위치 결정 센서를 갖는 소형 스케일링된 모델을 참조하여 작동될 수 있다.
선택사항으로서 또는 임의선택적으로, 본 발명은 모터 내의 마이크로-컨트롤러의 내부 메모리에 대한 케이블을 포함하거나 스위치의 상태를 모니터링할 수 있다. 일부 기계화된 및/또는 로봇 아암은 필요에 따라 "벽돌" 조인트 등을 이동, 위치 결정 또는 잠그기 위한 (터치와 같은) 피드-백 센서를 가질 수 있다는 것에 유의한다.
본 발명의 자동화된 시공 시스템은 3 내지 7 축 다목적 로봇 아암(들)을 채용할 수 있다.
특정 실시예는 6 축까지 또는 필요에 따라 채용하는 필요에 따라 입력 또는 임의의 각도 또는 도함수로부터 조정 가능한 상향 및/또는 하향 방식으로(미도시) 하나 이상의 전달 노즐로부터 "벽돌"을 성형 및 프린팅하기 위한 현장의 슬립폼 프린팅 장치 및 방법을 포함한다.
옵션 또는 변형으로서, 본 발명은 필요에 따라 섬유 보강 슬립폼 프린팅된 수직 및 수평 "벽돌" 부재를 갖는, 일반적으로 수직 배열로 프린팅된 및/또는 일반적으로 수평 배열로 프린팅된 각과 관련된 에지 또는 면 상에 접속 피쳐 연동 키홈을 갖는 별개의 벽돌 섹션(들)을 포함한다.
본 발명의 또 다른 옵션 또는 추가적인 변형으로서, 슬립폼 프린터 헤드의 조정된 위치의 왜곡을 피하기 위해, 다양한 조정 가능한(신축성) 자동화된 연장 아암 부재가 조정된 위치에서 자체-잠금된다는 것에 유의해야 한다. 기계화된 조정 가능 힌지는 볼트(미도시)에 의해 잠길 수 있다. 원하는 경우, 본 발명의 자동화된 슬립폼 프린터는 슬립폼 프린팅된 "벽돌"(층별(layer-by-layer)) 구조의 전체 크기의 상방으로-좁아지는 것 또는 상방으로 넓어지는 것 중 어느 하나를 선택적으로 포함할 수 있다. 또한, 주어진 캡슐화된 슬립폼 프린팅된 "벽돌" 구조는 필요에 따라 그 폭 또는 높이의 부분에 대해 좁아질 수 있고, 그 폭 또는 높이의 다른 부분에 대해 넓어질 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 슬립폼 프린터 헤드 직경의 확대 또는 수축에 도달할 때, 이러한 경우에, 슬립폼 프린터 부재의 각각의 추가 또는 제거는 필요에 따라 건축된 구조의 연속된 발산 또는 수렴을 허용할 것이다.
본 발명은 이전에는 이용할 수 없었던 보강 콘크리트 건축의 다양성 및 다용도성을 특히 현장에서 실시간으로 제공하도록 별개의 구분되는 작동 특성을 갖는 다양하고 상이한 자동화된 시공 시스템의 변형을 포함한다.
도 30 은 다수의 가능한 자동화된 로봇식 및/또는 기계화된 구성 중 4개를 나타낸다.
선택사항으로서 또는 임의선택적으로, 본 발명은 필요에 따라 개별 서보 제어(미도시)를 갖는 3개 이상의 텔레스코픽 유압식 실린더를 추가로 포함하는 리프팅 메커니즘을 채용하는 것을 포함한다.
따라서, 본 발명은 이전에 알려지지 않았던 속도 및 다용도성이 가능한 특히 유리한 보강 콘크리트 슬립폼 프린팅 시공 시스템을 제공한다는 것이 명백하다. 본 발명의 온사이트 조정 가능하고 재구성 가능한 기계화된 아암(들)은 지금까지 안전하게 가능했던 것보다 상당히 큰 치수의 보강 콘크리트 구조물의 더욱 단순하고 더욱 정확한 가지며, 전체 시스템은 종래 기술의 슬립폼 기술로 이전에는 경제적으로 가능하지 않았던 현장의 새로운 재료 및 구조적 구성의 슬립폼 프린팅을 허용한다.
선택사항으로서 또는 임의선택적으로, 본 발명은 종래의 갠트리 로봇식 장치 상에 본 발명의 자동화된 시공 시스템의 장치의 제거 가능한 장착 및 건축 작동을 통합한다.
로봇
본 발명은 광범위하게 다양한 기계화된 및 로봇식 구성, 변형 및 시스템을 포함한다.
다수의 가능한 로봇식 구성 중 하나는 중국(본토), 허난, 정저우, 정동 뉴 디스트릭트, 사우스 용핑 로드 및 웨스트 캉핑 로드, 빌딩 3, 유닛 1, 10 층, 1006호(Room 1006, Floor 10, Unit 1, Building 3, South Yongping Road And West Kangping Road, Zhengdong New District, Zhengzhou, Henan, China (Mainland))에 있고 웹사이트가 zzwanto.en.albaba.com인 Zhengzhou Wantuo Import and Export Co., LTD.에 한정되지는 않지만 이와 같은 곳에서 이용 가능하다.
다수의 가능한 로봇식 구성 중 하나는 중국(본토), 광동, 동관, 달링산 타운, 다탕랑 빌리지, 싱위안 로드, 진시옹다 사이언스 파크, 빌딩 D, 1/F(1/F, Bldg. D, Jinxiongda Science Park, Xingyuan Road, Datanglang Village, Dalingshan Town, Dongguan, Guangdong, China (Mainland))에 있고, 웹사이트가 http://en.cllrobot.com인 Donggguan Changlilai Robot Technology Co., LTD.에 한정되지는 않지만 이와 같은 곳으로부터 이용 가능하다.
다수의 가능한 로봇식 구성 중 하나는 중국(본토), 장시, 난창, 칭산후 디스트릭트, 창신 로드, 넘버 188(No. 188, Changxin Road, Qingshanhu Dist., Nanchang, Jiangxi, China (Mainland))에 있고 웹사이트가 http://www.ikvrobot.com인 Nanchang IKV Robot Co., LTD에 한정되지는 않지만 이와 같은 곳으로부터 이용 가능하다.
다수의 가능한 로봇식 구성 중 하나는 미국-미시간 48033, 사우스필드, 텔레그래프 로드 21000(21000 Telegraph Road, Southfield, Mich. 48033―USA)에 있고 웹사이트가 http://www.comau.com인 Comau S.p.A에 한정되지는 않지만 이와 같은 곳으로부터 이용 가능하다.
몇몇 특정 실시예에서, 본 발명은 "오버헤드" 갠트리(햅틱), 리버스 갠트리, 데카르트, 원통, 구, 극(polar), 스카라, 델타, 병렬, 관절식, 조인트 아암에 한정되지 않지만 이와 같은 다양한 기계화된 및/또는 로봇식의 제거 가능하게 장착된 지지 및 작동 장치를 채용하는 것을 포함하며, 본원에 구체적으로 언급되거나 나타내지 않은 다른 로봇 시스템(장치)가 본 발명에 포함된다.
이동 로봇의 형태와 같은 자동화된 시공 시스템은 3개의 기능을 가지며; 장애물에 충돌할 때를 자동으로 감지하는 범용 원격 제어로 작동 및 구동될 수 있으며, 상기 장애물로부터 자동으로 떨어져 후진할 수 있으며, 다른 로봇 시스템과 연계하여 선택적으로 작동한다. 로빙(roving) 로봇은 상대적으로 단순한 프로그래밍과 작동 하드웨어 변화 및 광범위하게 다수의 하드웨어 애드-온을 가져서 그 액션을 수정 및 확장하기 용이하다.
선택사항으로서 또는 임의선택적으로, 적외선 및/또는 레이저 센서를 추가하는 것은 필요에 따라 기본 객체 식별 또는 충돌 회피 특성을 가능하게 할 수 있다.
선택사항으로서 또는 임의선택적으로, 필요에 따라 로봇의 시선으로부터 스틸 또는 비디오를 기록하기 위해 자동화된 시공 시스템 상에 카메라를 제거 가능하게 설치하는 것을 포함할 수 있다.
일반적으로 보행 로봇식 기계를 생성하는 다수의 다리 및 조인트를 갖는 병렬 로봇 및 보행 로봇은 휠 또는 트랙-기반 로봇보다 굉장히 더 복잡하다. 본 발명의 가이드 레일 시스템 또는 궤도 구동 로봇을 갖는 트랙 로봇은 캐스터(caster) 로봇보다 무거운 하중을 운반할 수 있고, 모래, 흙, 자갈, 잔디, 눈, 심지어 진흙과 같은 오프-로드 건축 작동을 보다 용이하게 처리할 수 있다. 홀로노믹 로봇(미도시)은 3개 한 벌의 특수 설계된 휠을 갖는 전방향(omnidirectional) 로봇이며, 각각은 그 자체의 캐스터 세트를 갖고 전방향으로 이동 가능하며, 카메라-중심 작동에 양호하게 적절하여 횡방향으로 이동하거나, 필요에 따라 제자리에서 회전한다. 오토마톤 또는 자율 로봇(미도시), 인간에 의해 제어되지 않는 로봇은 통상적으로 휠이 있지만, 되풀이하여(반복하여) 동일한 액션을 정확하게 수행하는 것과 같은, 2개 이상의 다리(미도시), 자체-작동 로봇(미도시)을 갖는 다리가 있는 로봇을 또한 포함한다. 인간 조작자(미도시)로부터의 입력 없이도 하나의 지점으로부터 다른 지점으로 이동할 수 있는, 자동 조종 시스템을 갖춘 자율 로봇 차량이 있다. 헥사포드(hexapod) 로봇(보행기)은 일반적으로 6개의 다리를 가진 보행 로봇이다.
다양한 작업의 수행을 위해 다양한 프로그래밍된 모션을 통해 재료, 부품, 도구 또는 특수 디바이스를 이동시키도록 설계된 다기능 조작기를 갖는 산업용 로봇(미도시)이 재프로그래밍될 수 있다.
이동 로봇은 기계식으로 구속되지 않은 코스(미도시)를 통해 이동할 수 있는 자체-추진 및 자립형 로봇(미도시)이다. 이동 로봇은 다음과 같이 분류될 수 있다: 이동 로봇들이 진행하고 통상적으로 휠을 갖는 환경이지만, 2개 이상의 다리(미도시)를 갖는 다리 달린 로봇을 또한 포함한다.
본원에 개시된 기계화된 및/또는 로봇식 시공 시스템은 그 장치에 제거 가능하게 커플링된 슬립폼 프린팅 노즐 조립체와 연계하여 임의의 적절한 고정식 및/또는 이동식 기계화된 및/또는 로봇 시스템을 포함할 수 있다. 로봇 시스템은 예를 들어, 도 8 및 도 38에 도시된 바와 같이 자동화된 또는 반-자동화된 또는 수동으로 작동되는 가이드 레일 시스템의 장치의 쌍 상에 슬라이딩 가능하게 장착된 적어도 2개의 측면 부재 사이에서 연장되고 그에 의해 지지되는 가이딩 및 지지 보 장치 또는 일련의 보로부터 현장에서 작동될 수 있다. 자동화된 슬립폼 프린팅 노즐(들) 조립체는 로봇의 엔드 이펙터에 제거 가능하게 커플링(부착)될 수 있으며, 출구(들)를 통해 재료(들)를 위치시키고 압출하도록 구성될 수 있다. 기계화된 및/또는 로봇 시스템은 로봇 장치 및 필요에 따라 제거 가능하게 부착된 슬립폼 프린팅 노즐(들) 조립체의 3차원 이동을 제어 및 위치시키도록 구성된 위치 제어기를 추가로 포함할 수 있다.
다른 특정 실시예는 도 8 및 도 38에 참조하여, 필요에 따라 다양한 가이드 레일 지지 시스템을 포함하는 본 발명의 방법 및 장치를 포함한다.
다른 실시예에서는 이동식 및/또는 기계화된 로봇식 슬립폼 프린팅 콘크리트 건축 방법 및 장치를 포함하며, 이러한 방법 및 장치는 선택적으로 다양한 이동 가능한 로봇식 지지 작동 페데스탈(들) 또는 베이스(들)를 포함할 수 있고; 바람직하게는 기계화된 또는 로봇식 지지 페데스탈 또는 작동 베이스로부터 연장되는 다양한 관절식의 기계화된 및/또는 로봇 아암(들)을 갖고; 자동화된 장치의 기계화된 및/또는 로봇 아암(들)의 원위 단부에 커플링된 제거 가능하게 부착된 프린팅 노즐 조립체를 갖는다.
본 발명의 이동식의 기계화된 및/또는 로봇식 콘크리트 시공 시스템은 전동 휠 조립체를 포함할 수 있다.
본원에 개시된 본 발명의 로봇식 작동 시스템은 광범위하게 다양한 현장의 콘크리트 건축 작업을 수행하기 위해 가변 연속 및/또는 비연속 수동 및/또는 사전-프로그램된 모션을 통해 보강 콘크리트 재료를 현장에서 이동시키고, 위치시키고 프린팅하고, 구성 요소, 부품, 도구 또는 특수 디바이스를 설치 및 제거하도록 설계된, 재프로그램가능한 다기능 조작기(들)를 갖는다.
예를 들어, 특정 적용예에서, 기계화된 및/또는 로봇 시스템의 보강 콘크리트 건축 방법(들) 및 장치는 선형 및 비선형 회전 또는 프리즈매틱(prismatic) 조인트에 의해 직렬로 접속된 몇몇 링크로 구성된다.
기계화된 아암
본 발명은 슬립폼 프린팅 시스템을 이동시키는 데 필요한, 현장의 다양한 건축 작동을 수행할 수 있는, 도 29, 도 30 및 도 45를 참조하면, 다양한 기계적 다목적 아암(들)을 갖는 보강 콘크리트 건축 방법 및 장치에 관한 것이다. 바람직하게는, 자동화된 시공 시스템의 기계적 아암(들)은 바람직하게는 약 4 자유도(또는 모션의 가능성)를 가지며, 적용예에 따라 2개의 전기 모터에 의해 작동될 수 있고, 이들 각각의 모터는 적어도 2 자유도에 대응하는 이동을 교대로 제어하고, 동일 모터(들)에 의해 현장에서 제어되는 모션이 상이한 시점에서 수행되는 직렬 및 병렬의 현장의 더 높은 이동(들) 정확도를 위해 혼합 제어를 갖는 고도로 조정 가능한 아암(들)을 제공하는 한편, 상이한 모터에 의해 제어되는 모션은 동시에 수행될 수 있으며, 장래에 차례대로 필요에 따라 지원될 수 있다.
자동화된 건축 아암(들)은 현장의 슬립폼 프린팅 작동을 최적화하는 데 가장 적절한 순차적인 모션으로 작업할 수 있으며, 특히 이를 수행하는 데 필요한 시간과 공차를 감소시키는 것과 작동 시간이 감소될 수 있게 허용하지만 이론적으로 불가능한 정도까지는 허용하지 않는 것과 같이 양(positive) 및 음(negative)의 가속 모두에 기인하는 응력의 감소에 대해 그러한데, 왜냐하면 자동화된 시공 시스템의 이동의 동시 발생은, 아암(들) 구조물이 이렇게 건축된 아암의 중량 및 큰 부피의 복잡성을 밸런싱하는 것에 대한 이러한 현장의 콘크리트 건축 성능을 확보하기 위해 과도하게 응력을 받지 않을 수 있도록 개별의 온사이트 건축물 이동에 대해 채택될 수 있는 변위 속도 및 가속도가 감소되는 것을 필요로 하기 때문이다.
자동화된 시공 시스템의 간략한 설명
XOY 평면과 같은 회전(1) 및 병진(2) 이동을 수행하여, 슬립폼 프린팅 압출 헤드(A, B)가 사전 설정된 궤적(3)을 따라 진행한다.
전원(들)
본 발명의 자동화된 시공 시스템의 전력은 공압, 전기, 태양, 가스, 디젤 모터 또는 유압식 액추에이터, 또는 수동 작동 등 또는 필요에 따라 임의의 조합에 한정되지는 않지만 이와 같은 임의의 적절한 소스로부터 유도될 수 있다.
드라이브(들)
모터는 조인트 및/또는 다이렉트 드라이브, 자동화된 시공 시스템의 아암(들) 모터 및/또는 펌프 등의 원동력의 소스에 기어링될 수 있다. 자동화된 시공 시스템의 모터는 조인트 및/또는 다이렉트 드라이브 등에 기어링될 수 있다. 드라이브는 아암의 모터 및/또는 펌프 등을 포함하여 기계화된 또는 로봇식 장치에 동력원을 제공한다는 것에 유의한다.
조이스틱 경로 추적(제어기) 조작자는 로봇 아암(들)의 프린팅 헤드를 제어하고, 컨트롤러는 필요한 정보를 컴퓨팅하여 X-Box™ 스타일 휴대용 제어기 또는 조이-스틱 제어기(미도시)와 같은 헤드의 경로를 모체가 따르게 한다.
조인트 모드
조작자는 필요에 따라 3차원 공간 또는 카메라 뷰 또는 레이저/음향 좌표에 위치된 위치 또는 모션을 미세 튜닝하기 위해 필요한 경우 자동화된 시공 시스템(로봇 시스템)의 개별 조인트를 독립적으로 제어할 수 있다.
데카르트/갠트리 로봇
데카르트 로봇은 또한 갠트리 로봇으로 알려져 있다. 이는 고정식 로봇이며 통상적으로 최소 3개의 모션 요소를 포함한다. 각 모션은 단일 방향의 선형 모션을 나타낸다. 갠트리 로봇에서, 이러한 각 작동은 서로 직각으로 배열되며 통상적으로 X, Y 및 Z로 표기된다. X와 Y는 수평면에 위치하고 Z는 수직이다. X 및 Y는 풋프린트의 폭과 길이이고 Z는 풋프린트의 높이이다. 이러한 풋 프린트의 내부는 갠트리 로봇의 작동 엔벨로프라고 칭해지며, 이러한 엔벨로프 내의 모든 위치로 물품을 이동시킬 수 있거나 현장의 작동 엔벨로프 내의 항목에 대해 일부 작동을 수행할 수 있다.
예를 들어, 슬립폼 프린팅 장치는 자동화된 로봇 시스템의 기계화된 아암에 제거 가능하게 부착될 수 있다. 컴퓨터나 다른 제어 하에서, 몇몇 룸을 포함하는 전체 구조물 또는 건물의 보강 콘크리트 기초, 계단, 푸팅, 벽 및 지붕을 프린팅할 수 있다. 본 발명의 로봇식 건축 장치는 요구되는 슬립폼 프린팅 경로를 가로지를 때 본 발명의 슬립폼 프린팅 압출 장치 및 슬립폼 프린팅 노즐 조립체를 지지 및 위치시키는 데 사용될 수 있다. 또한, 위치 결정 시스템이 고정된 기준점 및 바람직하게 슬립폼 프린터 헤드 또는 기계화된 아암(들) 상에 제거 가능하게 장착된 레이저 또는 음향 거리계를 포함하는 시스템과 같은, 슬립폼 프린팅 장치를 정확하게 위치시키는 데 사용될 수 있다.
본 발명은, 광범위하게 다양한 보강 콘크리트 건축 어플리케이션이 본원에서 설명된 슬립폼 프린팅 조립체 중 하나 이상을 유리하게 이용할 수 있는 것을 제공한다.
모바일 로봇
현장의 자동화된 로봇 시스템의 다른 실시예에서, 모바일 자동화된 시공 시스템이 사용될 수 있다. 도 8은 모바일 지지 및 작동 베이스를 갖고, 로봇 베이스로부터 연장되는 관절식 로봇 아암 또는 아암들을 갖는 모바일 로봇식 자동화된 시공 시스템의 일 실시예를 나타낸다. 모바일 자동화된 시공 시스템은 임의의 적절한 기계화된 조인트 구조를 채용할 수 있으며, 바람직하게는 재료 저장 용기 및 전달 호스 및/또는 파이프로 제거 가능하게 부착될 수 있다. 자동화된 슬립폼 프린팅 조립체는 임의의 로봇 아암(들)의 원위 부착 단부(손목) 또는 엔드 이펙터에 커플링될 수 있고, 제거 가능하게 부착된 로봇 아암(들)에 의해 지지 및 작동 베이스의 위 또는 아래의 원하는 높이 또는 필요에 따라 임의의 유도 위치 및 모션으로 리프팅 및 위치될 수 있다. 자동화된 슬립폼 프린팅 노즐 조립체는 지붕을 포함하여 벽돌 벽을 제 자리에 프린팅하는 꼭대기까지 내내 수로에서 프린팅할 때, 기초 및/또는 푸팅의 슬립폼 프린팅할 때 등과 같이, 지면 레벨에 또는 그 아래에 이렇게 도달할 수 있다. 선택사항으로서, 재료 공급 시스템은 지지 및 작동 베이스(미도시) 상에 장착될 수 있고, 배합물 재료(들)를 자동화된 슬립폼 프린팅 조립체에 공급하도록 구성될 수 있다.
자동화된 로봇 아암(들)이 충분히 단단한 구조로 만들어지면, 엔드 이펙터(손목)에서의 위치 감지가 필요하지 않을 수 있다. 대신에, 선택적으로 위치 센서는 자동화된 로봇식 건축 장치의 지지 베이스 상에 제거 가능하게 장착될 수 있다. 위치 센서(들)는 예를 들어, 레이저 및/또는 음향 추적기일 수 있다. 이 구성에서, 모바일 로봇 장치는 모션 중에 슬립폼 프린팅 건축에 관여하지 않는다. 일단 원하는 미리 정해진 포스트에 도달하면, 이는 본 기술 분야 내의 임의의 적절한 수단에 의해 자체적으로 고정될 수 있다. 그 후, 모바일 로봇식 건축 장치는 이전 포스트에 있는 동안 슬립폼 프린팅 건축의 최종점으로부터 "벽돌" 프린팅 건축 프로세스를 재시작할 수 있다.
건축 프로세스는 건축 프로세스 중의 임의의 지점에서 신속하고 안전하게 중지 및 재개될 수 있다.
도 8 은 슬립폼 프린팅된 벽을 건축하는 데 사용되고 있는 모바일 로봇 시스템을 나타낸다. 직립 위치에서, 모바일 로봇 장치는 높은 벽 및/또는 천장의 꼭대기의 건축을 완료할 수 있다. 도 22 및 도 48을 참조하면, 예를 들어, 모바일 로봇 버전은 룸의 네 모서리의 각각에 자체 위치될 수 있고, 그 도달 범위 내의 벽돌 벽의 층 섹션을 슬립폼 프린팅(건설)할 수 있다. 자동화된 모바일 로봇식 시공 시스템은 필요에 따라 에너지 충전 및 재료 충진 위치(들)로 복귀할 수 있다.
본 발명의 옵션 또는 변형으로서, 적용예에 따라, 본 발명은 단일 슬립폼 프린팅 건축 조립체를 제어하는 단일 모바일 로봇을 사용하는 것을 포함할 수 있으며, 복수의 슬립폼 프린팅 조립체가 필요에 따라 순차적으로 및/또는 동시에 채용될 수 있다. 각각의 슬립폼 프린터는 슬립폼 프린팅 조립체 및/또는 재사용 가능한 지지 페데스탈에 제거 가능하게 부착된 자동화되고 기계화된 및/또는 로봇 아암(들)을 갖는 자동화된 아암(들) 또는 운반 가능한 지지 페데스탈 장치에 의해 부착되고 제어될 수 있다. 추가적으로, 본 발명의 건축 장치는 도 47을 참조하면 지지 플랫폼을 갖는 운반 가능한 접이식 트레일러 상에 장착될 수 있으며, 모바일 로봇식 접근법은 향상된 운반 속도 및 용이성을 제공하는 것과 같은 이전에는 이용할 수 없었던 작동 피쳐와 페데스탈 및/또는 채용된 가이드 레일 및/또는 현장에 배치된 모바일 로봇(들)의 수의 관점에서의 확장성을 포함하는 현장의 설정, 및 동시 건축의 가능성을 가질 수 있으며, 여기서 복수의 이동 가능한 또는 고정된 자동화된 페데스탈 및/또는 모바일 로봇은 필요에 따라 구조물 또는 구조물들의 다양한 섹션을 동시에 또는 순차적으로 건축한다.
본 발명의 보강 콘크리트 건축 장치 및 시스템의 몇몇 실시예에서, 자동화된 모바일 로봇 시스템은 선택적인 전동 휠 조립체(미도시)를 구비할 수 있다. 도 8, 도 22, 도 47 및 도 48은 모바일 로봇 시스템의 실시예를 나타낸다. 모바일 자동화된 로봇 시스템은 도 40을 참조하면 자동화된 시공 시스템(들)에 커플링된 슬립폼 프린팅 조립체 및 전동 휠 조립체 상에 장착되고 광범위하게 다양한 배합물 재료를 자동화된 슬립폼 프린팅 조립체로 공급하도록 구성된 (선택적인 용기(들) 및 전달 아암(들)을 포함하는) 배합물 재료 공급 시스템을 포함한다. 자동화된 재료 공급 시스템은 용기 및 공급 호스 및/또는 튜브(들)를 필요에 따라 포함할 수 있다.
로봇식 시공 시스템 버전은 예를 들어, 건축될 벽 또는 구조물에 인접한 건축 현장에서 이용 가능한 하나 이상의 공급 스테이션에서 중지함으로써 배합물 재료 공급 시스템의 용기(들)를 충진한다. 로봇 시스템은 전기 라인, 배터리, 압축 공기, 가스 또는 디젤 발전기와 같은 임의의 전원에 의해 전력을 공급받을 수 있다. 도 8 및 도 38에 나타낸 구성은 긴 벽을 건축하는 데 아주 적합할 수 있다. 광범위하게 다양한 배합물 재료가 이러한 구현에 사용될 수 있으며, 예를 들어, 상이한 재료가 필요에 따라 외부 표면 및 내부 표면에, 그리고 광범위하게 다양한 중실형 및 중공형 코어 구조물을 프린팅하기 위해 각각 사용될 수 있으며, 상이한 배합물 재료가 필요에 따라 벽의 임의의 섹션에서 사용될 수 있다.
나타낸 모바일 로봇 시스템은 선택적으로 "벽돌" 모서리를 슬립폼 프린팅하는 데 사용될 수 있다. 제거 가능하게 부착되는 조립체를 갖는 자동화된 슬립폼 프린터는 바람직하게는 공급 호스 또는 튜브(들)의 수직축에 대하여 온-보드 컴퓨터 제어 하에서 회전한다. 또한, 배합물 재료 용기(미도시) 및 제거 가능하게 부착된 배합물 공급 호스 및/또는 튜브(미도시)는 필요한 경우 360도 이상 회전할 수 있다. 이는 모서리와 같은 다양한 구조적 형상의 효율적인 온사이트 시공을 허용한다. 배합물 재료 용기(들) 및 전달 호스 또는 튜브의 회전 및 프린팅 노즐(들) 배향의 동시 제어가 필요에 따라 단순한 기하학적 피쳐 내지 매우 복잡한 기하학적 피쳐를 갖는 다양한 (벽돌) 구성(도 26 참조)을 성형 및 슬립폼 프린팅하는 데 사용될 수 있다.
도 8 및 도 22는 완성된 프린팅된 "벽돌" 층으로부터 다음 "벽돌" 층으로 진행하는 모바일 로봇 시스템을 나타낸다. 도 8 및 도 22 및 도 51에서 알 수 있는 바와 같이, 특정 실시예는 예를 들어, 다수의 가능한 자동화된 시공 시스템들 중 하나가 스위블링(swivelling)할 수 있어, 로봇 시스템이 각각의 완성된 프린팅된 "벽돌" 층 위로 진행할 수 있는 것을 포함한다. 배합물 재료 용기(들) 및 슬립폼 프린팅 조립체의 360도 이상의 회전과 결합된 등반(상승) 액션은 또한 단부를 갖는 "벽돌" 벽의 건축을 달성할 수 있다. 로봇 시스템은 가능한 한 많은 "벽돌" 벽 층을 프린팅할 수 있으며, 프린팅된 층의 단부에 매우 가까이 도달할 때, 선택적으로 슬립폼 프린터 조립체를 180도 회전시킬 수 있으며, 그 후 후방 및 등반 및 이전 프린팅된 "벽돌" 층을 프린팅하여, 이전 "벽돌" 배합물 재료가 충분히 굳어지고 양생되기에 충분한 시간을 제공하며, 시간은 배합물 재료, 타이밍, 슬리브 특성, 슬럼프, 습도, 주위 온도 등에 따라 약 1 분 내지 4 분 사이의 범위에 있는 것이 바람직하다.
선택사항으로서, 적용예에 따라, 경질의 수평 지지 부재가 예를 들어, 그 아래에 개구를 브릿징함으로써 윈도우 개구, 도어 개구 및 천장과 같은 개구의 본 발명의 온사이트 슬립폼 프린팅을 용이하게 하는 데 사용될 수 있다. 보강 윈도우 프레임을 생성하기 위해, 슬립폼 프린팅 조립체의 제어기는, 슬립폼 프린팅 조립체가 윈도우 개구로 지정된 영역을 통과할 때 슬립폼 프린팅 조립체의 모든 출구에 대해 배합물 재료(들)를 프린팅하는 흐름을 오프(off)시킬 수 있다. 윈도우 프레임을 둘러싸는 벽의 꼭대기가 슬립폼 프린팅(압출)된 후에, 선택적으로, 경질의 수평 부재가 윈도우의 헤더를 생성하기 위해 이러한 벽의 꼭대기를 가로질러 배치될 수 있다. "벽돌" 배합물 재료(들)의 하나 이상의 연속 슬립폼 프린팅된 층이 그 후 필요한 경우 헤더 및 둘러싸는 벽의 꼭대기 상에 압출 및 위치될 수 있다. 유사한 보강된 구조적 브릿징 접근법이 도어 및 다른 개구를 건축하는 데 사용될 수 있다. 천장은 구조물의 상단 벽을 가로질러 프린팅된 벽들 내의 일련의 이웃하는 구조적 보강 부재(바(bar), 케이블)를 프린팅함으로써 현장에서 마찬가지로 건축될 수 있으며, 그 위에 시멘트질 재료(들)가 구조물에 충분한 강도 및 미적 형태를 부여하기 위해 압출될 수 있다.
본원에 설명되는 하나 이상의 로봇식의 자동화된 시공 시스템은 또한 필요한 경우, 즉 창문 및 도어 개구의 상단을 가로 질러 그리고 장력 링(Tension Ring) 및 지붕(들)을 건축하기 위해 벽 구조물의 상단을 가로질러 이러한 보강 구조 부재를 배치하는 데 사용될 수 있다.
엔드 이펙터(손목) 부착 도구
선택사항으로서, 도 29의 1을 참조하면, 자동화된 시공 시스템의 장치는 광범위하게 다양한 손목 부착물(엔드 이펙터) 및 페인트 분사기, 래커(Lacquer) 분사기, 분사기(물 분무기) 냉각 시스템, 건조한 기후에서의 프린팅을 위한 워터 미스터(Water Mister) 또는 포거(Fogger), 스크레이퍼, 롤러/임프린터 또는 엠보서(Embosser) 또는 텍스처라이저(Texturizer), 브러쉬, 레이저 절단기, 레이저 가이드 및 측정기, 3-차원 로케이터, 워터 절단기, 히터(일반 및 레이저)(퓨전), 폼(Foam) 및/또는 스폰지, 쿨러, 음향 측정기, 진동기, 스티머, 휴대용 고압 콘크리트 분사기, 초크 디스펜서(Chalk Dispenser)(들), 샌드 블래스터(Sand Blaster), 피닝(Peening)(유리 비드(bead)) 블래스터, 고압 콘크리트 크랙 충진기, 대형 위스크(wisk), 분무기 및 다양한 센서에 한정되지는 않지만 이와 같은 설치 가능하고 제거 가능한 도구를 채용할 수 있다.
로봇 아암(들)의 단부 또는 측면 상의 제거 가능하게 부착된 디바이스는, 일단 자동화된 아암 또는 아암들이 올바른 위치로 전달되면, 다양한 현장의 건축 작업을 수행하기 위해 다양한 부착 도구와 호환 가능한 작동 부착을 위해 적절하게 장착될 수 있으며, 즉, 프리-슬립-포머(pre-slip-former), 슬립폼 프린터 장치, 그립퍼(gripper), 레이저, 반사기, 스프레이 건, 진공기, 브러시, 공기 송풍기, 샌드블래스터 또는 피닝(유리 비드), 블래스터 롤러, 센서, 엠보싱 롤러, 비전 카메라 등이다.
건축 장치의 로봇 아암은 다양한 고정 및 조정 가능 슬립폼 프린팅 구성 요소 시스템, 임프린팅 장치, 측정 도구(예를 들어, 가이딩, 레이저, 절단 도구 등에 한정되지는 않지만 이와 같음)와 같은 다양한 부착 건축 도구(장치)를 채용할 수 있다.
본 발명은 도 29의 1을 참조하면, 피벗팅 단부 부착물(손목)에 한정되지는 않지만 이와 같은 신속한 도구 부착 및 제거를 제공하기 위한 제거 가능한 부착 수단을 갖는 엔드 이펙터(손목)를 포함한다.
선택사항으로서 또는 임의선택적으로, 본 발명은, 2개의 축이 현장에서 통합되어 평면(x, y)의 임의의 점에 도달하고, 3개의 축이 3-차원 공간(x, y, z)의 임의의 위치 또는 점에 바람직하게 도달하는 것을 포함한다. 추가적인 롤 축, 피치 및 요(yaw)가 자동화된 로봇 시스템의 엔드 이펙터 손목 부착물(들)의 배향을 제어하는 것이 바람직하다.
제어 가능한 로봇 아암(들)은 전방- 및/또는 후방-압출된 재료(들)에 대해 정확한 위치 내에서 원하는 구성 요소(들)를 잡아서 위치시키도록 구성된 커플러(들) 또는 그립퍼(들)와 같은 부착물을 그 원위 단부에서 가질 수 있다.
도 29의 A에 나타낸 로봇 아암(들)의 실시예는, 다른 변형이 채용될 수 있지만, 단순화된 범용 수동 로봇식 엔드 이펙터를 나타낸다. 선택사항으로서, 로봇 아암(들)은 제거 가능하게 장착된 히터 부재를 또한 채용할 수 있다. 로봇 아암의 단부 손목에 제거 가능하게 장착된 선택적인 그립퍼는 도 27의 B를 참조하면 그루브 또는 채널을 수용하는 "벽돌" 내에 위치된 파이핑 구성 요소의 각각 상에 낮추어짐으로써 파이핑 및 다른 구성 요소와 같이 잡기 로케이팅, 및 위치 결정할 수 있으며, 로봇 아암(들)의 각각의 그립퍼는 구성 요소를 잡을 수 있다. 선택사항으로서, 히터 요소는 위로 개방된 후, 가열될 영역과 결합하기 위해 폐쇄될 수 있다.
본 발명은 프린팅된 구조물의 표면의 페인팅에 대한 것과 같은 반-자동화된 또는 자동화된 페인팅 장치를 포함한다. 자동화된 시공 시스템의 제어 가능한 로봇 아암(들)의 일 단부에 고정된(또는 본원에 설명되는 노즐 조립체에 커플링된) 제거 가능하게 장착된 페인팅 시스템은 원하는 사양에 따라, 프린팅된 "벽돌" 재료의 표면(들) 상에 원하는 색(들)을 제어 가능하게 페인팅하도록 구성될 수 있다. 페인팅 메커니즘은, 액체 페인트가 자동으로 공급되는 통상의 롤러 또는 스프레이 노즐, 또는 임의선택적으로 잉크젯 유형 프린터 헤드, 예를 들어, 대형 광고판을 프린팅하는 데 사용되는 잉크젯 프린터 헤드일 수 있다. 잉크젯 프린터 페인팅 메커니즘은 벽지 또는 다른 원하는 패턴이 각각의 벽 또는 표면 상에 프린팅되게 할 수 있다.
선택사항으로서 또는 임의선택적으로, 벽지 위치 결정 및 프린팅에 대한 접근법에서, 모든 벽이 완료된 후 벽지 프로세스가 수행될 수 있다. 스프레이 페인팅의 예에서, 스프레이 노즐의 위치 결정 정확도는 중요하지 않을 수 있다. 롤러 페인팅의 예에서, 롤러와 벽 표면 사이의 고정된 압력은 단순한 거리 또는 압력 센서(들)에 의해 유지된다. 잉크젯 프린팅의 경우, 잉크젯 페인팅 메커니즘을 운반하는 자동화된 시공 시스템의 로봇식 엔드-이펙터는 미세 위치 감지 및 조정 시스템, 예를 들어, 레이저 또는 음향 추적 시스템을 포함할 수 있다. 선택사항으로서, 로봇식 엔드-이펙터는 또한 잉크젯 프린트 헤드와 벽 표면 사이의 상대적으로 고정된 거리를 유지하기 위해 센서(들)를 포함할 수 있다. 롤러 및 잉크젯 페인팅 모두에 있어서, 엔드-이펙터(손목)는 필요에 따라 벽 곡선, 표면 텍스처 및 경사 등에서의 가능한 변동에 따를 수 있다.
동기화된 건축
본 발명의 자동화된 건축 장치(도구)는 도 8을 참조하면, 소프트웨어일 수 있고 온사이트 또는 오프사이트에서 컴퓨터 제어 및/또는 모니터링될 수 있으며, 도 51을 참조하면 동기화된 보강 콘크리트 건축에서 현장에서 함께 작동하는 몇몇 고정된 및/또는 모바일 콘크리트 시공 시스템의 동시 건축을 선택적으로 제공할 수 있다.
분산된 모바일 3-차원 콘크리트 슬립폼 프린팅에 대한 개념의 컴퓨터 렌더링은 구조물에 대해 외부 및 내부 보강 시멘트질 연동 벽돌을 선택적으로 갖는다. 예를 들어, 슬립폼 프린팅된 내부 및 외부 보강 콘크리트 벽돌 구조물을 추가로 건축하기 위해 협업적인 동시 방식으로 몇몇 자동화된 3-차원 콘크리트 프린터를 채용하는 복수의 자동화된 로봇이 동시에 건축하기 위해 동시에 함께 작동할 수 있다. 도 51을 참조한다.
한 명의 조작자가 자동화된 슬립폼 프린팅 장치를 배치 및 조작하여 사람의 상호 작용을 최소화하여, 다소 작은 동기화된 모바일 로봇식의 자동화된 3-차원 콘크리트 슬립폼 페인팅 시스템에 의해 보강 콘크리트 구조물이 현장에서 관례적으로 그리고 신속하게 생산된다.
방법 양태에서, 본 발명은 보강 콘크리트 건축의 속도 및 신뢰성을 개선하는 단일 또는 복수의 작동 자동화된 시스템을 갖는 협업 방식으로 슬립폼 프린팅된 구조물을 건축하기 위한 복수의 소형 콘크리트 펌프를 포함할 수 있다.
선택사항으로서, 도 51을 참조하면, 2개 이상의 슬립폼 프린터가 동시에 작동될 수 있다.
보강 콘크리트 벽을 프린팅할 때, 단일 기계적 아암(미도시)에 부착된 복수의 자동화된 슬립폼 프린팅 시스템을 채용하거나, 보강 콘크리트 벽, 룸을 건축할 때 및/또는 연동 벽돌을 갖는 복잡한 모놀리식에 가까운 구조물을 건축할 때와 같이 현장에서 복수의 슬립폼 프린팅 장치를 작동시키고 동시에 및/또는 순차적으로 건축하는 복수의 기계화된 아암으로 프린팅한다. 도 24를 참조한다. 임의의 청구항에 따른 방법 및 장치는 내부 보강 메쉬 및 외부 보강 컨테인먼트 슬리브 슬립-포밍을 현장에서 동시에 결합하는 것을 포함한다.
임의의 청구항에 따른 방법 및 장치는, 내부 보강 메쉬가 슬립-포밍된 콘크리트 벽돌 구조 응력 영역 내에 정확하게 위치되는 것을 포함한다.
임의의 청구항에 따른 방법 및 장치는 적용예에 따라 필요에 따라 다양한 메쉬/네트 치수 및 특성을 갖는 폴리프로필렌/현무암으로 바람직하게 구성된 보강 내부 메쉬/네트 보강물을 포함한다.
임의의 청구항에 따른 방법 및 장치는 다음 슬립폼 프린팅된 벽돌층에 대한 가이딩 시스템으로서 연동 키홈을 사용하는 옵션을 포함한다.
임의의 청구항에 따른 이전에 이용할 수 없었던 현장의 다용도 방법 및 장치는 적용예에 따라 필요에 따라 바람직한 현장의 건축 시퀀스가 변화될 수 있는 것을 포함한다.
임의의 청구항에 따른 방법 및 장치는 현장의 슬립폼 프린팅 프로세스 동안 내부 보강 메쉬/네트를 정확히 위치시키기 위한 다월(dowel) 가이딩 및 위치 결정 장치(미도시)를 포함한다.
임의의 청구항에 따른 방법 및 장치는 벽 또는 벽들 내의 빌트-인 가구, 선반, 벤치, 리세스, 알코브(alcove) 등의 온사이트 슬립폼 타설을 포함한다.
임의의 청구항에 따른 방법 및 장치는 선택사항으로서 또는 임의선택적으로 온사이트 단일 지점 보강 콘크리트 건축의 이점을 갖는 것을 포함한다.
임의의 청구항에 따른 방법 및 장치는 현장에서 평행한 벽들(미도시)을 동시에 타설하는 것과 같이, 이중벽, 지붕을 슬립-포밍하는 것을 포함한다.
임의의 청구항에 따른 방법 및 장치는 예측 가능한 슬럼프 제어 특성을 제공하고 보다 적은 온사이트 수축을 동시에 획득하기 위해 광범위하게 다양한 시멘트질 배합물에 대해 조절 특성을 갖는 사전-엔지니어링된 개구를 갖는 보강 컨테인먼트 슬리브를 채용하는 것을 포함한다.
임의의 청구항에 따른 방법 및 장치는 방열 최적화로 한정되지는 않지만 이와 같은 현장의 시멘트질 양생 관리 시스템을 포함한다.
임의의 청구항에 따른 외부 컨테인먼트 슬리브 방법 및 장치는 현무암 섬유 및 그 변형에 한정되지는 않지만 이와 같은 다양한 미세-보강재로 내부에 충진되는 것을 포함한다.
임의의 청구항에 따른 외부 컨테인먼트 슬리브 방법 및 장치는 폴리프로필렌 섬유 및 그 변형에 한정되지는 않지만 이와 같은 다양한 미세-보강재로 내부에 충진되는 것을 포함한다.
복수의 슬립폼-내부-형틀-위치로의-가요성/대체 가능 벽돌로부터의 전체 건측 스케일의 보강 연동 콘크리트 구조물의 온사이트 프린팅 시공을 위한 임의의 청구항에 따른 전체 건축 스케일의 자동화된 대체 가능 슬립폼 다이 성형 외부 섬유 보강 현장-방치 현장-프린팅 패스스루 계층별 벽돌 위치 결정 및 프린팅 장치는:
키홈 연동 벽돌 배치 및 계층별 프린팅 다목적 자동화된 시스템을 갖는 외부 섬유 보강 현장-방치 현장-프린팅 슬립폼으로서, 상기 다목적 자동화된 시스템에는 일단에서 이동 가능 배치 및 지지 구조물에 결합된 지지 및 작동 베이스들이 제공되며, 그리고 대체 가능 다이 또는 형틀 슬립폼 압출 프린팅된 연동 벽돌 계층별 증착 프린팅 시스템은 이동 가능한 작동 및 지지 페데스탈 구조물의 대향 단부에 착탈식 결합되며, 슬립폼 프린팅 노즐은 성형 압출 연동 계층별 증착 슬립폼 프린팅 벽돌들을 배치 및 프린팅하도록 작동 가능한 적어도 하나의 대체 가능 슬립포밍 다이 또는 형틀 자동화된 조작기를 포함하는 외부 섬유 보강 현장-방치 현장-프린팅 슬립 폼을 포함하고,
패스스루 전체 건축 스케일의 슬립폼 대체 가능 다이 또는 형틀들을 통해 외부 현장-방치 현장-프린팅 섬유 보강 프린팅 벽돌의 3-차원 위치를 실시간 측정하고 시공 현장에서 실시간으로 해당 3차원 위치 데이터를 생성하는 튜닝 가능 동적 응답 피드백 측정 시스템으로서, 기준 측정치들은 튜닝 가능한 동적 응답 피드백 시스템을 획득하도록 조정되고 자동화된 지지 및 작동 페데스탈(들) 상에 또는 이로부터 가깝게 위치하는 시야 위치 측정 시스템을 갖는 비접촉 광학 측정 디바이스를 포함하여 상기 이동 가능한 지지 및 작동 페데스탈(들) 구조의 대향 단부 상의 3차원 위치를 정확히 결정하는, 상기 튜닝 가능 동적 응답 피드백 측정 시스템; 및
건축 스케일 위치 데이터를 수신하고 전체 건축 스케일 위치 데이터와 상기 전체 건축 스케일 슬립폼 장치를 위해 저장된 소정 위치들 사이의 비교에 기반하여 제어 데이터를 생성하는 프로그래머블 제어기로서, 배치할 외부 현장-방치 현장-프린팅 보강 벽돌을 프린팅하고 전체 건축 스케일 보강 건축물을 위한 소정 위치에 연동 벽돌을 프린팅하되 몇몇 고정식 및/또는 이동 가능 작동 및 지지 플랫폼(들)을 구비하는 자동화된 로봇 시공 장치를 제어하여 대체 가능 전체 건축 스케일 패스스루 벽돌 다이 또는 형틀을 구비한 슬립포머의 초기의 조악한 배치를 갖는 방법 및 장치의 튜닝 가능 동적 응답을 제공하고, 적어도 하나의 조절기를 제어하여 슬립폼 프린팅 연동 벽돌들의 미세한 3차원 배치를 제공하되, 상기 미세한 3차원 전체 건축 스케일 배치 장치는 상기 초기의 조악한 배치보다 더 미세한 배치를 제공하며, 상기 제어기는 슬립폼 프린팅 이동 가능 및 지지 작동 구조물을 제어하여 느린 동적 응답과 함께 이동하고 정확히 배치하며, 상기 적어도 하나의 로봇 조작기를 제어하여 빠른 동적 응답과 함께 이동함으로써 상기 현장-방치, 현장-프린팅 이동 가능 지지 및 작동 장치의 처짐 및 유발된 동적 효과들을 보상하며, 고속 튜닝 가능 동적 응답은 저속 작동 응답보다 빠른, 상기 제어기를 포함한다.
임의의 청구항에 따른 전체 건축 스케일의 자동화된 3차원 슬립폼 패스스루 대체 가능 성형 및 프린팅 시스템에 대한 방법 및 장치는 현장의 외부 섬유 보강 시멘트질 컨테인먼트 슬리브 및 공장 환경에서의 슬립폼 성형 및 프린팅 없는 슬립폼 프린팅을 포함한다.
임의의 청구항에 따른 본 발명의 전체 건축 스케일의 자동화된 슬립폼 성형 및 프린팅 방법 및 장치는 대체 가능 형틀/다이를 갖고 광범위하게 다양한 보강 콘크리트 지붕을 프린팅하는 온사이트 전체 건축 스케일의 3차원 계층별 슬립폼 패스스루 성형을 포함한다.
임의의 청구항에 따른 전체 건축 스케일의 자동화된 슬립폼 성형 및 프린팅 방법 또는 장치는, 구조물의 내부로부터, 또는 선택적으로 구조물의 외부로부터 또는 임의의 조합으로 평행 및/또는 비평행 벽들을 (나란히) 동시 슬립포밍하는 것을 포함한다.
임의의 청구항에 따른 외부 가요성 섬유 보강 컨테인먼트 슬리브를 갖는 전체 건축 스케일의 자동화된 3차원 슬립폼 성형 및 계층별 프린팅 방법 및 장치는 현장에서 기초를 슬립폼 성형 및 프린팅하는 것을 포함하고, 자동 지면 보상 특성(자체-레벨링)을 더 포함한다.
임의의 청구항에 따른 전체 건축 스케일의 자동화된 3차원 슬립폼 성형 및 프린팅 방법 및 장치는 실시간으로 고정된/통상적인 이동 폼(form) 위에/주위에서의 온사이트 슬립폼 건축 프린팅을 포함한다.
임의의 청구항에 개진된 외부 섬유 보강 컨테인먼트 슬리브 패키지 시스템을 갖는 대체 가능 벽돌 성형/성형 시스템을 포함하는 임의의 청구항에 따른 방법 및 장치에서, 단계 (a)는 내진 기초, 푸팅, 벽 및 지붕을 건축하기 위해 외부 보강 벽돌을 슬립포밍하기 위해 외부 컨테인먼트 슬리브 표면의 내부 에지에 대한 s-파 포착 및 상쇄 특성을 갖는 복수의 연속 중첩 비접촉 메모리 반환 "코일" "루프" 지진 충격 상쇄 장치를 위치 결정 및 고정하는 단계를 포함한다.
임의의 청구항에 따른 전체 건축 스케일의 자동화된 슬립폼 3차원 패스스루 성형된, 압출된, 프린팅된, 및 분산된 연동 외부 보강 가요성 섬유 슬리브/내부로의-변형 가능한 상기 대체 가능 형틀/다이 방법 및 장치에 있어서, 자동화된 시공 시스템 및/또는 스캐닝 레이저는 데이터의 낮은 업데이트 속도로 패스스루 슬립폼 프린팅 노즐의 실시간 위치를 측정하고, 3차원 전체 건축 스케일의 튜닝 가능한 측정 시스템은 또한 높은 데이터 업데이트 속도에서 대체 가능 슬립폼 전체 건축 스케일의 다이 또는 형틀 장치의 실시간 위치를 측정하여, 실시간으로 튜닝 가능한 동적 응답 효과 및 편차의 실시간 보정을 가능하게 하고, 필요에 따라 자동으로 조정될 수 있다.
임의의 청구항에 따른 패스스루 대체 가능 다이/형틀 슬립폼 계층별 연동 프린팅 방법 및 장치를 갖는 자동화된 전체 건축 스케일의 3차원 가요성 현장-방치 현장-프린팅 위치변형 가능 외부 보강 컨테인먼트 슬리브에 있어서, 슬립폼 다이 또는 형틀 노즐은 3차원 전체 건축 스케일의 위치로 배열된 적어도 하나의 대체 가능 슬립폼 다이 또는 형틀 및 구조물 상의 3차원 공간에서 그 미리 정해진 위치에서 튜닝 가능한 동적 응답을 갖는 패스스루 프린팅 외부 섬유 보강 슬립폼 프린팅된 연동 전체 건축 스케일의 벽돌을 포함한다.
임의의 청구항에 따른 연동 프린팅 방법 및 장치를 갖는 전체 건축 스켈의 자동화된 3차원 성형 가능 현장-방치 현장-프린팅 성형 위치변형 가능 외부 보강 컨테인먼트 슬리브 패스스루 대체 가능 다이/형틀 슬립폼 계층화에 있어서, 대체 가능 벽돌 슬립폼 형틀 노즐은 미리 정해진 전체 건축 스케일의 3차원 위치에서 (a) 위치 및 계층별 패스스루 프린팅 다이(dye) 또는 성형된 슬립폼 프린팅된 벽돌에 대해; 튜닝 가능한 동적 응답 특성을 갖는 계층별 연동 피착에서 위치 및 압출되는 제1 압출기를 포함한다.
임의의 청구항에 따른 대체 가능 형틀/다이 방법 및 장치를 갖는 내부 위치 슬립폼 다이 또는 형틀 3차원 프린팅 시스템으로 변형 가능한 전체 건축 스케일의 가요성 외부 현장-방치 현장-프린팅 섬유 보강 자동화된 벽돌 배치 및 계층별 패스스루에 있어서, 벽돌이 순차적으로 슬립폼 성형 및 프린팅될 때, 동일 경로 및 놓여진 벽돌이 맞물리고 지지되는 키홈이고 튜닝 가능한 동적 응답을 갖는 그 놓여진 벽돌 및 구조물의 수평 표면 상의 이전 연동 상기 놓여진 벽돌 상에 위치 및 계층별 프린팅된 대체 가능 형틀/다이의 내부 위치로의 가요성 슬리브/변형 가능을 채용한다.
임의의 청구항에 따른 대체 가능 형틀/다이 방법 및 장치를 갖는 내부 위치 슬립폼 다이 또는 형틀 3차원 프린팅 시스템으로 변형 가능한 전체 건축 스케일의 가요성 외부 현장-방치 현장-프린팅 섬유 보강 자동화된 벽돌 배치 및 계층별 패스스루에서, 벽돌이 순차적으로 슬립폼 성형 및 프린팅될 때, 동일 경로 및 놓여진 벽돌이 맞물리고 지지되는 키홈이 아니고 튜닝 가능한 동적 응답을 갖는 그 놓여진 벽돌 및 구조물의 수평 표면 상의 이전 상기 놓여진 벽돌 상에 위치 및 계층별 프린팅된 대체 가능 형틀/다이의 내부 위치로의 가요성 슬리브/변형 가능을 채용한다.
외부 가요성 섬유 보강 컨테인먼트 슬리브 패키지를 갖는 슬립폼 프린팅 성형된 현장-프린팅 현장-방치 벽돌의 임의의 청구항에 따른 전체 건축 스케일의 자동화된 3차원 슬립폼 성형 및 계층별 프린팅 방법 및 장치는: 다양한 대체 가능 형틀을 제공하는 단계; 섬유 보강 외부 시멘트질 컨테인먼트 슬리브의 일 단부를 시멘트질 재료로 조정 가능한 펌핑력으로 충진하는 단계; 벽돌 성형 장치가 펌핑된 시멘트질 재료 및 대체 가능 패스스루 형틀을 통해 흐르는 가요성 외부 보강 시멘트질 컨테인먼트 슬리브에 평행하도록, 다양한 대체 가능 벽돌 성형 디바이스들 중 하나를 제거 가능하게 설치하는 단계 및 시멘트질 혼합 복합물이 우선 벽돌의 외부 가요성 섬유 보강 컨테인먼트 슬리브 디바이스 내로 흐르고 대체 가능 패스스루 다이/형틀 사이에서 함께 반경 방향으로 내부로 압출된 벽돌의 표면을 조정 가능하게 압축한 후 성형된 외부 섬유 보강 컨테인먼트 슬리브 연동 벽돌 패키지를 프린팅하기 위해 외부 섬유 보강 성형된 벽돌이 설치된 패스스루 대체 가능 슬립폼 형틀의 대향 단부에서 개구를 통해 흐르도록 시멘트질 혼합 복합물을 펌핑하는 단계를 포함한다.
임의의 청구항에 따른 가요성/위치 변형 가능 외부 보강 컨테인먼트 슬리브 패스스루 대체 가능 다이/형틀 슬립폼 계층화 연동 프린팅 방법 및 장치를 갖는 전체 건축 스케일의 자동화된 3차원 대체 가능 다이 또는 형틀 슬립폼 프린팅 시스템에 있어서, 자동화된 측정 방법 및 장치는 실시간으로 위치를 측정하고 높은 데이터 업데이트 속도에서 슬립폼 패스스루 프린팅 노즐을 측정하기 위해 관성 내비게이션 시스템을 포함하고, 이는 대체 가능 슬립폼 다이 또는 성형 압출 노즐의 3차원 전체 건축 스케일의 공간에서 위치에 대한 데이터를 실시간으로 제어기로 제공한다.
대체 가능 형틀/다이를 갖는 전체 건축 스케일의 자동화된 가요성 외부 현장-방치 현장-프린팅 섬유 보강 벽돌 배치 및 계층별 연동 패스스루 슬립폼 다이 또는 형틀 3차원 벽돌 프린팅 시스템의 임의의 청구항에 따른 방법 및 장치에 있어서, 측정 시스템은 벽돌 계층별 증착 방식으로 대체 가능 다이 또는 성형 슬립폼 건축 장치의 실시간 위치에 대한 튜닝 가능한 동적 응답 위치 데이터를 제공하기 위한 스캐닝 레이저 시스템을 포함하고, 측정 시스템은 위치 데이터를 사용하여 연동 계층별 프린팅 증착 위치 데이터를 정확하게 프린팅한다.
임의의 청구항에 따른 패스스루 대체 가능 다이/형틀 슬립폼 계층별 연동 프린팅을 갖는 전체 건축 스케일의 자동화된 3차원 가요성 현장-방치 현장-프린팅 위치변형 가능 외부 보강 컨테인먼트 슬리브의 방법 및 장치에 있어서, 제어기는 다이 또는 성형 대체 가능 슬립폼 패스스루 프린팅 노즐을 제어하여 계층별 증착 위치에 연동되고, 튜닝 가능한 동적 응답을 갖는 계층별 증착 연동 시퀀스에서 각각의 미리 정해진 3차원 전체 건축 스케일의 위치에 슬립폼 다이 또는 형틀 압출된 연동 키홈 프린팅된 벽돌을 놓고, 여기서 외부 섬유 보강 다이 또는 온사이트 성형된 슬립폼 프린팅된 벽돌의 완전한 경로는 외부 현장-방치 현장-프린팅 섬유 보강 슬립폼 연동 벽돌의 다음 경로에 대해 슬립폼 프린팅된 연동 외부 보강된 벽돌을 놓기 전에 놓여진다.
임의의 청구항에 따른 대체 가능 형틀/다이를 갖는 전체 건축 스케일의 슬립폼 다이 또는 형틀 3차원 프린팅 시스템의 내부 위치 내의 위치변형 가능 전체 건축 스케일의 자동화된 가요성 외부 현장-방치 현장-프린팅 섬유 보강 벽돌 배치 및 계층별 연동 패스스루의 임의의 청구항에 따른 방법 및 장치에 있어서, 다른 모듈형 자동화된 조작자 슬립폼이 조정 가능한 압축력이 필요에 따라 인가되고 있는 동안 내부 위치 연동 벽돌로 변형 가능한 이전에 위치된 및 패스스루 프린팅된 외부 가요성 보강 섬유를 프린팅한다.
임의의 청구항에 따른 스케일 가능한 대체 가능 형틀/다이를 갖는 전체 건축 스케일의 자동화된 가요성 외부 현장-방치 현장-프린팅 섬유 보강 위치결정 배치 및 게층별 연동 패스스루 내부로의 위치변형 가능한 상기 슬립폼 다이 또는 형틀 3차원 프린팅 시스템에 대한 방법 및 장치에 있어서, 패스스루 슬립폼 프린터 시스템은, 패스스루가 프린팅된 압출된 다이 또는 성형된 벽돌의 소스를 펌핑하여 제자리에 위치 및 프린팅되게 하는 연동 벽돌 다이 또는 성형 위치 결정 및 운반 장치를 더 포함한다.
임의의 청구항에 따른 대체 가능 형틀/다이를 갖는 전체 건축 스케일의 자동화된 외부 가요성/내부로의 위치변형 가능 현장-방치 현장-프린팅 섬유 보강 벽돌 위치결정 및 계층별 연동 3차원 프린팅 시스템에 대한 방법 및 장치에 있어서, 콘크리트 시공 시스템의 자동화된 로봇 시스템은 로봇 아암이 커플링된 범용 장착 부착물인 몇몇 지면 결합 및 지지 작동 베이스를 더 포함하고, 제어기는 제어 데이터에 기초하여 다목적 기계화된 모듈형 아암의 위치를 제어한다.
임의의 청구항에 따른 대체 가능 형틀/다이를 갖는 전체 건축 스케일의 자동화된 가요성 외부 현장-방치 현장-프린팅 섬유 보강 벽돌 위치결정 및 계층별 연동 패스스루 내부로의 위치변형 가능 슬립폼 다이 또는 형틀 3차원 프린팅 시스템에 대한 방법 및 장치에 있어서 제어기는 실시간으로 프린팅되고, 위치되고, 연속적으로 또는 간헐적으로 놓여지고 있는 계층별 증착 벽돌 경로를 갖는 특정의 사전-엔지니어링된 가요성 외부 현장-방치 현장-프린팅 섬유 보강 연동 벽돌에 대해 데이터 평면에서 대체 가능 형틀/다이를 갖는 슬립폼 형틀 프린팅 헤드의 위치를 유지하기 위해 다목적 모듈형 기계화된 아암의 위치를 제어한다.
임의의 청구항에 따른 대체 가능 형틀/다이를 갖는 전체 건축 스케일의 자동화된 가요성 외부 현장-방치 현장-프린팅 섬유 보강 벽돌 배치 및 계층별 연동 패스스루 내부로의 위치변형 가능 슬립폼 다이 또는 형틀 3차원 프린팅 시스템에 대한 방법 및 장치에 있어서, 범용 장착 부착물을 갖는 운반 가능한 다목적 제거 가능하게 부착된 모듈형 로봇식 지지 및 작동 페데스탈 구조물은 텔레스코픽 붐(telescopic boom)(크레인), 갠트리, 작동 플랫폼을 갖는 운반 가능 접힘 가능 트레일러, 가이드 레일 시스템 및 경량 모래 및/또는 물 충진된 재사용 가능 지지 및 작동 페데스탈, 보강된 현장-방치 현장-타설 작동 페데스탈 플랫폼, 임시 오거 지지 및 작동 플랫폼, Bobcat® 또는 다른 크레인 유사 구조물로 이루어지는 그룹 중 하나를 포함한다.
임의의 청구항에 따른 전체 건축 스케일의 자동화된 3차원 슬립폼 성형 및 프린팅 방법 및 장치는 수직으로 적재 가능한 모듈형 자동화된 시공 시스템, 운반 및 작동 트레일러 플랫폼, 및 온사이트 슬립폼 프린팅 보강 콘크리트 시공 시스템을 포함하며, 상기 장치는,
제1 상부 플랫폼 및 제1 상부 프레임, 및 제1 상부 플랫폼에 부착되어 이로부터 하방으로 돌출하는 후방 인터페이스 측면을 갖고, 스페어 휠(spare wheel) 및 타이어 조립체를 수용하도록 구성된 제1 상부 프레임 아래의 리세스를 갖는, 전방 지지 프레임;
전방 지지 프레임에 연결되고 이로부터 연장되는 트레일러 넥;
제1 상부 플랫폼 및/또는 트레일러/프레임의 실질 부위에 부착되어 이를 덮는 제1 평면 데크 플레이트(deck plate);
레이저, 음향, 버블, 레벨 지시 시스템을 갖는 장착 동작 페데스탈 조립체 장치;
한 쌍의 조정 가능 캐스터 휠;
후방 인터페이스 측면에 근접 부착되는 캐스터 휠;
제2 상부 플랫폼, 제2 상부 프레임에 부착되고 이로부터 하방으로 돌출되는 제2 상부 플랫폼 및 프레임 및 전방 인터페이스 측면을 갖는 후방 지지 프레임;
제2 상부 플랫폼의 실질 부위에 부착되어 실질 부위를 덮는 제2 평면 데크 플레이트;
전방 인터페이스 측면에 부착된 제3 조절 가능한 캐스터 휠;　및 후방 프레임 인터페이스 측면 및 전방 인터페이스 측면을 상호 연결하는 적어도 하나의 힌지(hinge)를 포함하며;
여기서, 자동화된 시공 시스템의 운반 및 작동 플랫폼 트레일러(시스템)는 후방 및 전방 프레임 인터페이스가 서로 인접하게 위치되는 전개 모드에서 구성되도록 적응되어, 전방 및 후방 지지 프레임은, 제한된 공간에서의 추가적인 운반 및 360도 회전 작동(온사이트)을 갖는 완전 자동화된 시공 슬립폼 성형 및 프린팅 시스템 온사이트 리프팅 및 배치를 지지 및 작동시키기 위하여 일반적으로 배향된 공통 평상형 작동 플랫폼을 형성한다.
임의의 청구항에 따른 전체 건축 스케일의 자동화된 3차원 슬립폼 성형 및 프린팅 방법 및 장치는 보강된 콘크리트 현장-타설 현장-방치 지지 및 작동 플랫폼 및 현장의 드릴링된 구멍에 삽입되고 이에 따르도록 구성되고, 그 후 굳어질 수 있는 콘크리트로 충진되도록 구성되는 자동화된 시공 시스템에 대한 제거가능한 부착 수단을 갖는 페데스탈을 타설하기 위한 외부 섬유 보강 컨테인먼트 튜브를 제공하고, 상기 보호 보강된 컨테인먼트 슬리브는 위치로의 가요성/변형 가능 직조된 재료로 형성된 몸체 부분을 포함하여, 상기 보호 보강된 슬리브의 직경은 상기 오거/드릴의 제거 이후, 그리고 폐쇄된 하부 부분 보강된 튜브, 이에 의해 중력 및 압력 하에서 굳어질 수 있는 시멘트질 "콘크리트"로 충진될 때 상기 드릴링된 구멍의 직경보다 약간 더 크다.
외부 보강 시멘트질 컨테인먼트 슬리브(형틀)를 갖는 수직으로 신장된 지지 및 작동 페데스탈에서 현장-방치 타설을 위한 임의의 청구항에 따른 방법 및 장치에서, 수직으로 신장된 보강 시멘트질 컨테인먼트 슬리브를 제공하는 단계, 상기 수직으로 신장된 외부 컨테인먼트 슬리브 내에 보강 시멘트질 재료를 타설하는 단계, 및 상기 외부 지지 및 작동 현장-타설 현장-방치 페데스탈을 형성하기 위해 상기 시멘트질 타설 재료(들)를 굳히는 단계를 포함하며, 상기 수직으로 신장된 보호 보강된 외부 컨테인먼트 슬리브는 상기 시멘트질 타설 재료(들)를 공급하기 위해 일 단부에서 개구를 갖고 지면 불규칙성에 자동으로 따르는 성형 가능(형태 맞춤) 가요성 및 비탄성 신장된 현장-타설 현장-방치 외부 보강 컨테인먼트 슬리브이며, 상기 가요성 사전-엔지니어링된 보강 슬리브는 뚫어진 구멍에 수용되는 동안 현장에서 상기 신장된 자체-조정 외부 컨테인먼트 슬리브에서 상기 타설 재료의 상기 타설(페데스탈)시에 상기 타설 시멘트질 재료를 내부에 단독으로 수용하기 위한 수단을 구성한다.
임의의 청구항에 따른 대체 가능 형틀/다이를 갖는 전체 건축 스케일의 자동화된 슬립폼 가요성/내부 위치로의 변형 가능 외부 현장-방치 현장-프린팅 섬유 보강 벽돌 프린팅 위치 결정 및 계층별 연동 프린팅의 방법 및 장치에 있어서, 운반 가능한 지지 및 작동 구조물이 전체 건축 스케일의 3차원 슬립폼 프린팅된 룸 및/또는 건축되고 있는 구조물의 전체 영역에 걸쳐 도달하도록 구성된다.
임의의 청구항에 따른 대체 가능 형틀/다이를 갖는 전체 건축 스케일의 자동화된 슬립폼 가요성/내부 위치로의 변형 가능 외부 현장-방치 현장-프린팅 섬유 보강 슬립폼 벽돌 배치 및 계층별 연동 3차원 프린팅 시스템의 방법 및 장치에 있어서, 비접촉 광학 시선 위치 측정 시스템이 자동화된 전체 건축 스테이션, 스캐닝 레이저로부터 선택되고, 자동화된 전체 건축 스테이션 및 스캐닝 레이저의 조합이 자동화된 시공 시스템의 튜닝 가능한 동적 응답에 기여한다.
임의의 청구항에 따른 대체 가능 형틀/다이를 갖는 슬립폼 다이 또는 형틀 3차원 프린팅 시스템의 내부 특성으로 변형 가능한 전체 건축 스케일의 자동화된 가요성 외부 현장-방치 현장-프린팅 섬유 보강 벽돌 배치 및 계층별 연동 패스스루에 대한 방법 및 장치에 있어서, 상기 방법은:
시멘트질 재료로 이루어진 3차원 벽돌 형태의 모든 표면 상에 자기 압밀 시멘트질 아키텍처 재료를 순차로 적층하여, 건축 온사이트 및/또는 공장 환경에서 상기 프린팅된 보강된 아키텍처 구성 요소를 생산하는 단계; 및 상기 3차원 구조물에 상기 아키텍처 구성 요소를 설치하는 단계를 포함한다.
임의의 청구항에 따른 자동화된 방법 및 장치에 있어서, 시멘트질 재료로부터 프린팅하는 대체 가능 형틀을 갖는 3차원 섬유 보강 슬립폼 벽돌 계층별 연동 프린팅 시스템을 준비하는 상기 단계는 컴퓨터-제어되는 다중-작업 모듈형 로봇 아암의 사용에 의해 조정 가능하고 튜닝 가능한 동적 응답을 갖는 전체 건축 스케일의 3차원 슬립폼 프린팅 시스템을 준비하는 단계를 포함한다.
임의의 청구항에 따른 외부 현장-방치 현장-프린팅 섬유 보강 벽돌 슬립폼 프린팅 위치 결정 및 계층별 연동 프린팅을 갖는 전체 건축 스케일의 자동화된 가요성/대체 가능 형틀의 내부 위치로의 변형 가능 3차원 프린팅의 방법 및 장치에 있어서, 전체 건축 스케일의 3차원 슬립폼 시멘트질 재료를 건축하는 상기 단계는:
컴퓨터 프로세서와 튜닝 가능한 동적 응답 통신하는 이동 가능 지지 페데스탈 상의 재료로서, 상기 지지 및 작동 페데스탈은 상기 컴퓨터 프로세서로부터의 명령들에 응답하여 이동할 수 있고; 및 상기 컴퓨터 프로세서와의 튜닝 가능한 동적 응답 통신에서 다중-작업 로봇 아암의 원위 단부에 위치된 엔드 이펙터 프린팅 헤드의 사용에 의해 구조적으로 보강 시멘트질 재료를 동시 또는 순차적으로 프린팅하고, 상기 컴퓨터 프로세서로부터의 명령들에 응답하여 상기 지지 및 작동 페데스탈로부터 협업하여 이동하여, 원하는 3차원 형상을 갖는 3차원 보강된 구조물을 슬립폼 프린팅하는 단계를 포함한다.
임의의 청구항에 따른 방법 및 장치를 포함하는 대체 가능 형틀/다이를 갖는 내부 위치 슬립폼 다이 또는 형틀 3차원 프린팅 시스템으로 변형 가능한 위치 결정 및 계층별 연동 패스스루를 갖는 전체 건축 스케일의 자동화된 가요성 외부 현장-방치 현장-프린팅 섬유 보강 벽돌에 있어서, 구조적인 시멘트질 재료의 상기 프린팅된 벽돌층을 동시에 및/또는 순차적으로 위치 결정 및 맞물리게 하는 상기 단계는 상기 다중-작업 모듈형 로봇 아암(들)의 상기 원위 단부에서 제2 이펙터를 사용하여, 그리고 상기 지지 및 작동 플랫폼과 협업하여, 상기 3차원 자동화된 슬립폼으로부터 구조적인 시멘트질 재료의 연동 프린팅된 벽돌층을 동시 및/또는 순차적으로 위치 결정 및 프린팅하여, 전체 건축 스케일의 보강 시멘트질 구성 요소를 슬립-포밍하는 단계를 포함한다.
임의의 청구항에 따른 대체 가능 슬립폼 다이 또는 형틀 3차원 프린팅 시스템의 내부 3차원 표면 내의 위치로 변형 가능한 전체 건축 스케일의 자동화된 가요성 외부 현장-방치 현장-프린팅 섬유 보강 벽돌 배치 및 계층별 연동 패스스루의 방법 및 장치는 프린팅 가능한 보강된 구조적 시멘트질 재료의 연동 프린팅된 층을 순차적으로 위치 결정 및 적용하는 상기 단계 전에 상기 자동화된 3차원 슬립폼의 상기 표면을 준비하는 단계를 포함한다.
임의의 청구항에 따른 전체 건축 스케일의 자동화된 가요성 외부 현장-방치 현장-프린팅 섬유 보강 벽돌 배치 및 계층별 연동 패스스루 대체 가능 슬립폼 다이 또는 형틀 내부로의 변형 가능 3차원 프린팅 시스템의 방법 및 장치에 있어서:
3차원 대체 가능 슬립폼 성형 가능한 보강 시멘트질 재료를 준비하는 상기 단계는:
컴퓨터 프로세서와 통신하는 튜닝 가능한 동적 응답을 제공하는 광범위하게 다양한 이동 가능 또는 고정된 지지 및 작동 플랫폼(페데스탈)으로부터 지지 및 작동되는 자동화된 3차원 프린팅 시스템의 로봇 아암으로서, 상기 지지 및 작동 플랫폼은 상기 컴퓨터 프로세서로부터의 커맨드에 응답하여 자동화된 이동을 할 수 있는 단계; 및 상기 컴퓨터 프로세서와의 튜닝 가능한 동적 응답 통신에서 다중-작업 모듈형 로봇 아암의 원위 단부에 위치된 대체 가능 엔드 이펙터의 사용에 의해 재료를 동시에 및/또는 순차적으로 추가(프린팅)하여, 전체 건축 스케일의 및 원하는 형상을 갖는 3차원 슬립폼 프린팅된 구조물을 형성하는 단계를 포함하고;
재료의 층을 프린팅 및 위치 결정하는 상기 단계는 상기 지지 및 작동 플랫폼과 협업하여 상기 다목적 로봇 시스템의 상기 원위 단부에서 제2 이펙터로부터의 상기 재료를 프린팅 및 위치 결정하는 단계를 포함하고, 상기 제2 이펙터는 상기 배합물 저장 용기와 통신하고; 및,
구조적 아키텍처 재료의 층을 동시에 및/또는 순차적으로 프린팅 및 위치 결정하는 상기 단계는 상기 제2 이펙터를 사용하여 상기 3차원 슬립폼으로부터 구조적 아키텍처 재료의 층을 동시에 및/또는 순차적으로 프린팅 및 위치 결정하는 단계를 포함한다.
임의의 청구항에 따른 전체 건축 스케일의 가요성 외부 현장-방치 현장-프린팅 섬유 보강 벽돌 배치 및 계층별 연동 대체 가능 전체 건축 스케일의 형틀/다이 패스스루 3차원 벽돌 프린팅 시스템의 방법 및 장치는 일반적으로 보강된 기초, 푸팅, 벽, 옹벽, 및 다른 수평 및 수직으로 연장되는 보강된 구조적 장벽, 및 추가로 지붕을 포함하는 자동화된 건축물과 같은 보강된 콘크리트 구조물을 슬립폼 프린팅하기 위한 대체 가능 장치(디바이스)에 관한 것이다. 더욱 구체적으로, 자동화된 본 발명은 하나 이상의 대체 가능 전체 건축 스케일의 슬립포머를 포함하는 장치에 관한 것이다.
대체 가능 형틀/다이 3차원 프린팅 시스템의 내부로 변형 가능한 전체 건축 임의의 청구항에 따른 전체 건축 스케일의 자동화된 가요성 외부 현장-방치 현장-프린팅 섬유 보강 벽돌 배치 및 계층별 연동 패스스루 대체 가능 형틀/다이 내부로의 변형 가능 3차원 프린팅 시스템의 방법 및 장치에 있어서, 상기 대체 가능 슬립폼 프린팅 헤드는 모듈형 다중-작업 로봇 아암의 원위 단부에 위치된다.
임의의 청구항에 따른 전체 건축 스케일의 자동화된 3차원 슬립폼 성형 및 계층별 프린팅 방법 및 장치는 광범위하게 다양한 사전-엔지니어링된 통기 애퍼처들 크기, 형상 및 치수 및 필요에 따라 스케일링된 구성을 갖는 외부 보강 컨테인먼트 슬리브를 포함하며, 방열 특성의 향상된 균일성 및 다양한 향상된 사전-엔지니어링된 증발 제어 특성을 제공하는 다양한 사전-엔지니어링된 외부 보강된 컨테인먼트 슬리브의 통기 애퍼처들을 갖는 것과 같이, 본 발명의 외부 가요성 섬유 보강 시멘트질 벽돌 캡슐화 특성을 채용하는 현장의 시멘트질 배합물의 양생 환경을 조절하기 위한 광범위하고 다양한 현장의 슬립폼 프린팅된 시멘트질 배합물을 포함하고, 보강하는 것을 포함하며, 고성능 및 특수 구조 보강된 콘크리트 연동 벽돌 배합물에 대해 특히 실시간으로 온사이트 슬립폼 프린팅 시멘트질 배합물 환경을 최적화하기 위해 광범위하게 다양한 시멘트질 본딩(양생) 특성을 향상시킨다.
임의의 청구항에 따른 전체 건축 스케일의 외부 현장-방치 현장-프린팅 섬유 보강 벽돌 배치 및 계층별 연동 패스스루 대체 가능 슬립폼 다이 또는 형틀 내부로의 변형 가능 3차원 프린팅 시스템의 방법 및 장치에 있어서, 상기 슬립폼 프린팅된 자기 압밀 및/또는 비-자기 압밀 시멘트질 재료는 최적화되고 바람직한 양생 환경을 예측 가능하게 획득하기 위해 슬리브의 사전-엔지니어링된 통기 애퍼처들과 결합된 시멘트질 배합물을 개질/조정함으로써 30초와 5분 사이의 사전-엔지니어링된 양생 시간 내에 다음 프린팅된 층을 지지하기에 충분한 양생 상태를 달성한다.
임의의 청구항에 따른 전체 건축 스케일의 자동화된 3차원 슬립폼 성형 및 계층별 프린팅 방법 및 장치는 약 0과 3 사이의 범위의 전달되는 시멘트질 배합물 슬럼프, 및 더욱 바람직하게는 약 1.5와 2.0 사이의 범위에 있는 바람직한 전달된(프린팅된) 슬럼프를 갖는 시멘트질 배합물, 가장 바람직하게는 약 0.0과 1.50 사이의 범위에 있는 전달된 시멘트질 배합물 슬럼프를 갖는 섬유 보강 외부 성형 가능 보강 컨테인먼트 슬리브에서 연동 및 외부에서 캡슐화되는 다양한 낮은 슬럼프 시멘트질 배합물의 온사이트 배치 및 프린팅을 갖는 슬립폼 대체 가능 성형을 포함한다.
임의의 청구항에 따른 가요성/대체 가능 형틀/다이 내부로의 변형 가능 섬유 보강 외부 시멘트질 컨테인먼트 슬리브의 방법 및 장치는 각각의 연동 벽돌 계층별 프린팅 층 사이에서 시멘트질 배합물 양생 속도/시간을 상당히 단축시키므로; 분 당 약 60 피트의 평균 슬립폼 프린팅 타설 속도 또는 초 당 약 1 피트의 슬립폼 프린팅을 갖는 타설 레이트/속도를 최적화하거나 적용예에 상당히 더 의존한다.
외부 보강된 컨테인먼트 슬리브 방법 및 장치는 용접 조인트를 포함하고, 일반적으로 약 0 mm와 5 mm 사이의 범위, 바람직하게는 약 0.25 mm와 3 mm 사이의 범위, 가장 바람직하게는 약 0.25 mm와 1 mm 사이의 범위의 원하는 통기 조절 개구 크기와 사전-엔지니어링된 간격을 규정하는 사전-엔지니어링된 단면을 생성하는 플레인(plain), 헤링본(herringbone), 크로스-위브(cross-weave), 트윌(twill), 배스킷(basket), 새틴(satin), 레노(leno), 모크(mock) 레노에 한정되지 않지만 이와 같은 메쉬와 필라멘트 구성 사이의 간격 또는 거리를 포함하거나, 필요에 따라 사전-엔지니어링 및 이격될 수 있고, 바람직하게는 폴리프로필렌 또는 바이오-플라스틱 H2O, CO2 또는 현무암으로부터 제조될 수 있어, 배합물 양생, 방열, 물 소실, 및 슬립폼 패스스루 다이 또는 형틀 형상 및 크기를 갖는 3차원 전체 건축 스케일의 슬립폼 성형된 및 계층별 프린팅된 연동 벽돌에 대한 원하는 사전-엔지니어링된 양생 환경을 제공하는 외부 보강을 제어 및 조절한다.
임의의 청구항에 따른 가요성 플라스틱 재료 위치로 변형 가능한 가요성 외부 시멘트질 보강을 갖는 전체 건축 스케일의 자동화된 3차원 연동 벽돌 계층별 슬립폼 패스스루 성형 밍 프린팅 시스템의 방법 및 장치에 있어서, 각 시멘트질 보강 스트립의 폭은 약 1 mm로부터 약 4 mm까지의 폭 범위에 있고, 더욱 바람직하게는 약 1.5 mm와 약 3.5 mm 사이의 폭 범위에 있다.
임의의 청구항에 따른 직조된 외부 시멘트질 보강 가요성 위치변형 가능(deformable into position) 플라스틱 재료의 연동 벽돌에 대한 전체 건축 스케일의 자동화된 3차원 계층별 슬립폼 패스스루(pass-through) 성형 및 프린팅 방법 및 장치에 있어서, 각 메쉬(mesh)의 두께는 약 0.01mm 내지 약 0.20mm, 더 바람직하게는 약 0.02mm 내지 약 0.06mm의 범위에 있다.
임의의 청구항에 따른 직조된 플라스틱 재료로 구성된 외부 튜브형 시멘트질 보강 가요성/대체 가능 패스스루 형틀 내부로의 변형 가능(deformable into the interior of the interchangeable pass-through mold) 컨테인먼트 슬리브에 대한 전체 건축 스케일의 자동화된 3차원 연동 벽돌 계층별 슬립폼 프린팅 방법 및 장치에 있어서, 각 띠장(strip)의 두께는 약 0.01mm 내지 약 0.20mm, 더 바람직하게는 약 0.02mm 내지 약 0.06mm의 범위에 있다.
임의의 청구항에 따른 전체 건축 스케일의 자동화된 3차원 슬립폼 연동 벽돌 계층별 프린팅 장치 및 방법은 각각의 가요성 위치변형 가능 외부 섬유 보강 시멘트질 벽돌 컨테인먼트 슬리브마다 프린팅된 라벨(들), 로고, 바코드, QR 코드, ID, 및/또는 일련 번호를 갖는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
내부 보강 메쉬/네트에 대한 방법 및 장치는 원하는 조절용 애퍼처(aperture)를 생성하는 내부 보강 메쉬 또는 필라멘트들 사이의 간격 또는 거리가 일반적으로 약 2mm 내지 25mm, 바람직하게는 약 5mm 내지 약 20mm, 가장 바람직하게는 약 10mm 내지 15mm의 범위에 있거나, 필요에 따라 사전 엔지니어링되고 이격될 수 있으며, 바람직하게는 폴리프로필렌 또는 바이오 플라스틱, H2O, CO2 또는 현무암으로 제조될 수 있다.
임의의 청구항에 따른 전체 건축 스케일의 자동화된 3차원 슬립폼 성형 및 계층별 프린팅 방법 및 장치는 필요에 따라 응력 구역에 배치된 내부 보강 메쉬를 더 포함하는 보강 가요성 외부 컨테인먼트 슬리브를 이용하여 온사이트 압출하는 것을 포함한다.
임의의 청구항에 따른 전체 건축 스케일의 자동화된 3차원 슬립폼 성형 및 프린팅 방법 및 장치에서는 다양한 시멘트질 배합물을 포함하기 위한 사전 엔지니어링 응력 구역들에 내부 보강 메쉬/네트를 정확하게 배치한다.
임의의 청구항에 따른 외부 가요성 섬유 보강 시멘트질 컨테인먼트 슬리브에 대한 전체 건축 스케일의 방법 및 장치에 있어서, 보강 시멘트질 컨테인먼트 슬리브는 상기 보강 시멘트질 컨테인먼트 슬리브에 충분한 선택적 보강 시멘트질 메쉬 및 사전 엔지니어링된 애퍼처들(간격) 및 강도를 제공하기에 충복한 사전 엔지니어링된 필라멘트 직경, 간격들, 및 게이지들의 얇은 직조된 플라스틱으로 제조되어 임의의 추가적인 외부 지지 형태 또는 벽 없이도 상기 수직 연장을 가정하고 유지하기 위해 요구되는 지지부를 제공한다.
임의의 청구항에 따른 섬유 보강 가요성 시멘트질 컨테인먼트 슬리브를 구비한 전체 건축 스케일의 자동화된 3차원 슬립폼 성형 및 계층별 프린팅 방법 및 장치는 실시간 온사이트에서 고성능 콘크리트 배합물들을 프린팅하고, 다양한 슬립폼 프린팅 시멘트질 배합물들을 제공하고, 더 넓은 범위의 온사이트 타설 온도 및 습도 범위를 갖기 위한 것이다.
임의의 청구항에 따른 컨테인먼트 슬리브에 대한 전체 건축 스케일의 자동화된 외부 섬유 보강 슬립폼 성형 및 프린팅 방법 및 장치는 다양한 캡슐화 컨테인먼트 슬리브 재료들 및 질감(texture)들을 가짐으로써 시멘트질 재료들 및 외부 섬유 보강 컨테인먼트 슬리브를 방지하여 대체 가능 형틀(mold)/다이(die)의 내부 표면에 대한 부착을 방지하며, 콘크리트 폐기물을 포함하는 폐기물 재료들 및 관련 청소를 온사이트 감소시킨다.
임의의 청구항에 따른 외부 섬유 보강 시멘트질 가요성/대체 가능 형틀들의 내부로의 변형 가능 컨테인먼트 슬리브에 대한 전체 구조 스케일 자동화된 3D 슬립폼 프린팅 방법 및 장치에서는 이로 제한되는 것은 아니지만 위치들, 높이, 거리를 지시하는 시각적 기준들에 프린팅/페인팅하며, 배수관, 전기설비, 계단, 벽난로, 패널(전기 접속함), 창문, 벽/천장, 문간, 접합부/시임(seam), 코너, 기둥 등의 위치(들)를 지시하는 다른 식별 코드들을 포함한다.
시공 현장에서 2개 이상의 상이한 등급의 보강 콘크리트 배합물을 온사이트 이용하는 슬립폼 성형 및 프린팅 공정에서 외부 보강 콘크리트 벽돌 제품을 제공하기 위한 임의의 청구항의 방법 및 장치로서, 외부 섬유 보강 시멘트질 벽돌 제품에 희망 프로파일(형상)을 부여하기 위해 프린팅 공정에서 점진적으로 움직이는 정의된 단면의 대체 가능 슬립폼 벽돌 프린팅 압출 형틀(들)로 콘크리트 배합물이 피딩되고, 이로써 2개 이상의 상이한 등급의 콘크리트 배합물이 상기 방법 및 장치에 따라 타설되는 벽돌 제품에 사용될 수 있는데, 상기한 벽돌 콘크리트 배합물 등급들의 일회분(batch)들이 외부 보강 벽돌 슬립폼 프린팅 공정 중에 소정의 순간에 자동화된 슬립폼 프린팅 기계의 피더 호퍼(feeder hopper)로 소정의 양에서 계량되는 것을 특징으로 한다.
임의의 청구항에 따른 전체 건축 스케일의 자동화된 가요성 외부 현장-방치(leave-in-place) 현장-프린팅(print-in-place) 섬유 보강 벽돌 배치 및 계층별 연동 패스스루 대체 가능 슬립폼 다이/형틀 내부로의 변형 가능 3차원 프린팅 시스템, 방법, 및 장치에 있어서, 상기 프린팅 가능 구조 건축 재료는 포틀랜드 시멘트 분말(Portland cement powder), 첨가제, 골재, 고유동화제(superplasticizer), 물, 설정 시간 촉진제(setting time accelerant), 및 증점제(thickening agent)를 포함한다.
임의의 청구항에 따른 전체 건축 스케일의 자동화된 가요성 외부 현장-방치 현장-프린팅 섬유 보강 벽돌 배치 및 계층별 연동 패스스루 대체 가능 슬립폼 다이/형틀 내부로의 변형 가능 3차원 프린팅 시스템, 방법, 및 장치에 있어서, 3차원 벽돌 구조물의 적어도 하나의 표면에 프린트 가능 구조 건축 재료를 동시 및/또는 순차적으로 프린팅 및 배치하는 단계는,
초기 설정 시간을 특징으로 하는 습식 구조용 시멘트질 재료를 준비하는 단계;
상기 습식 구조용 시멘트질 재료의 층을 상기 초기 설정 시간 이전에 상기 전체 건축 스케일 3차원 슬립폼 프린팅 층에 적용하는 단계; 및
필요에 따라 상기 습식 구조용 시멘트질 재료를 제조하는 단계 및 상기 습식 구조용 시멘트질 재료의 층을 3차원 전체 건축 스케일 구조물에 적용하는 단계 중 적어도 하나를 반복하는 단계를 포함한다.
임의의 청구항에 따른 전체 건축 스케일의 자동화된 가요성 외부 현장-방치 현장-프린팅 섬유 보강 벽돌 배치 및 계층별 연동 패스스루 대체 가능 슬립폼 다이/형틀 내부로의 변형 가능 3차원 구조 프린팅 시스템, 방법, 및 장치에 있어서, 상기 습식 구조 건축 재료를 준비하는 단계는,
시멘트질 배합물, 골재, 및 임의선택적으로 증점제의 혼합물을 준비하는 단계;
상기 혼합물에 고유동화제 용액을 첨가하는 단계;
균질의 배합물이 획득될 때까지 배합하는 단계; 및
상기 보강 시멘트질 배합물로 설정 시간 촉진제를 분산시키는 단계를 포함한다.
임의의 청구항에 따른 전체 건축 스케일의 자동화된 가요성 외부 현장-방치 현장-프린팅 섬유 보강 벽돌 배치 및 계층별 연동 패스스루 대체 가능 슬립폼 다이/형틀 내부로의 변형 가능 3차원 프린팅 시스템, 방법, 및 장치에 있어서, 상기 습식 구조 건축 재료를 준비하는 단계는,
시멘트 배합물, 골재, 물, 및 임의선택적으로 증점제와 고유동화제 중 적어도 하나를 노즐 내부로의 제1 입구와 유체 연통하여 제1 배합실 내부로 도입하는 단계;
상기 자기 압밀(self-consolidating) 시멘트질 배합물, 골재, 물, 및 존재한다면, 고유동화제를 상기 제1 배합실에서 혼합함으로써 혼합물을 생산하는 단계;
상기 노즐 내부로의 제2 입구 내부로 설정 시간 촉진제를 포함하는 분산액 또는 용액을 도입하는 단계;
상기 노즐 내부로의 제3 입구와 유체 연결되어 제2 배합실로 증점제를 도입하는 단계;
상기 제1 용액이 상기 노즐 배합실로부터 적어도 부분적으로 분무되도록 상기 용액 또는 분산액을 상기 제2 입구를 통해 상기 노즐 내부로 도입하는 단계;
상기 증점제가 상기 노즐로부터 적어도 부분적으로 분배 분무되도록 상기 제3 입구를 통해 상기 증점제를 상기 노즐 내부로 도입하는 단계;
상기 혼합물이 상기 노즐로부터 상기 용액 및 상기 증점제를 통과하도록 상기 제1 입구를 통해 상기 노즐 배합실로 상기 혼합물을 도입함으로써 패스스루 성형 가능 습식 구조 건축 재료를 생성하는 단계; 및
및 상기 습식 구조 건축 재료의 초기 설정 시간 이전에 상기 펌프 노즐 및 대체 가능 형틀/다이 내부로 상기 성형 가능 습식 구조 건축 재료를 통과시키는 단계를 포함한다.
임의의 청구항에 따른 전체 건축 스케일의 자동화된 가요성 외부 현장-방치 현장-프린팅 섬유 보강 벽돌 배치 및 계층별 연동 패스스루 대체 가능 슬립폼 다이/형틀 내부로의 변형 가능 3차원 프린팅 시스템, 방법, 및 장치로서, 구조 보강 재료로 구성된 3차원 전체 건축 스케일 슬립폼 프린팅 벽돌을 준비하기 위해,
컴퓨터 프로세서와 통신하여 조정 가능 튜닝 가능 동적 응답을 갖는 현장-타설(cast-in-place) 또는 운반 가능 온사이트 이동 가능 지지 및 작동 플랫폼들 상의 프린팅 가능 보강 재료로서, 상기 지지 및 작동 플랫폼들은 상기 컴퓨터 공정으로부터의 명령들에 응답하여 실시간 이동들을 가능하게 하는, 상기 프린팅 가능 보강 재료; 및
상기 컴퓨터 프로세서와 통신하고, 상기 컴퓨터 프로세서로부터의 명령들에 응답하여 상기 지지 및 작동 플랫폼들을 이용한 실시간 조정들을 갖는 튜닝 조정 동적 응답과 협력하여 이동하는 다목적 로봇 아암의 말단부에 위치한 대체 가능 엔드 이펙터의 사용에 의해 3차원 희망 성형 가능 형상을 갖는 전체 건축 스케일 3차원 대체 가능 슬립폼 프린팅 벽돌을 프린팅하는, 상기 노즐로부터의 동시 및/또는 순차적으로 프린팅 계층별 프린팅된 보강 재료들을 포함한다.
임의의 청구항에 따른 전체 건축 스케일의 자동화된 가요성 외부 현장-방치 현장-프린팅 섬유 보강 벽돌 배치 및 계층별 연동 패스스루 대체 가능 슬립폼 다이/형틀 내부로의 변형 가능 3차원 프린팅 시스템, 방법, 및 장치에 있어서, 3차원 대체 가능 슬립폼의 적어도 하나의 표면에 전체 건축 스케일 재료를 순차적으로 계층별 프린팅하는 것은,
초기 양생 시간을 갖는 것을 특징으로 하는 습식 구조 건축 재료를 준비하는 단계;
상기 프린팅된 습식 구조용 시멘트질 재료의 소스를 상기 초기 양생 시간 이전에 3차원 전체 시공 스케일 슬립폼 형틀/다이에 공급하는 단계;
필요에 따라 상기 습식 보강 건축 재료들을 준비하는 단계; 및
상기 3차원 대체 가능 슬립폼 형틀/다이 내의 습식 보강 시공 재료들을 프린팅하는 단계 중 적어도 하나를 반복하는 단계를 포함할 수 있다.
임의의 청구항에 따른 전체 건축 스케일의 자동화된 가요성 외부 현장-방치 현장-프린팅 섬유 보강 벽돌 배치 및 계층별 연동 패스스루 대체 가능 슬립폼 다이/형틀 내부로의 변형 가능 3차원 프린팅 시스템, 방법, 및 장치에 있어서, 상기 습식 건축 보강 재료를 준비하는 단계는,
자기 압밀 시멘트질 배합물, 골재의 혼합물을 준비하고 상기 혼합물에 고유동화제 용액을 첨가하는 단계;
균질의 슬러리가 획득될 때까지 혼합하는 단계; 및
자기 압밀 시멘트질 배합물로 설정 시간 촉진제 분산액 및 증점제를 첨가하는 단계를 포함한다.
임의의 청구항에 따른 전체 건축 스케일의 자동화된 가요성 외부 현장-방치 현장-프린팅 섬유 보강 벽돌 배치 및 계층별 연동 패스스루 대체 가능 슬립폼 다이/형틀 내부로의 변형 가능 3차원 프린팅 시스템, 방법, 및 장치에 있어서, 상기 습식 구조 건축 재료를 준비하는 단계는,
자기 압밀 시멘트질 배합물, 골재, 물, 및 고유동화제 중 적어도 하나를 노즐 내부로의 제1 입구와 유체 연통하여 제1 배합실 내부로 도입하는 단계;
상기 자기 압밀 시멘트질 배합물, 골재, 물, 및 존재한다면, 고유동화제를 상기 제1 배합실에서 혼합함으로써 프린팅 가능 혼합물을 생산하는 단계;
상기 노즐 내부로의 제2 입구 내부로 설정 시간 촉진제를 포함하는 분산액 또는 용액을 도입하는 단계;
상기 노즐 내부로의 제3 입구와 유체 연결되어 제2 배합실로 증점제를 도입하는 단계;
상기 제1 용액이 상기 노즐 배합실 내에서 적어도 부분적으로 분무되도록 상기 용액 또는 분산액을 상기 제2 입구를 통해 상기 노즐 내부로 도입하는 단계;
상기 증점제가 상기 노즐 내에서 적어도 부분적으로 분무되도록 상기 제3 입구를 통해 상기 증점제를 상기 노즐 내부로 도입하는 단계;
상기 혼합물이 상기 노즐을 통과하도록 상기 혼합물을 상기 제1 입구를 통해 상기 노즐 배합실 내부로 도입함으로써 습식 구조 건축 재료를 염색(dying) 또는 성형하는 단계; 및
상기 습식 구조 건축 재료의 상기 바람직한 초기 설정 시간 이전에 상기 패스스루 노즐 내부로 상기 습식 구조 건축 재료를 통과시키는 단계를 포함한다.
임의의 청구항에 따른 전체 건축 스케일의 자동화된 가요성 외부 현장-방치 현장-프린팅 섬유 보강 벽돌 배치 및 계층별 연동 패스스루 대체 가능 슬립폼 다이/형틀 내부로의 변형 가능 3차원 프린팅 시스템, 방법, 및 장치에 있어서, 3차원 대체 가능 슬립폼 다이 또는 형틀 장치로부터 연동 전체 건축 스케일 프린팅 컴포넌트를 시공하기 위한 컴퓨터 제어 시스템을 구비한 튜닝 가능 동적 응답을 가지며,
병진 및/또는 회전 운동을 위해 구성되며 3차원 전체 건축 스케일 프린팅 폼을 지지 및 배치하기 위한 작동 및 지지 플랫폼;
지지 및 작동 페데스탈(베이스) 및 말단을 구비한 모듈형 다중 작업 로봇 아암으로서, 상기 착탈식으로 부착된 베이스는 지지 및 작동 페데스탈에 근접한 경로를 따라 튜닝 가능 동적 응답 이동들을 제어하도록 구성되며, 상기 다중 작업 로봇 아암의 상기 말단부는 상기 지지 및 작동 페데스탈에 대해 연장 및 수축, 병진 및/또는 회전하도록 구성되고, 연동 구조 보강 재료의 연속 계층들을 슬립폼 계층별 프린팅하기 위해 착탈식으로 부착된 엔드 이펙터를 포함하도록 더 구성되는, 상기 작업 로봇 아암;
상기 지지 및 작동 페데스탈의 움직임 순서 및 상기 베이스와 상기 다중 작업 모듈형 로봇 아암의 말단 각각을 제어하기 위한 명령어들 및 연동 구조 보강 재료 계층을 결정하고 동시 및/또는 순차적으로 배치하고/하거나 성형된 3차원 전체 건축 스케일 슬립폼으로부터의 재료를 순차적으로 추가하고 소정의 형상 및 치수의 전체 건축 스케일 컴포넌트를 온사이트 프린팅하기 위한 명령어들을 포함하는 컴퓨터 프로세서를 포함한다.
임의의 청구항에 따른 전체 건축 스케일의 자동화된 가요성 외부 현장-방치 현장-프린팅 섬유 보강 벽돌 배치 및 계층별 연동 패스스루 대체 가능 슬립폼 다이/형틀 내부로의 변형 가능 3차원 프린팅 시스템, 방법, 및 장치는 상기 베이스에 착탈식으로 부착된 가이드 레일 시스템을 더 포함한다.
임의의 청구항에 따른 전체 건축 스케일의 자동화된 가요성 외부 현장-방치 현장-프린팅 섬유 보강 벽돌 배치 및 계층별 연동 패스스루 대체 가능 슬립폼 다이/형틀 내부로의 변형 가능 3차원 프린팅 시스템, 방법, 및 장치에 있어서, 상기 프린트 헤드는 적어도 하나의 대체 가능 슬립폼 성형 프린트 헤드 패스스루 출구를 포함하며, 상기 콘크리트 펌핑 리그(concrete pumping rig)는,
제1 슬립폼 성형 프린트 헤드 입구와 유체 연결되는 패스스루 출구를 포함하는 제1 배합실;
제2 슬립폼 성형 프린트 헤드 입구와 유체 연결되는 출구 및 적어도 하나의 입구를 포함하는 제2 배합실;
제3 슬립폼 성형 프린트 헤드 입구와 유체 연결되는 출구 및 적어도 하나의 입구를 포함하는 제3 배합실를 포함하되,
상기 슬립폼 성형 프린트 헤드는 자기 압밀 배합물 재료가 상기 제1 슬립폼 성형 프린트 헤드 입구 및 상기 제2 슬립폼 성형 프린트 헤드 입구와 상기 제3 슬립폼 성형 프린트 헤드 입구 중 적어도 하나를 통해 상기 슬립폼 성형 헤드를 동시에 진입하는 경우, 상기 제1 슬립폼 성형 프린트 헤드 입구로부터 상기 슬립폼 성형 프린트 헤드를 진입한 배합물 재료의 적어도 일부가 배합물 재료가 상기 슬립폼 성형 프린트 헤드를 진입하고 있는 임의의 다른 슬립폼 성형 프린트 헤드 입구로부터 진입하는 배합물 재료를 마주치도록 구성된다.
임의의 청구항에 따른 전체 건축 스케일의 자동화된 기계 및/또는 로봇 3차원 슬립폼 성형 및 계층별 프린팅 시공 방법 및 장치에 있어서, 단일 또는 다수의 노즐 조립체는 이전의 슬립폼 벽돌 계층들 중 적어도 하나의 위치 및 높이에 대해 압출된 "벽돌" 형상 또는 구성을 제어 가능하게 달라지게 하도록 구성된 슬립포밍 노즐 위치 제어기를 더 포함한다.
임의의 청구항에 따른 전체 건축 스케일의 자동화된 가요성 외부 현장-방치 현장-프린팅 섬유 보강 벽돌 배치 및 계층별 연동 패스스루 대체 가능 슬립폼 다이/형틀 내부로의 변형 가능 3차원 프린팅 시스템, 방법, 및 장치에 있어서, 상기 제1 배합실과 상기 제1 슬립폼 성형 프린트 헤드 입구 사이의 유체 연결은 상기 진동 수단에 착탈식으로 연결된 가요성 호스를 포함한다.
임의의 청구항에 따른 전체 건축 스케일의 자동화된 가요성 외부 현장-방치 현장-프린팅 섬유 보강 벽돌 배치 및 계층별 연동 패스스루 대체 가능 슬립폼 다이/형틀 내부로의 변형 가능 3차원 프린팅 시스템, 방법, 및 장치에 있어서, 상기 시공 명령어들은 상기 3차원 전체 시공 스케일 구조 폼의 원하는 기하 구조를 입력으로서 받아들이고 상기 입력으로부터 튜닝 가능 동작 응답 시스템을 갖는 상기 자동화된 슬립폼 성형 프린팅 시스템을 제어하여 자동화된화 시공 시스템의 운영자에 의한 중대한 개입 없이 전체 건축 스케일 컴포넌트를 시공하도록 구성된 소프트웨어를 포함한다.
임의의 청구항에 따른 전체 건축 스케일의 자동화된외부 현장-방치 현장-프린팅 가요성 섬유 보강 벽돌 배치 및 계층별 연동 패스스루 대체 가능 슬립폼 다이/형틀 내부로의 변형 가능 3차원 프린팅 시스템, 방법, 및 장치로서, 콘크리트를 준비하고 펌핑하기 위한 콘크리트 펌핑 리그를 구비하되, 콘크리트 펌핑 리그는,
펌핑 헤드;
제1 슬립폼 성형 프린트 헤드 입구와 유체 연결되는 출구를 포함하는 제1 배합실;
제2 슬립폼 성형 프린트 헤드 입구와 유체 연결되는 출구 및 적어도 하나의 입구를 포함하는 제2 배합실; 및
제3 슬립폼 성형 프린트 헤드 입구와 유체 연결되는 출구 및 적어도 하나의 입구를 포함하는 제3 배합실를 포함하되,
상기 슬립폼 성형 프린트 헤드는 자기 압밀 배합물 재료가 상기 제1 슬립폼 성형 프린트 헤드 입구 및 상기 제2 슬립폼 성형 프린트 헤드 입구와 상기 제3 슬립폼 성형 프린트 헤드 입구 중 적어도 하나를 통해 상기 슬립폼 성형 프린트 헤드를 동시에 진입하는 경우, 상기 제1 슬립폼 성형 프린트 헤드 입구로부터 상기 슬립폼 성형 프린트 헤드를 진입한 보강 시멘트질 재료의 적어도 일부가 배합물 재료가 상기 슬립폼 대체 가능 성형 프린트 헤드에 진입하고 있는 임의의 다른 슬립폼 성형 프린트 헤드 입구로부터 진입하는 재료를 마주치도록 구성된다.
임의의 청구항에 따른 대체 가능 슬립폼 형틀 또는 다이를 위한 자동화된 장치 및 방법에 있어서, 적어도 하나의 대체 가능 슬립폼 다이 또는 형틀을 갖는 기초, 벽, 및/또는 지붕과 같은 보강 구조물을 시공하기 위한 외부 가요성 및 대체 가능-슬립폼의-내부-위치로의-변형 가능 형틀/다이 외부 현장-방치 현장-프린팅 섬유 보강 시멘트질 연동 벽돌 상의 3차원 전체 건축 스케일 패턴들은 전체 건축 스케일 패스스루 슬립폼 프린팅 장치의 배출단에 제공된다.
대체 가능 슬립폼 다이 또는 형틀은 계층 또는 코팅이 제공되는 탄성 재료로 된 외주를 포함한다.
대체 가능 슬립폼 다이 또는 형틀 내부 치수들 및 표면은 사전 형성되거나 사전 타설되어 구조적으로 또는 미학적으로 바람직한 전체 건축 스케일 3차원 슬립폼 다이 또는 형틀 패턴을 포함한다.
대체 가능 슬립폼 다이 또는 형틀의 축은 슬립폼 프린팅 보강 기초, 푸팅(footing), 벽, 문 및/또는 창틀 및/또는 지붕의 노출된 표면의 평면과 평행한 관계로 유지되되, 대체 가능 슬립폼 다이 또는 형틀의 내주는 슬립폼 프린팅 외부 현장-방치 현장-프린팅 외부 가요성 대체 가능-슬립폼-다이/형틀-내부-위치로의-변형 가능 섬유 보강 벽돌 표면들을 갖는다.
반-양생된(semi-cured) 시멘트질 콘크리트 연동 계층별 프린팅 벽돌이 슬립형 성형 프린팅 장치로부터 압출됨에 따라, 대체 가능 슬립폼 형틀/다이는 다이 또는 형틀 내부의 전체 건축 스케일 패턴에 대응하는 벽 표면으로 3차원 패턴들을 성형한다.
이와 함께, 연동 계층별 프린팅 섹션(들)은 슬립폼 시스템으로 하여금 대체 가능 3차원 전체 건축 스케일 프린팅 벽돌 다이 또는 성형 패턴(들)을 이용하여 기초, 푸팅, 벽, 및/또는 지붕의 연속적으로 형성된 반-양생 부위들을 다잉 또는 성형(임프레싱(impress))하게 한다. 다잉 또는 성형된 슬립폼 프린팅된 벽돌의 표면의 상부와 하부뿐 아니라 마주하는 벽돌 표면들에 가상으로 임의의 생각 가능한 패턴들을 임프레싱하기 위해 추가적인 다이 또는 형틀들이 사용된다. 슬립폼 콘크리트 벽돌들이 완전히 양생된 후, 얼룩, 페인트 또는 기타 본딩(bonding) 또는 장식 특색들이 적용될 수 있으며, 필요에 따라 더 시각적인 관심 및 다양성을 추가할 수 있다.
임의의 청구항에 따른 전체 건축 스케일의 자동화된 가요성 외부 현장-방치 현장-프린팅 섬유 보강 벽돌 배치 및 계층별 연동 패스스루 대체 가능 슬립폼 다이/형틀 내부로의 변형 가능 3차원 프린팅 시스템, 방법, 및 장치로서, 대체 가능 창의적인 전체 건축 스케일 슬립폼 성형 또는 다이 장치에 의해 이전에 다잉 또는 성형(형성)된 반-양생 시멘트질 "벽돌" 외부 현장-방치 현장-프린팅 보강 컨테인먼트 슬리브 상으로 3차원 패턴들을 성형 또는 프린팅 다잉하기 위해 다음의 구성요소들을 포함한다: 회전축 및 외주를 갖는 대체 가능 다이 또는 형틀로서, 상기 외주의 적어도 일부가 3차원 다이 또는 성형 패턴을 이용하여 임프레싱된 외측향(outwardly facing) 패턴 측을 갖는 얇은 위치변형 가능 컨테인먼트 슬리브의 외부 층을 포함하는 다이 또는 형틀; 상기 대체 가능 임프레션 다이 또는 형틀의 각각의 상단과 각각의 하단에 회전 가능하게 부착된 상부 조정 가능 아암 및 하부 조정 가능 아암; 컨테인먼트 슬리브 지지 페데스탈로부터 연장되는 상기 아암들;
자동화된 슬립폼 프린팅(기계)에 착탈식으로 결합하도록 구성된 상기 지지 및 작동 페데스탈;
상기 축을 중심으로 한 회전을 위해 상기 다이 또는 형틀을 지지 및 작동시키도록 구성되되 상기 외주는 상기 슬립포머로부터 압출된 반-습식(semi-wet) 시멘트질 풀(cementitious paste)의 컨테인먼트 슬리프 측면을 갖는 제1 노출 희망-다이/형틀로의-변형 가능 형상으로 부분적으로 가압 해제되고, 상기 다이 및 형틀의 축은 노출된 프린팅 "벽돌" 표면들에 실질적으로 평행하게 유지되는, 상기 대체 가능한 모듈형 조정 가능 다목적 로봇 아암;
이로써 상기 다이 또는 형틀의 상기 외주와 반-습식(콘크리트) 풀 의 제1 노출 프린팅 컨테인먼트 슬리브 표면 사이의 연동 키홈 표면 체결이 상기 다이 또는 형틀로 하여금 상기 3차원 패턴의 연속 부위들을 이용하여 반-습식 시멘트질 콘크리트의 연속 부위들을 회전 및 임프레싱하게 하는데, 반대 요소가 상기 프린팅 "벽돌" 섹션의 상기 제1 노출 컨테인먼트 슬리브 측면의 맞은 편의 제2 노출 벽돌 컨테인먼트 슬리브 측면을 체결시키도록 변위된다.
임의의 청구항에 따른 전체 건축 스케일의 자동화된 슬립폼 프린팅 압출 보강 콘크리트 시공 시스템, 방법, 및 장치로서, 대체 가능 슬립폼 다이/형틀 압출 노즐의 내부 위치로의 변형 가능 가요성 섬유 보강 슬리브; 슬립폼 성형 프린팅 압출 노즐 및 보강 콘크리트 시공 재료(들)의 소스에 결합되어, 시멘트질 배합물 재료들을 다이 또는 성형 시스템으로 압출하기 위해 배합물 재료들을 대체 가능 슬립폼 다이 또는 성형 압출 노즐로 운반하도록 구성된 펌핑 요소; 배합물 내부에 적어도 부분적으로 배치되고 대체 가능 다이 또는 성형 요소를 통해 유동하는 배합물 물질들로부터 조명되는 광을 측정하도록 구성된 광학 섬유 어레이를 포함하는 센서 요소; 상기 측정들에 기반하여 복수의 실시간 이미지들을 생성하도록 구성된 촬상 디바이스; 및 복수의 이미지에 기반하여 실시간으로 보강 시멘트질 배합물 유동률을 정확하게 결정하도록 구성된 제어기를 포함한다.
임의의 청구항에 따른 전체 건축 스케일의 자동화된 가요성 외부 현장-방치 현장-프린팅 섬유 보강 벽돌 배치 및 계층별 연동 패스스루 대체 가능-슬립폼-다이/형틀-내부-위치로-변형 가능 3차원 프린팅 시스템, 방법, 및 장치에 있어서, 제어기는 추정 배합물 유동률이 참조 유동률보다 더 높은지 또는 더 낮은지를 실시간으로 결정하는 것에 응답하여 슬립폼 성형 프린팅 요소를 통해 실시간으로 자기 압밀 배합물 재료들의 실제 유동률을 조정하여 조정 가능 유동률을 생성하도록 더 구성된다.
임의의 청구항에 따른 전체 건축 스케일의 자동화된 가요성 외부 현장-방치 현장-프린팅 섬유 보강 벽돌 배치 및 계층별 연동 패스스루 대체 가능 슬립폼 다이/형틀 내부로의 변형 가능 3차원 프린팅 시스템 방법 및 장치에 있어서, 대체 가능 형틀 슬립폼 프린팅 장치를 통해 자기 압밀 콘크리트 시공 재료를 정확하게 압출하기 위한 위치 조절 가능 압출 노즐; 대체 가능 슬립폼 프린팅 압출 노즐을 통해 배합물 재료들을 운반하도록 구성된 패스스루 펌핑 요소; 기판을 통해 시멘트질 재료의 유동이 보여질 수 있도록 다이 또는 성형 요소의 표면에 포함된 투명 기판; 배합물 재료 유동의 이미지들을 실시간으로 포착하도록 구성된 촬상 디바이스; 및 이미지들에 기반하여 시멘트질 배합물 재료들의 유동률을 정확히 측정하고 실시간으로 조정하도록 구성된 제어기를 포함한다.
임의의 청구항에 따른 대체 가능 형틀/다이를 구비하여 연동 벽돌들을 계층별 프린팅하는 전체 건축 스케일의 자동화된 3차원 슬립폼 패스스루 성형 및 프린팅 시스템에 대한 방법 및 장치는 배합물 경화 특성 및 성능을 개선하는 외부 보강 가요성/위치변형 가능 섬유 시멘트질 컨테인먼트 슬리브를 포함하되, 이로 제한되는 것은 아니지만 1) 혼합물 프로포셔닝(proportioning); 2) 기계적 특성; 3) 시간 의존적 배합물 변형물; 4) 굴곡 및 전단 거동; 5) 본딩 거동; 6) 사전 응력 손실; 7) 전체 건축 스케일 요소들의 구조적 거동; 8) 입자 경계 개선; 9) 전기 물리적 본딩 특징 개선; 및 10) 전기 화학적 본딩 특징 개선과 같은 용도를 갖는다.
임의의 청구항에 따른 전체 건축 스케일의 자동화된 가요성 외부 현장-방치 현장-프린팅 섬유 보강 벽돌 배치 및 계층별 연동 패스스루 대체 가능 슬립폼 다이/형틀 내부로의 변형 가능 3차원 프린팅 시스템, 방법, 및 장치에 있어서,
외부 보강 컨테인먼트 메쉬 슬리브의 적어도 2개의 대향 부위들에 의해 외부 보강 벽돌이 성형되도록 상기 대체 가능 슬립폼 프린팅 다이 또는 형틀의 내부로의 변형 가능한 외부 현장-방치 현장-프린팅 보강 가요성 메쉬 슬리브를 채택하는 단계;
전체 건축 스케일 대체 가능 형틀 또는 다이 중공 내부로 자기 압밀 시멘테이션 재료를 펌핑하는 단계; 및
시멘테이션 재료가 부분적으로 경화되도록 조절하는 단계를 포함한다.
사전 엔지니어링된 통기 애퍼처들은 섬유 보강 외부 메쉬 슬리브 요소의 적어도 2개의 대향 부위들에서 배합물 양생, 열적 소산, 수분 소산, 및 외부 보강을 제어 및 조절하는 것은 경화성 시멘테이션 물질의 적어도 2개의 표면이 대체 가능 슬립폼 형틀/다이 장치의 적어도 2개의 대향하는 성형 부위들에 의해 정의되는 각각의 다이 또는 형틀 형상들을 실질적으로 차지하도록 시멘테이션 재료를 통한 펌핑된 유동의 최적 양생 환경이 되게 하거나 그 반대이다.
임의의 청구항에 따른 전체 건축 스케일의 자동화된 가요성 외부 현장-방치 현장-프린팅 섬유 보강 벽돌 배치 및 계층별 연동 패스스루 대체 가능 슬립폼 다이/형틀 내부로의 변형 가능 3차원 프린팅 시스템, 방법, 및 장치에 있어서, 외부 가요성 현장-방치 현장-프린팅 컨테인먼트 슬리브 섬유 보강 메쉬 슬리브는 튜닝 가능 동적 응답을 갖는 외부 현장-방치 현장-프린팅 성형 외부 보강 메쉬에 합치하는 연동 계층별 슬립폼 다이 또는 형틀 성형 및 프린팅 캡슐화 벽돌 형상을 제공하는 사전 엔지니어링된 조절용 통기 애퍼처들의 규칙적 배열을 포함한다.
임의의 청구항에 따른 전체 건축 스케일의 자동화된 섬유 보강 벽돌 배치 및 계층별 연동 3차원 패스스루 프린팅 방법 및 장치에 있어서, 외부 가요성 현장-방치 현장-프린팅 대체 가능-형틀/다이-내부로의-변형 가능 메쉬 보강 구조 벽돌 요소 프린팅 시스템은 적어도 2개의 대향 부위들 사이에서 대체 가능 성형 중공을 통해 가요성 외부 현장-방치 현장-프린팅 보강 메쉬 구조물을 패스스루 성형하는 단계를 더 포함한다.
임의의 청구항에 따른 전체 건축 스케일의 자동화된 가요성 외부 현장-방치 현장-프린팅 섬유 보강 벽돌 배치 및 계층별 연동 패스스루 대체 가능-슬립폼-형틀/다이-내부로의-변형 가능 3차원 프린팅 시스템, 방법, 및 장치에 있어서, 외부 가요성 현장-방치 현장-프린팅 보강 메쉬의 사전 엔지니어링된 조절용 통기 애퍼처 구조물들은 외부 섬유 보강 슬립폼 성형 및 프린팅 벽돌들을 각자의 형상에서 지지하기 위한 대체 가능 슬립폼 형틀/다이 프린팅 보강 벽돌 외부 메쉬 컨테인먼트 슬리브의 적어도 2개의 대향면에 대해 배합물 키홈 연동 특징들을 갖는다.
임의의 청구항에 따른 전체 건축 스케일의 자동화된 가요성 외부 현장-방치 현장-프린팅 섬유 보강 벽돌 배치 및 계층별 연동 패스스루 대체 가능-슬립폼-형틀/다이-내부로의-변형 가능 3차원 프린팅 시스템, 방법, 및 장치에 있어서, 외부 가요성 대체 가능-형틀/다이-내부로의-변형 가능 현장-방치 현장-프린팅 섬유 보강 메쉬 사전 엔지니어링 조절용 통기 애퍼처 구조물들은 사이즈, 형상, 간격, 및 구성에서 상이하여 배합물 양생, 열적 소산, 수분 소산, 슬립폼 성형 및 프린팅 벽돌의 외부 보강을 제어 및 조절한다.
임의의 청구항에 따른 대체 가능 형틀 및 다이 방법 및 장치를 구비한 전체 건축 스케일의 자동화된 섬유 보강 벽돌 배치 및 연동 계층별 3차원 패스스루 프린팅 시스템에 있어서, 외부 현장-방치 현장-프린팅 섬유 보강 메쉬는 패스스루 중공에 자기 압밀 시멘트질 재료를 축적하는 것을 용이하게 하기 위해 외부 보강 가요성/위치변형 가능 메쉬 구조물에서 사전 엔지니어링된 통기 애퍼처들을 제공하는 것을 더 포함한다.
임의의 청구항에 따른 대체 가능 형틀/다이 방법 및 장치를 구비한 전체 건축 스케일의 자동화된 섬유 보강 벽돌 배치 및 계층별 연동 3차원 패스스루 프린팅 시스템에 있어서, 외부 가요성 위치변형 가능 현장-방치 현장-프린팅 섬유 보강 메쉬의 통기 애퍼처들이 인접한 메쉬 구조물들 사이의 갭에서 정의되며, 사전 엔지니어링된 통기 애퍼처들을 통한 캡슐화 시멘트질 재료의 예측 가능하고 선택적인 돌출을 조절 내지 최적화함으로써 동시에 양생 환경에서 조절하고, 프린팅 벽돌을 보강하고, 연동 프린팅 벽돌 계층들 사이에서 본딩 표면을 조절하고 최적화하여 연속적인 연동 계층별 프린팅 계층들 사이의 본딩 표면을 최적화한다.
임의의 청구항에 따라 전체 건축 스케일의 자동화된 섬유 보강 벽돌 배치 및 계층별 연동 3차원 패스스루 프린팅 시스템, 방법, 및 장치에 있어서, 외부 현장-방치 현장-프린팅 보강 메쉬 거푸집(formwork)에는 대체 가능 형틀 내부로의 시멘트질 배합물 펌핑 압력 및 진동이 충분히 공급되어 과도한 수분을 제거하고 가요성 외부 위치변형 가능 현장-방치 현장-프린팅 보강 메쉬 거푸집 요소의 4개의 표면 부위들에 의해 묶인 시멘트질 재료들의 충분한 성형 및 압밀을 획득한다.
임의의 청구항에 따른 전체 건축 스케일의 자동화된 가요성 외부 현장-방치 현장-프린팅 섬유 보강 벽돌 배치 및 계층별 연동 패스스루 대체 가능 슬립폼 다이/형틀 내부로의 변형 가능 3차원 프린팅 시스템, 방법, 및 장치에 있어서, 가요성 외부 위치변형 가능 현장-방치 현장-프린팅 보강 메쉬는 3차원 전체 건축 스케일 연동 계층별 프린팅된 벽돌 구조물의 인장 강도를 증가시키기 위해 선택된 사전 엔지니어링 필라멘트 재료들로부터 제조(형성)된다.
임의의 청구항에 따른 전체 건축 스케일의 자동화된 가요성 외부 현장-방치 현장-프린팅 섬유 보강 벽돌 배치 및 계층별 연동 패스스루 대체 가능 슬립폼 다이/형틀 내부로의 변형 가능 3차원 프린팅 시스템, 방법, 및 장치에 있어서, 가요성 외부 위치변형 가능 현장-방치 현장-프린팅 보강 메쉬는 3차원 전체 건축 스케일 연동 계층별 프린팅된 벽돌 구조물의 인장 강도를 증가시키기 위해 선택된 사전 엔지니어링 필라멘트 섹션 및 컴포넌트들로부터 제조된다(이들을 포함함).
임의의 청구항에 따른 전체 건축 스케일의 자동화된 외부 보강 가요성 위치변형 가능 메쉬 거푸집 컨테인먼트 슬리브 요소 방법 및 장치에 있어서, 외부 보강 메쉬 구조물에서 배합물 조절용 통기 애퍼처들의 직조된 치수들은 자기 압밀 콘크리트, 고성능 콘크리트, 초고성능 콘크리트, 일반 콘크리트, 포틀랜드 시멘트, 토착 점토 및 골재, 도시암(urbanite), 습도 조절 콘크리트, 스모그 흡수 콘크리트, 섬유 보강 콘크리트, 기억 복원 콘크리트, 공기 및/또는 기체 혼입 콘크리트, 진흙, 분쇄 산호와 같은 석재, 경석(pumice), 스코리아(scoria), 스터코(stucco), 회반죽(plaster), EMF 차폐 콘크리트 등에 맞춤화될 특정 시멘트질 배합물과 관련되어 배합물 양생, 열적 소산, 수분 소산, 및 외부 보강의 제어 및 조절 최적화를 위해 사이즈, 간격, 및/또는 구성이 달라진다.
임의의 청구항에 따른 전체 건축 스케일의 자동화된 가요성 외부 현장-방치 현장-프린팅 섬유 보강 벽돌 배치 및 계층별 연동 패스스루 대체 가능-슬립폼-형틀/다이-내부로의-변형 가능 3차원 프린팅 시스템, 방법, 및 장치에 있어서, 가요성 위치변형 가능 현장-방치 현장-프린팅 외부 보강 메쉬 구조 요소의 적어도 2개의 대향 부위들에서의 사전 엔지니어링된 조절용 통기 애퍼처들의 사이즈와 간격들은 적용 가능 힘 및/또는 원하는 전체 건축 스케일 3차원 벽돌 슬립폼 대체 가능 다이 또는 형틀 프린팅 형상의 함수로서 달라진다.
필요에 따른 스케일 조절
임의의 청구항에 따른 전체 건축 스케일의 자동화된 가요성 외부 현장-방치 현장-프린팅 섬유 보강 벽돌 배치 및 계층별 연동 패스스루 대체 가능 슬립폼 다이/형틀 내부로의 변형 가능 3차원 프린팅 시스템, 방법, 및 장치에 있어서, 전체 건축 스케일 3차원 보강 벽돌 구조물의 인장 강도를 증가시키기 위한 메쉬 슬립폼 성형 및 프린팅 구조 요소에서 하나 이상의 보강 구조물들을 삽입하는 것을 더 포함한다.
임의의 청구항에 따른 전체 건축 스케일의 자동화된 가요성 외부 현장-방치 현장-프린팅 섬유 보강 벽돌 배치 및 계층별 연동 패스스루 대체 가능 슬립폼 다이/형틀 내부로의 변형 가능 3차원 프린팅 시스템, 방법, 및 장치에 있어서, 자기 압밀 시멘트질 재료는 대체 가능 슬립폼 다이 또는 성형 중공을 "관통"하되 가요성 외부 보강 위치변형 가능 컨테인먼트 폼 섬유 재료 키홈은 이전에 연동 계층별 3차원 슬립폼 성형 프린팅 벽돌과 층마다 연동된다.
임의의 청구항에 따른 전체 건축 스케일의 자동화된 가요성 외부 현장-방치 현장-프린팅 섬유 보강 벽돌 배치 및 계층별 연동 패스스루 대체 가능 슬립폼 다이/형틀 내부로의 변형 가능 3차원 프린팅 시스템, 방법, 및 장치에 있어서, 하나의 슬립폼 연동 프린팅 구조 벽돌 계층에 있는 자기 압밀 시멘트질 재료는 다음 슬립폼 성형 및 프린팅 연동 벽돌 계층이 상기 이전 벽돌 계층 위에 직접 배치 및 프린팅되기 전에 충분히 경화되기에 충분한 시간이 허용된다.
임의의 청구항에 따른 전체 건축 스케일의 자동화된 3차원 가요성 대체 가능-형틀/다이-내부로의-변형 가능 외부 보강 컨테인먼트 슬리브에 대한 패스스루 슬립폼 계층별 연동 배치 및 프린팅 방법 및 장치에 있어서, 계층별 연동 프린팅 구조 건축 재료는 시멘트질 배합물, 포움(foam), 및 수지로 구성된 그룹 중 하나 이상을 포함한다.
임의의 청구항에 따른 전체 건축 스케일의 외부 섬유 보강 시멘트질 컨테인먼트 슬리브들 슬립폼 성형 및 계층별 연동 결합 프린팅 방법 및 장치는 다수의 보강 시멘트질 배합물들 또는 상이한 등급의 보강 시멘트질 배합물들을 온사이트에서 실시간으로 동시에 순차적으로 외부 보강 시멘트질 프린팅하는 것을 제공하되, 외부 보강 구조 콘크리트, 회반죽, 및 외부 절연 콘크리트 배합물들을 동시에 상호 대체적으로 성형, 캡슐화, 및 슬립폼 프린팅한다.
임의의 청구항에 따른 자동화된 3차원 가요성 대체 가능-형틀/다이-내부로의-변형 가능 외부 보강 컨테인먼트 슬리브에 대한 전체 건축 스케일의 패스스루 슬립폼 계층별 연동 배치 및 프린팅 방법 및 장치에 있어서, 외부 전체 건축 스케일 현장-방치 현장-프린팅 보강 메쉬 슬리브의 적어도 2개의 대향 부위들 중 하나 이상에서 외부 가요성 위치변형 가능 현장-방치 현장-프린팅 섬유 메쉬 통기 애퍼처들은 배합물 재료의 자동화된 슬립폼 다이 또는 성형 중에 특정 시멘트질 배합물로 사전 엔지니어링(적응)되거나 혹은 그 반대가 되어 배합물 양생, 열적 소산, 열 소산, 수분 소산, 및 외부 보강을 제어 및 조절하고, 콘크리트 배합물의 정상 체적 변화에 의해 초래되는 랜덤 프린팅 벽돌 균열 및 에지 컬링(edge curling)을 더 축소하거나 배제하고 외부 보강 벽돌 설정 영역 내에서 일반적인 균열 발생 범위를 상당히 제한하거나 배제한다.
임의의 청구항에 따른 가요성 섬유 보강 시멘트질 외부 컨테인먼트 슬리브에 대한 전체 건축 스케일의 방법 및 장치는 혁신적으로 슬립폼 대체 가능하게 패스스루 성형 및 프린팅된 시멘트질 벽돌(들)에서 이전에는 이용 불가능했던 개선점들을 제공하고, 시멘트질 벽돌(들)의 기계적 특성 및 표면 강도를 증가시킴으로써 벽돌(들)의 표면 본딩 특징들을 동시에 개선하여 시멘트질 컨테인먼트 슬리브 본딩 인터페이스(입자 경계 인터페이스)를 더 개선한다.
임의의 청구항에 따른 가요성 섬유 보강 외부 시멘트질 컨테인먼트 슬리브에 대한 전체 건축 스케일의 방법 및 장치는 시멘트질 배합물 및/또는 모르타르(mortar) 선택적 침투의 정확하고 사전 엔지니어링된 조절 및 제어를 제공하며, 각 층 사이의 연동 계층별 벽돌 접착 개선을 위해 외부 보강 필라멘트(애퍼처) 사이 및 그 주위에서 경화하기 전에 시멘트질 배합물 오버플로우의 사전 엔지니어링되고 정확하며 예측 가능한 조절을 위해 외부 보강 시멘트질 슬리브의 사전 엔지니어링 통기 애퍼처들(필라멘트 간격)을 통해 예측 가능하게 돌출되며, 냉간 접합 계면들을 상당히 감축 또는 배제한다.
임의의 청구항에 따른 가요성 대체 가능-형틀/다이-내부로의-변형 가능 외부 보강 컨테인먼트 슬리브에 대한 전체 건축 스케일의 자동화된 3차원 패스스루 슬립폼 성형 및 계층별 연동 프린팅 방법 및 장치에 있어서, 대체 가능 자동화된 슬립폼 성형 중공에서의 가요성 섬유 보강 시멘트질 컨테인먼트 슬리브 재료는 자기 압밀 캡슐화 시멘트질 재료가 선택적으로 통과할 수 있는 베이스 표면을 제공하되, 상기 베이스 표면은 중공과 경계를 이룬다.
임의의 청구항에 따른 전체 건축 스케일의 자동화된 가요성 섬유 보강 외부 패스스루 시멘트질 컨테인먼트 슬리브 및 내부 보강 방법 및 장치들은 대체 가능-형틀/다이-내부로의-변형 가능 외부 보강 컨테인먼트 슬리브 패스스루 슬립폼 성형 및 계층별 연동 프린팅 방법 및 장치에 있어서, 복합 재료, 섬유 다발, 다양한 필라멘트 권선, 및 기타 기계적 보강 특성의 개선사항들을 포함하는 이전에는 이용 불가능했던 다양한 시멘트질 보강들의 다수의 계층들을 제공한다.
임의의 청구항에 따른 자동화된 섬유 보강 가요성 외부 시멘트질 컨테인먼트 슬리브에 대한 전체 건축 스케일의 방법 및 장치는 슬립폼 성형 및 프린팅 시스템 대체 가능 형틀/다이 "피딩 기구들"을 개선하여, 특히 슬립폼 프린팅 작고 정확한 곡선들의 경우 타설 공정 중에 외부 컨테인먼트 슬리브의 잠재적 결속과 박리 및 리플(ripple)들을 감축시키는 스무서(smoother) 외부 슬리브 보강 프린팅 벽돌 피딩 시스템을 제공한다.
임의의 청구항에 따른 외부 섬유 보강 가요성/대체 가능-형틀/다이-내부로의-변형 가능 시멘트질 컨테인먼트 슬리브에 대한 전체 건축 스케일의 방법 및 장치에 있어서, 라이트-게이지(light-gage) 섬유 "재료"는 필요에 따라 용이하게 접히거나, 절단되거나, 봉합(stitching)되거나, 재봉(sewing)되거나, 스테이플 처리되거나, 열 밀봉되거나, 타이-와이어링되거나(tie-wired), 집-타잉되거나(zip-tied), 및/또는 글루 접착된다.
임의의 청구항에 따른 가요성 대체 가능-형틀/다이-내부로의-변형 가능 외부 보강 컨테인먼트 슬리브에 대한 전체 건축 스케일의 자동화된 3차원 패스스루 슬립폼 계층별 연동 성형, 배치, 및 프린팅 방법 및 장치로서, 3차원 전체 건축 스케일 연동 계층별 프린팅 외부 보간 현장-방치 현장-프린팅 프린팅된 벽돌 구조물들을 제조하기 위한 방법 및 장치에 있어서, 다음의 구성요소를 포함한다.
패스스루 외부 현장-방치 현장-프린팅 구조적 보강 외부 컨테인먼트 메쉬 슬리브의 대체 가능 전체 건축 스케일 다이 또는 성형 중공 성형/결속된 적어도 2개의 대향 부위들
여기서, 외부 현장-방치 현장-프린팅 보강 메쉬 슬리브의 적어도 2개의 대향 부위들에서의 사전 엔지니어링된 통기 애퍼처들이 시멘트질 재료를 캡슐화하는 외부 섬유 보강 3차원 슬립폼 프린팅 계층별 연동 구조적 벽돌 구조의 형성을 위한 대체 가능 슬립폼 성형 중공을 통해 펌핑되도록 의도된 특정 시멘트질 재료의 특정 최적화 양생 특징 환경에 맞게 크기 조절, 간격 설정, 및 구성되어, 외부 섬유 보강 프린팅 벽돌 요소의 적어도 2개의 대향 부위 및 반-경화 재료의 적어도 2개의 표면들이 대체 가능 패스스루 슬립폼 다이 또는 형틀에 의해 정의된 각각의 형상들 및 사이즈들을 띤다.
임의의 청구항에 따른 가요성 대체 가능-형틀/다이-내부로의-변형 가능 외부 보강 컨테인먼트 슬리브에 대한 전체 건축 스케일의 자동화된 3차원 패스스루 슬립폼 계층별 연동 성형, 배치, 및 프린팅 방법 및 장치에 있어서, 외부 보강 메쉬 시멘트질 컨테인먼트 슬리브에서 하나 이상의 조절용 통기 애퍼처 영역들을 더 제공하여 대체 가능 다이 또는 성형 중공을 통과하는 배합물 재료의 양생 특징들을 제어하는 것을 용이하게 하는 것을 포함한다.
임의의 청구항에 따른 가요성 대체 가능-형틀/다이-내부로의-변형 가능 외부 보강 컨테인먼트 슬리브에 대한 전체 건축 스케일의 자동화된 3차원 패스스루 슬립폼 계층별 연동 성형, 배치, 및 프린팅 방법 및 장치에 있어서, 통기 애퍼처 사전 엔지니어링 중공들에서 자기 압밀 배합물 재료를 축적하는 것을 용이하게 하기 위해 외부 메쉬 구조물에서의 하나 이상의 통기 애퍼처 배합물 채널 영역들을 더 포함한다.
임의의 청구항에 따른 가요성 대체 가능-형틀/다이-내부로의-변형 가능 외부 보강 컨테인먼트 슬리브에 대한 전체 건축 스케일의 자동화된 3차원 패스스루 슬립폼 계층별 연동 성형, 배치, 및 프린팅 방법 및 장치에 있어서, 전체 건축 스케일 다이 또는 성형 중공는 패스스루 대체 가능 다이 또는 성형 거푸집 요소에 의해 성형되는 가요성 위치변형 가능 섬유 보강 외부 컨테인먼트 슬리브 메쉬의 4개의 표면 부위에 의해 결속(충분히/완벽히 점유/충진)된다.
컨테인먼트 슬리브들
임의의 청구항에 따른 전체 건축 스케일의 방법 및 장치에 있어서, 임의의 청구항에 개시된 바와 같이 외부 섬유 컨테인먼트 슬리브 패키지를 갖는 다양한 대체 가능 벽돌 형상 형틀들을 슬립포밍하며, 여기서 낮은 슬럼프 페이스트(low slump paste) 형태로 시멘트질 배합물 혼합물을 펌핑하는 것을 포함한다.
임의의 청구항의 전체 건축 스케일의 방법 및 장치는 프린팅된 현장-타설 현장-방치 컨테인먼트 슬리브(들)가 더 비용 효과적으로 환경 친화적이고, 예를 들어, 컨테인먼트 슬리브(들)는 열 충격 감소를 촉진시키도록 특별히 맞춤화될 수 있음에 따라 더 작은 "탄소 풋프린트"를 남기며, 알칼리-실리카 팽창을 줄이는 부피에 대한 질량당 더 높은 절연비, 열 균열을 제공하고, 황산염 공격에 대한 저항성 개선, 과도한 수분 감소 배제 및 수분 침투 저항성 개선 및 내구성과 시멘트 배합물의 호환성 및 장기 지속성 개선을 제공하는 것을 포함한다.
임의의 청구항에 따른 방법 및 장치는 대체 가능 패스스루 형틀/다이를 구비한 전체 건축 스케일 외부 섬유 보강 슬립폼 프린팅 및 형상화 시스템을 갖는 다양한 연동 벽돌들을 온사이트에서 실시간으로 슬립폼 프린팅하는 것을 포함하되, 원하는 등급의 콘크리트 배합물의 성형은 슬립폼 성형되고, 프린팅되고, 제조 중인 콘크리트 벽돌 제품의 전체 단면으로 압출된다.
임의의 청구항의 상호 변경 가능 패스스루 형틀들/다이들을 갖는 전체 건축 스케일의 자동화된 3차원 슬립폼 벽돌 성형, 프린팅, 및 압출 보강 콘크리트 시공 방법 및 장치에 있어서, 프린팅된 시멘트질 물질은 착색 염료를 포함한다.
임의의 청구항에 따른 전체 건축 스케일의 자동화된 3차원 슬립폼 성형 및 계층별 벽돌 프린팅 방법 및 장치는 접힌 섬유 보간 컨테인먼트 슬리브의 중첩 부위가 고온의 와이어 또는 소형의 고온 플레이트로부터 발생된 용융 열에 의해 밀봉된다는데 섬유 보강 컨테인먼트 슬리브 "벽돌" 패키징이 특징이 있다는 것을 포함하며, 접착제와 갭 부의의 보강 컨테인먼트 슬리브 패키징 보강 섬유 사이에, 슬리브의 재료들에 의존하여 필요에 따라 열을 설정(조종)하는 컨테인먼트 슬리브 재료들에 적합한 접착제를 적용함으로써 패스스루 성형 및 프린팅 진행 방향으로 따라 열 배리어 부위를 충분히 침투하는 것을 포함한다.
임의의 청구항에 따른 전체 건축 스케일의 자동화된 3차원 슬립폼 성형 및 계층별 프린팅 방법 및 장치는 필요에 따라 냉각되어 슬리브의 불규칙성을 밀봉하는 회전 롤러에 의해 컨테인먼트 슬리브 심(seam)의 측면에 인가되는 조정 가능 압력을 갖는 것을 포함한다.
임의의 청구항에 기재된 바와 같이, 임의의 청구항에 따른 전체 건축 스케일의 방법 및 장치에 있어서, 대체 가능 형틀/다이를 구비한 외부 섬유 보강 슬립폼 프린팅 형상화 및 성형 시스템을 슬립폼 프린팅하고, 다양한 가요성/형틀-내부로의-변형 가능 컨테인먼트 슬리브들을 구비하되, 성형 벽돌 외부 섬유 보강 컨테인먼트 슬리브의 일단을 고정하는 것은 테이프, 글루, 열 접착, 스테이플 처리, 또는 봉합/재봉을 이용하여 컨테인먼트 슬리브의 단부(들)를 둘러싸는 것을 포함한다.
임의의 청구항에 따른 전체 건축 스케일의 자동화된화 방법 및 장치에 있어서, 임의의 청구항에 개시된 바와 같이 대체 가능 형틀/다이를 구비하여 슬립폼 성형하고 외부 섬유 보강 성형 시멘트질 연동 벽돌 패키지를 계층별 프린팅하되, 여기서 슬립폼 성형 벽돌 외부 가요성/위치변형 가능 컨테인먼트 슬리브의 단부들을 둘러싸는 것은 접착용 글루 또는 테이프, 타이-와이어, 스테이플, 집-타이, 봉합을 컨테이너 슬리브에 부착하는 것을 포함한다.
임의의 청구항의 조합으로서 임의의 청구항에 따른 대체 가능 다이/형틀을 구비하고 가요성 위치변형 가능 외부 섬유 보강 컨테인먼트 슬리브 방법 및 장치를 구비한 전체 건축 스케일의 자동화된 슬립폼 연동 계층별 프린팅 시스템에 있어서, 섬유 보강 컨테인먼트 슬리브는 폴리비닐 플루오르화물, 폴리올레핀, 네오프렌, 및 테프론을 포함하는 그룹으로부터 선택된 열 수축 가능 재료들로 구성된다.
임의의 청구항에 따른 자동화된 전체 건축 스케일 3차원 슬립폼 연동 벽돌 계층별 프린팅 방법 및 장치에 있어서, 가요성 위치변형 가능 외부 시멘트질 보강 컨테인먼트 슬리브 캡슐화 장치 및 방법을 포함하되, 아래의 구성요소를 채택한다. 형상화 및 형성 수단을 구비한 다양한 슬립폼 프린팅 재사용 가능 대체 가능 벽돌 형상화 형틀/다이; 및 외부의 섬유 보강 시멘트질 컨테인먼트 슬리브 캡슐화 벽돌 제품의 폼을 포함한다.
임의의 청구항에 따른 전체 건축 스케일의 자동화된 3차원 연동 계층별 슬립폼 프린팅 방법 및 장치에 있어서, 각각의 외부 섬유 보강 시멘트질 컨테인먼트 슬리브 형성뿐 아니라 가요성 위치변형 가능 외부 섬유 보강 시멘트질 컨테인먼트 슬리브 패키징을 형성하는 것, 즉 상표 시멘트질 벽돌 섬유 보강 컨테인먼트 슬리브와 2개의 측면 심 형태로 4개 이상의 측면과 2개 이상의 바닥 폴드(fold)들을 형성하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하되, 외부 벽돌 컨테인먼트 슬리브마다 상표(들), 로고(들), 바코드(들)를 표시할 것이다.
임의의 청구항에 따른 직조된 외부 보강 플라스틱 재료를 갖는 연동 벽돌에 대한 전체 건축 스케일의 자동화된 3차원 계층별 슬립폼 프린팅 방법 및 장치에 있어서, 가요성 위치변형 가능 슬리브 재료의 상기 보강 계층은 합성 플라스틱 재료를 포함한다.
임의의 청구항에 따른 직조된 외부 가요성 위치변형 가능 플라스틱 재료를 갖는 연동 벽돌에 대한 전체 건축 스케일의 자동화된 3차원 연층별 슬립폼 프린팅 장치 및 방법에 있어서, 각각의 보강 메쉬는 실질적으로 띠장의 길이 방향으로 분자 배향된다.
임의의 청구항에 따른 전체 건축 스케일의 자동화된화 3차원 연동 벽돌 계층별 슬립폼 프린팅 직조된 외부 시멘트질 보강 플라스틱 재료 장치 및 방법에 있어서, 각각의 가요성 위치변형 가능 메쉬는 실질적으로 폴리프로필렌, 현무암, 폴리에틸렌, 선형 저밀도 폴리에틸렌, 폴리아미드, 고밀도 폴리에틸렌, 폴리에스테르, 폴리스티렌, 폴리비닐 클로라이드, 이들의 공중합체 및 이들의 혼합물로 구성된 그룹으로부터 선택된 합성 플라스틱 물질의 보강 메쉬의 길이 방향으로 분자 배향되는 것이 바람직하다.
임의의 청구항에 따른 전체 건축 스케일의 자동화된 3차원 연동 "벽돌" 계층별 슬립폼 프린팅 외부 직조 시멘트질 보강 가요성 위치변형 가능 플라스틱 재료 방법 및 장치에 있어서, 상기 시멘트질 보강 캡슐화 표면 본딩 재료는 선형 저밀도 폴리에틸렌, 이오노머, 폴리비닐 클로라이드, 에틸 비닐 아세테이트, 에틸 프로필 공중합체, 폴리에틸렌 공중합체, 저밀도 폴리에틸렌, 이들의 공중합체, 비닐 공중합체 및 이들의 혼합물을 포함하는 그룹으로부터 선택된 합성 플라스틱 재료를 포함한다.
임의의 청구항에 따른 직조 가요성/위치변형 가능 플라스틱 보강 재료들로 구성된 외부 튜브형 시멘트질 보강 슬리브에 대한 전체 건축 스케일의 장치 및 방법에 있어서, 보강 본딩 재료의 상기 계층은 합성 플라스틱 재료를 포함한다.
임의의 청구항에 따른 전체 건축 스케일의 자동화된 3차원 연동 "벽돌" 계층별 슬립폼 프린팅 방법 및 장치에 있어서, 2개 이상의 상이한 등급의 보강 시멘트질 콘크리트 배합물을 이용하여 실질적 수평 슬립폼 시멘트질 프린팅 공정으로 외부 가요성 위치변형 가능 보강 시멘트질 배합물 컨테인먼트 제품을 제조하기 위한 방법 및 장치로서 여기서 콘크리트 배합물을 보강하는 방법 및 장치는 원하는 프로파일의 콘크리트 제품을 부여하기 위해 시멘트질 프린팅 공정에서 점진적으로 이동하는 소정의 단면의 사전 선택된 시멘트질 슬립폼 프린팅 대체 가능 형틀/다이로 피딩되며, 이로써 2개의 이상의 상이한 등급의 콘크리트 배합물은 본 발명 및 장치에 따라 프린팅 벽돌 제품 내에 포함될 수 있으며, 상이한 시멘트질 배합물 등급의 묶음(batch)은 연동하는 계층별 슬립폼 벽돌 프린팅 공정 진행 중에 소정의 순간들에서 피더 호퍼(feeder hopper) 및 슬립폼 프린팅 기계로 소정 량으로 계량되는 것을 특징으로 한다.
오프-사이트 공장에서 임의의 청구항에 따른 가요성 위치 변형 가능 시멘트질 외부 컨테인먼트 슬리브로 보강된 연동 "벽돌" 계층별 슬립폼 프린팅 방법 및 장치에 있어서, 공장 환경에서 온사이트에서 운반 및 조립을 수행한다.
임의의 청구항에 따른 프린팅 외부 컨테인먼트 슬리브들에 대한 전체 건축 스케일의 자동화된 3차원 연동 "벽돌" 계층별 슬립폼 프린팅 방법 및 장치에 있어서, 임의의 시점에 콘크리트 배합물들의 빠른 변경이 가능하다.
임의의 청구항에 따른 외부 가요성 위치변형 가능 보강 컨테인먼트 슬리브들에 대한 전체 건축 스케일의 자동화된 3차원 연동 "벽돌" 계층별 슬립폼 프린팅 방법 및 장치에 있어서, 생산 준비, 배송, 배치, 마감, 유출수(bleed water) 증발, 양생, 및 콘크리트 환경 보호를 포함하는 더운 날씨의 타설 요건들을 포함하는 이전의 복잡한 단계들을 간소화한다.
임의의 청구항에 따른 외부 시멘트질 보강 가요성 위치변형 가능 보강 컨테인먼트 슬리브들에 대한 전체 건축 스케일의 자동화된 3차원 연동 "벽돌" 계층별 슬립폼 프린팅 방법 및 장치는 작업 가능한 콘크리트 설계에 대한 관련 이슈들을 개선하고 새로운 시공 및 복구 모두를 위해 사용될 수 있다.
임의의 청구항에 따른 외부 보강 가요성 위치변형 가능 시멘트질 컨테인먼트 슬리브들에 대한 전체 건축 스케일의 자동화된 3차원 연동 "벽돌" 계층별 슬립폼 프린팅 방법 및 장치는 콘크리트 배합물 디자인, 품질 제어 및 사양, 재료들을 개선하고, 이 방법들은 매입 항목들의 배치, 분석, 및 설계의 정확도를 증가시키고 강도 및 서비스 용이성을 개선한다.
임의의 청구항에 따른 전체 건축 스케일의 자동화된 3차원 연동 "벽돌" 계층별 슬립폼 대체 가능 패스스루 성형 및 벽돌 프린팅 방법 및 장치는 배합물 테스트 견본이 실제 필드 시공의 현실성에 이들의 설계들을 더 잘 적응시키도록 적절히 양생되는 것을 보장하는 외부 보강 시멘트질 컨테인먼트 "슬리브들"을 구비한다.
임의의 청구항에 따른 외부 가요성/대체 가능-다이/형틀-내부로의-변형 가능 섬유 보강 시멘트질 컨테인먼트 슬리브에 대한 현장-방치 현장-타설 방법 및 장치는 다양한 슬립폼 프린팅 용도들에 적합하도록 제조될 수 있다.
임의의 청구항에 따른 외부 가요성/대체 가능-다이/형틀-내부로의-변형 가능 섬유 보강 시멘트질 컨테인먼트 슬리브에 대한 전체 건축 스케일의 현장-방치 현장-타설 방법 및 장치들은 공기 또는 기체 연행(entrainment), 즉 질소, 아르곤을 함유한 연동 벽돌들을 성형 및 계층별 프린팅하는 것을 포함한다.
임의의 청구항에 따른 외부 가요성/대체 가능-다이/형틀-내부로의-변형 가능 섬유 보강 시멘트질 컨테인먼트 슬리브들에 대한 전체 건축 스케일의 현장-방치 현장-타설 방법 및 장치들은 매우 복잡한 시멘트질 타설 특징들에 맞춤화(커스터마이징)되어 더 높은 백분율의 시멘트질 콘크리트 배합물 잠재 성능 특징들, 즉 특히 고성능 특수 콘크리트 배합물들을 타설하는 경우 대기압 제어된 공장 환경에서 타설을 앞서 요구했던 시공 현장에서의 최적화, 강화(strengthening), 보호, 비율, 생산, 및 배송을 포함하는 일반화된 품질 보증을 개선하는 미세구조물, 특성들, 및 재료들을 최적화하는 것을 포함한다.
임의의 청구항에 따른 가요성/대체 가능-다이/형틀-내부로의-변형 가능 섬유 보강 시멘트질 컨테인먼트 슬리브들에 대한 현장-방치 현장-타설 방법 및 장치는 플라이 애쉬를 함유하는 배합물들을 슬립폼 프린팅하는 경우와 같이 장기 침출(leaching)을 감축 또는 배제하는 것을 포함한다.
임의의 청구항에 따른 보강 시멘트질 외부 가요성 컨테인먼트 슬리브들에 대한 전체 건축 스케일의 방법 및 장치는 계층별 연동 배치를 갖는 보강 시멘트질 프린팅 벽돌의 정확도(입체 형태 공차(conformational tolerance))를 개선한다.
임의의 청구항에 따른 섬유 보강 가요성/위치변형 가능 시멘트질 외부 컨테인먼트 슬리브들에 대한 전체 건축 스케일의 방법 및 장치는 배수관, 배관, 도관, 전기설비, 광섬유 등의 배치 및 정확도를 개선한다.
임의의 청구항에 따른 섬유 보강 시멘트질 외부 가요성/대체 가능-형틀/다이-내부로의-변형 가능 컨테인먼트 슬리브에 대한 전체 건축 스케일의 방법 및 장치는 다양한 보강 마이크로 섬유 및/또는 종래의 리바(rebar)(보강 바 또는 로드)를 이용하는 옵션을 갖는다.
임의의 청구항에 따른 섬유 보강 시멘트질 외부 가요성 컨테인먼트 슬리브들에 대한 전체 건축 스케일의 방법 및 장치는 강철 제품(리바)의 부식 방지 가격 감소를 제공한다.
임의의 청구항에 따른 섬유 보강 시멘트질 외부 가요성/대체 가능-형틀/다이-내부로의-변형 가능 컨테인먼트 슬리브에 대한 전체 건축 스케일의 방법 및 장치는 분배 가능한 압축 카트리지의 형태로 제조될 수 있고, 신속하게 착탈식으로 설치 및 분배될 수 있다.
임의의 청구항에 따른 자동화된 외부 가요성 섬유 보강 시멘트질 컨테인먼트 슬리브에 대한 전체 건축 스케일의 방법 및 장치는 거의 모든 시멘트질 배합물, 혼화제, 골재, 첨가제, 보강부와 호환 가능하다.
임의의 청구항에 따른 자동화된 외부 가요성 섬유 보강 시멘트질 컨테인먼트 슬리브에 대한 전체 건축 스케일의 방법 및 장치는 에어 포켓들(버그 구멍), 버블, 및/또는 공극의 형성을 배제하고, 연동 계층별 3D 슬립폼 성형 및 프린팅 벽돌들의 투과 저항성(permeability resistance), 표면 및 내부 시멘트질 배합물 수축, 표면 및 내부 균열, 및 표면 스케일링을 개선한다.
임의의 청구항에 따른 가요성 섬유 보강 시멘트질 외부 컨테인먼트 슬리브의 표면 질감(섬유들)에 대한 전체 건축 스케일의 방법 및 장치는 3D 슬립폼 대체 가능하게 성형 및 프린팅될 다양한 시멘트질 콘크리트 배합물들 및 기타 시멘트질의 보강부들을 위한 이전에는 이용 불가능했던 시멘트질 본딩(접착) 표면 영역 및 기타 시멘트질 본딩 특징들의 개선을 제공한다.
임의의 청구항에 따른 가요성 외부 섬유 보강 시멘트질 컨테인먼트 슬리브들의 재료(들)에 대한 전체 건축 스케일의 방법 및 장치는 외부 보강 시멘트질 슬리브들의 외부 표면들로부터 멀어지도록 지시함으로써 바람 유발 비, 눈 등을 포함하여 접촉 시 대량 물 침투를 저지한다.
임의의 청구항에 따른 패스스루 대체 가능 형틀/다이 내부로 변형 가능한 가요성 섬유 보강 외부 시멘트질 컨테인먼트 슬리브들에 대한 전체 건축 스케일의 방법 및 장치는 각각의 계층별 슬립폼 프린팅 연동 보강 시멘트질 벽돌 계층 또는 섹션의 정확성, 속도, 변형, 및 사이즈를 상당히 확장시킨다.
임의의 청구항에 따른 슬립폼 프린팅 가요성 섬유 외부 보강 컨테인먼트 슬리브 벽돌에 대한 방법 및 장치는 외부 보강 연동 시멘트질 키홈 인터페이스를 생성하는 대체 가능하게 성형된 시멘트질 벽돌 표면의 외부 보강 기계적 특성들을 증가시킨다.
임의의 청구항에 따른 자동화된 섬유 보강 외부 보강 시멘트질 컨테인먼트 슬리브들에 대한 전체 건축 스케일의 방법 및 장치는 패스스루 슬립형 성형 및 프린팅 콘크리트 "벽돌"의 표면 외관을 개선하되, 슬럼프 블록, 타제 석재(chipped stone), 종래의 벽돌, 및 진흙 벽돌(스퀸칭(squinching)) 스타일들을 모방하는 것을 포함하는 다양한 미적 감각의 질감(들) 및 마감(들)을 생성한다.
임의의 청구항에 따른 3차원 패스스루 슬립폼 대체 가능 벽돌을 구비한 가요성 섬유 보강 외부 시멘트질 컨테인먼트 슬리브에 대한 전체 건축 스케일의 시스템, 방법, 및 장치는 레일 가이드 시스템 경로로부터 약 22도 까지 수평 및 수직 슬립폼 프린팅 시공(타설)을 제공한다.
임의의 청구항에 따른 가요성 외부 보강 시멘트질 컨테인먼트 슬리브들에 대한 전체 건축 스케일의 방법 및 장치는 상이한 재료, 필라멘트, 필라멘트 권선, 섬유 배향 및 직물, 섬유 다발, 사이즈, 애퍼처(간격), 및 대체 가능 형틀/다이 내부로 변형 가능한/가요성이 있는 각각의 외부 보강 시멘트질 슬리브로 구성된 외부 보강된 거싯(gusset) 측면들을 구비하고, 외부 보강 시멘트질 벽돌 성형 및 프린팅 적용분야에 의존하여 필요에 따라 고유한 맞춤형 특징들을 갖는다.
임의의 청구항에 따른 섬유 보강 가요성/위치변형 가능 외부 시멘트질 컨테인먼트 슬리브들에 대한 방법 및 장치는 다양한 재활용 건축 폐기물, 재활용 콘크리트(도시암(urbanite)), 유리, 섬유, 강철, 시멘트, 및 다양한 보강 시멘트질 첨가제 및 혼화제 등과 호환 가능하다.
임의의 청구항에 따른 외부 가요성 섬유 보강 시멘트질 컨테인먼트 슬리브를 구비한 전체 건축 스케일의 자동화된 3차원 성형 및 프린팅 시스템에 대한 방법 및 장치는 실시간 온사이트 고속 동시 및/또는 순차 보강 시멘트질 계층별 연동 슬립폼 프린팅을 가능하게 한다.
임의의 청구항에 따른 외부 섬유 보강 시멘트질 패스스루 컨테인먼트 슬리브에 대한 전체 건축 스케일의 방법 및 장치는 볼륨 프린팅 및 제어의 정확한 계산을 가능하게 하여 입체 형태 공차를 개선하고, 재고를 간소화하고, 낭비를 감축한다.
임의의 청구항에 따른 외부 섬유 보강 시멘트질 컨테인먼트 슬리브에 대한 전체 건축 스케일의 방법 및 장치는 통기 및 조절 애퍼처들이 사전 엔지니어링되어 있으며, 기억 복원, 공기 정화(스모그 흡수), 자기 압밀 콘크리트, 및/또는 습도 조절 시멘트 배합물들과 같은 다양하고 매우 복잡한 보강 시멘트질 배합물들에 대한 보강 시멘트질 프린팅 특징들의 개선을 허용한다.
임의의 청구항에 따른 대체 가능 형틀/다이를 구비하여 연동 벽돌들을 계층별 프린팅하는 전체 건축 스케일의 자동화된 3차원 슬립폼 패스스루 성형 및 프린팅 시스템에 대한 방법 및 장치는 시멘트질 배합물의 사전 엔지니어링된 증발 레이트를 제어하고 최적화하는 외부 섬유 보강 가요성/위치변형 가능 시멘트질 컨테인먼트 슬리브들을 포함하되, 열 소산을 개선하고, 증발 제어 조치들을 개선하고, 다양한 시멘트질 콘크리트 배합물의 기계적 특성들 및 구조적 강도의 성능을 개선한다.
임의의 청구항의 전체 건축 스케일의 자동화된 3차원 슬립폼 패스스루 성형 및 프린팅 방법 및 장치는 약 30% 내지 60%, 최적으로는 약 45% 내지 55% 범위의 구조물의 내부 습도를 제어 및 자체 조절하기 위해 설계되고 공식화된 시멘트질 배합물들을 이용하여 실시간으로 온사이트에서 슬립폼 프린팅(타설)할 수 있다.
임의의 청구항에 따른 외부 가요성 섬유 보강 시멘트질 컨테인먼트 슬리브들에 대한 전체 건축 스케일의 방법 및 장치는 다양한 인-뎁스 안료들(색상 염료들)을 받아들인다.
임의의 청구항에 따른 외부 섬유 보강 시멘트질 컨테인먼트 슬리브에 대한 전체 건축 스케일의 방법 및 장치는 시멘트 성형 및 인쇄 압출 공정을 개선하여 보강 콘크리트 시공 공정의 임의의 지점 중에 실시간으로 시공 현장에서 빠르고 간단하고 적응력을 높인다.
임의의 청구항에 따른 전체 건축 스케일의 자동화된 방법 및 장치에 있어서, 상기 외부 섬유 보강 시멘트질 컨테인먼트 슬리브는 패스스루 대체 가능 형틀/다이 내에서 함께 압축되는 경우 성형 및 프린팅된 다양한 벽돌들을 생성할 것이다.
임의의 청구항에 따른 외부 가요성 섬유 보강 시멘트질 컨테인먼트 슬리브에 대한 전체 건축 스케일의 자동화된 방법 및 장치는 외부 섬유 보강 시멘트질 컨테인먼트 슬리브의 종방향 에지들이 중첩되고 함께 본딩되어 상기 외부 보강 시멘트질 슬립폼 성형 및 연동 및 계층별 프린팅된 벽돌을 형성하는 것을 특징으로 한다.
임의의 청구항에 따른 방법 및 장치는 상기 외부 섬유 보강 시멘트질 컨테인먼트 슬리브 접착제는 열 밀봉, 냉 밀봉, 또는 초음파 용접이다.
임의의 청구항에 따른 대체 가능 형틀/다이 내부로의 변형 가능하고 가요성인 외부 보강 컨테인먼트 메쉬 거푸집 요소에 대한 전체 건축 스케일의 자동화된 3차원 슬립폼 계층별 연동 프린팅 방법 및 장치에 있어서, 메쉬 영역들은 외부 보강 메쉬 벽돌 구조물의 특정 사이즈 및 간격들의 사전 엔지니어링된 통기 애퍼처들에 의해 정의된다.
임의의 청구항에 따른 가요성 위치변형 가능 외부 보강 컨테인먼트 슬리브에 대한 전체 건축 스케일의 자동화된 3차원 패스스루 대체 가능 다이/형틀 슬립폼 계층별 연동 프린팅 방법 및 장치는 배합물 재료가 선택적이고 부분적으로 관통할 수 있는 베이스 보강 표면을 제공하는 단계를 포함하되, 상기 보강 베이스 표면은 계층별 슬립폼 성형 및 프린팅된 벽돌을 캡슐화하기 위한 것이다.
임의의 청구항에 따른 시멘트질 컨테인먼트 외부 슬리브의 가요성 섬유에 대한 전체 건축 스케일의 방법 및 장치는 영구적이거나(현장-방치 현장-프린팅) 임시적인 시멘트질 컨테인먼트 슬리브로서 사용될 수 있고, 며칠 내에 햇빛에 의해 용해될 수도 있다.
임의의 청구항들에 따른 섬유 보강 외부 컨테인먼트 슬리브에 대한 방법 및 장치는 바람직하게는 폴리프로필렌 또는 현무암 보강 및 컨테인먼트 재료들로부터 제조된 적용 예에 의존하여 필요에 따라 최대 높이가 약 15인치고 폭이 14인치의 사이즈를 갖는 보강 벽돌들을 온사이트에서 슬립폼 프린팅하기 위해 약 50데니어 내지 1200데니어, 더 바람직하게는 약 100데니어 내지 800데니어, 가장 바람직하게는 약 350데니어 내지 700데니어 사이의 범위에 있는 것을 포함한다.
임의의 청구항에 따른 대체 가능 형틀/다이를 구비하여 연동 벽돌들을 계층별 프린팅하는 전체 건축 스케일의 자동화된 3차원 슬립폼 패스스루 성형 및 프린팅 시스템에 대한 방법 및 장치는 특정 시멘트질 배합물 양생 및 경화 특성들 및 성능을 제어 및 조절하는 외부 보강 가요성/위치변형 가능 컨테인먼트 슬리브들을 포함하되, 이로 제한되는 것은 아니지만, 1) 혼합물 프로포셔닝(proportioning); 2) 기계적 특성; 3) 시간 의존적 변형물; 4) 굴곡 및 전단 특징들; 5) 본딩 거동; 6) 사전 응력 손실; 7) 전체 건축 스케일 요소들의 구조적 거동; 8) 시멘트질 입자 경계 특징 개선; 9) 시멘트질 전기 물리적 본딩 특징 개선; 및 10) 시멘트질 전기 화학적 본딩 특징 개선과 같은 용도를 갖는다
임의의 청구항에 따른 내부 보강 가요성 네트에 대한 창의적인 전체 건축 스케일의 방법 및 장치는 배합물 경화 특성 및 성능을 개선하되, 이로 제한되는 것은 아니지만 1) 혼합물 프로포셔닝; 2) 기계적 특성; 3) 시간 의존적 배합물 변형물; 4) 굴곡 및 전단 거동; 5) 본딩 거동; 6) 사전 응력 손실; 7) 전체 건축 스케일 요소들의 구조적 거동; 8) 입자 경계 개선; 9) 전기 물리적 본딩 특징 개선; 및 10) 전기 화학적 본딩 특징 개선과 같은 용도를 갖는다.
통기 애퍼처들
임의의 청구항에 따른 외부 섬유 보강 시멘트질 가요성/패스스루-대체 가능-형틀/다이-내부로의-변형 가능 보강 컨테인먼트 슬리브에 대한 전체 건축 스케일의 자동화된 3차원 슬립폼 프린팅 방법 및 장치는 다양하고 사전 엔지니어링된 조절용 통기 애퍼처들, 치수들, 및 구성들을 구비하고, 특정 시멘트질 배합물의 수분 함량을 조절하기 위해 사전 엔지니어링된 외부 슬리브를 포함하고, 더 균일한 증발 레이트를 제공하고, 열적 소산을 개선하고, 특히 일반 및 특수 콘크리트 배합물들의 연동 계층별 프린팅(타설) 환경을 최적화하기 위해 시멘트질 본딩 표면 영역 특징들의 증가와 같은 최적 양생 환경을 촉진한다.
임의의 청구항에 따른 전체 건축 스케일의 자동화된 가요성 외부 현장-방치 현장-프린팅 섬유 보강 벽돌 배치 및 계층별 연동 패스스루 대체 가능-슬립폼-형틀/다이-내부로의-변형 가능 3차원 벽돌 프린팅 시스템, 방법, 및 장치에 있어서, 교차 섹션들이 사전 엔지니어링된 사전 엔지니어링 외부 가요성 위치변형 가능 섬유 보강 필라멘트들은 용접 조인트를 포함하고, 사전 엔지니어링된 애퍼처 간격들 및 시멘트질 배합물 조절용 통기 애퍼처 사이즈를 약 0mm 내지 약 5mm, 바람직하게는 약 0.25mm 내지 약 3mm, 가장 바람직하게는 약 0.25mm 내지 약 1mm 사이의 범위로 조절한다.
임의의 청구항에 따른 가요성 외부 위치변형 가능 메쉬 보강 거푸집 요소에 대한 방법 및 장치에 있어서, 외부 메쉬 거푸집 요소는 배합물 양생, 열적 소산, 수분 소산을 제어 및 조절하기 위해 일반적으로는 약 0mm 내지 5mm, 바람직하게는 약 0.25mm 내지 3mm, 가장 바람직하게는 약 0.25mm 내지 1mm의 범위의 간격들이 사전 엔지니어링되어 있고, 필요에 따라 스케일 조정된 슬립폼 패스스루 다이 또는 형틀 형상 및 사이즈를 갖는 3차원 전체 건축 스케일 슬립폼 성형 및 계층별 프린팅된 연동 벽돌에 대한 시스템을 위한 사전 엔지니어링된 원하는 양생 환경을 제공하는 외부 보강 특징들을 개선한 규칙적 배열의 사전 엔지니어링 배합물 조절용 통기 애퍼처들을 포함한다.
임의의 청구항에 따른 전체 건축 스케일의 3차원 자동화된 슬립폼 성형 및 프린팅 방법 및 장치는 외부 캡슐화 장치를 구비한 섬유 보강 벽돌이 원하는 조절용 통기 애퍼처 특징들을 제공하는 사전 엔지니어링된 섬유 간격들을 구비하여 슬립폼 성형 벽돌(들) 최적 양생 특징들을 예측 가능하게 조절하여 온사이트 슬립폼 프린팅 공정들을 최적화하는 사전 엔지니어링 외부 섬유 보강 컨테인먼트 슬리브를 포함하는 것을 포함한다.
현무암 보강
임의의 청구항에 따른 외부 섬유 보강 가요성 컨테인먼트 슬리브에 대한 방법 및 장치는 통기 애퍼처 사이즈가 약 0mm 내지 5mm, 바람직하게는 약 0.25mm 내지 3mm, 가장 바람직하게는 약 0.25mm 내지 1mm의 범위에 있는 플레인(plain), 헤링본(herringbone), 크로스위브(cross-weave), 트윌(twill), 바스켓(basket), 새틴(satin), 레노(leno), 모크 레노(mock leno)를 포함하는 구성들을 갖는 다양한 외부 섬유 보강 현무암 재료들을 포함하며, 바람직하게는 특정 배합물에 적합하도록 필요에 따라 사전 엔지니어링 및 간격 설정되는 것을 포함한다.
임의의 청구항에 따른 섬유 보강 외부 가요성/대체 가능-형틀/다이-내부로의-변형 가능 시멘트질 컨테인먼트 슬리브에 대한 방법 및 장치는 현무암 재료, 현무암 섬유, 섬유 재료들의 조합, 수지, 섬유 보강 또는 섬유 다발들의 변형, 및 현무암 직물 및/또는 수지 보강 시스템을 갖는 필라멘트 권선들을 포함하는 현무암 재료(복합체)로 구성되되, ThermalGuardTM 에폭시 및 듀얼 네트워크 수지 등을 포함하며, 필요에 따라 사전 엔지니어링된 조절용 통기 애퍼처를 갖는다.
임의의 청구항에 따른 전체 건축 스케일의 자동화된 3차원 패스스루 성형 및 계층별 프린팅 방법 및 장치는 현무암 및 그 변형물들로 구성된 성형 및 프린팅된 벽돌의 외부 보강 섬유용 장치, 접착용 섬유 보간 외부 코팅 유닛이 장착된 외부 보강 시멘트질 컨테인먼트 슬리브 패키징 장치, 일치 유닛(coincidence unit), 여기에 개시된 바와 같은 접힌 중첩 외부 캡슐화 섬유 보강 슬리브를 포함하며, 특정 시멘트질 배합물 양생 특징들을 구체적으로 조절하기 위한 사전 가동 통기 애처퍼들을 구비한다.
임의의 청구항에 따른 전체 건축 스케일의 자동화된 3차원 패스스루 성형 및 계층별 프린팅 방법 및 장치는 바람직하게는 외부 캡슐화 섬유 보강 시멘트질 컨테인먼트 슬리브가 외부 현무암 섬유 보강 컨테인먼트 슬리브인 것을 포함한다.
외부 보강 컨테인먼트 슬리브를 구비한 보강 프린팅된 벽돌들에 대한 전체 건축 스케일의 자동화된 3차원 슬립폼 성형 및 계층별 프린팅 방법 및 장치는 시공 현장에 대한 선적 비용이 낮은 현무암 보강부(들)를 채택하는 것을 포함하되, 시멘트질 타설 배합물을 최대 약 150°C까지 허용하고, 캡슐화된 시멘트질 재료들을 위한 접촉 표면적의 증가라는 이점을 제공하며, 취급 및 설치가 더 용이하고 신속하여 장기적인 외부 보강 저하 및 수리 유지보수(교체 비용)가 필요 없다.
외부 보강 컨테인먼트 슬리브를 구비한 보강 벽돌들에 대한 전체 건축 스케일의 자동화된 3차원 슬립폼 성형 및 계층별 프린팅 방법 및 장치는 대부분의 시멘트질 배합물의 열팽창 계수(CTE)와 매우 유사한 열팽창 계수를 갖는 복합 현무암 리바를 포함하되, 인장 강도 보강부(들)가 개선되고, 열적 안정성, 높은 내식성을 포함하는 기계적 강도 이득이 개선되며, 전자기 절연체, 특히 고체 복합 현무암 또는 향상된 중공 현무암 보강 재료들을 동시에 제공하면서 다양한 혼화제, 골재, 수지, 및 에폭시 등과 호환 가능하다는 것을 포함한다.
임의의 청구항의 단일 방법 및 장치에 여기에 설명된 특색 중 일부 또는 전부를 결합함으로써 지속 가능하고, 내구성 있고, 고품질의 보강 콘크리트 구조물(들)의 대다수가 다양한 표준 또는 주문 사양들에 따라 매우 신속하고, 효율적이고, 정확하게 그리고 소수의 인력으로 시공될 수 있다.
폴리프로필렌
임의의 청구항에 따른 외부 보강 컨테인먼트 슬리브에 대한 방법 및 장치는 애퍼처 사이즈가 약 1um 내지 50mm, 바람직하게는 약 0mm 내지 5mm, 더 바람직하게는 약 0.25mm 내지 3mm, 가장 바람직하게는 약 0.25mm 내지 1mm의 범위에 있는, 이로 제한되는 것은 아니지만, 플레인, 헤링본, 크로스위브, 트윌, 바스켓, 새틴, 레노, 모크 레노와 같은 구성들을 갖는 다양한 외부 섬유 보강 폴리프로필렌 재료들을 포함하되, 필요에 따라 사전 엔지니어링 및 간격 설정될 수 있다는 것을 포함한다.
임의의 청구항에 따른 보강 직조 플라스틱 재료로 구성된 접힌 가요성 위치변형 가능 외부 튜브형 시멘트질 컨테인먼트 슬리브에 대한 전체 건축 스케일의 장치 및 방법에 있어서, 상기 보강 본딩 재료 층은 선형 저밀도 폴리에틸렌, 이오노머, 폴리비닐 클로라이드, 에틸 비닐 아세테이트, 에틸 프로필 공중합체, 폴리에틸렌 공중합체, 저밀도 폴리에틸렌, 이들의 공중합체, 비닐 공중합체 및 이들의 혼합물, 선형 저밀도 폴리에틸렌, 이오노머, 폴리비닐 클로라이드, 에틸 비닐 아세테이트, 에틸 프로필 공중합체, 폴리에틸렌 공중합체, 저밀도 폴리에틸렌, 그들의 공중합체, 비닐 공중합체 폴리올레핀, 폴리프로필렌, 폴리스티렌, 폴리에틸렌, 폴리우레탄, 폴리비닐 알코올(수용성), 현무암, 방수포(burlap), 탄소 또는 기타 하이브리드 재료들 및 이들의 혼합물로 구성된 그룹으로부터 선택된 합성 시멘트질 플라스틱 재료를 포함한다.
임의의 청구항에 따른 전체 건축 스케일의 자동화된 3차원 패스스루 성형 및 계층별 프린팅 방법 및 장치는 바람직하게는 가요성 외부 캡슐화 섬유 보강 슬리브가 폴리프로필렌 섬유 보강 컨테인먼트 슬리브인 것을 포함한다.
임의의 청구항에 개시된 바와 같이, 외부 가요성 섬유 보강 시멘트질 컨테인먼트 슬리브 패키지를 갖는 대체 가능 성형 시멘트질 벽돌을 실시간으로 온사이트에서 전체 건축 스케일의 자동화된 3차원 슬립폼 성형 및 프린팅하는 방법 및 장치에 있어서, 재료는 폴리프로필렌 보강 섬유 재료를 포함한다.
내부 보강
임의의 청구항에 따른 전체 건축 스케일의 내부 보강 네트에 대한 방법 및 장치는 조절용 컨테인먼트 통기 애퍼처 사이즈가 약 2mm 내지 25mm, 바람직하게는 약 5mm 내지 20mm, 가장 바람직하게는 약 10mm 내지 15mm의 범위에 있는, 이로 제한되는 것은 아니지만, 플레인, 헤링본, 크로스위브, 트윌, 바스켓, 새틴, 레노, 모크 레노와 같은 구성들을 갖는 다양한 내부 섬유 보강 현무암 재료들을 포함하되, 필요에 따라 사전 엔지니어링 및 간격 설정될 수도 있다는 것을 포함한다.
임의의 청구항에 따른 전체 건축 스케일의 내부 보강 네트에 대한 방법 및 장치는 조절용 컨테인먼트 통기 애퍼처 사이즈가 약 2mm 내지 25mm, 바람직하게는 약 5mm 내지 20mm, 가장 바람직하게는 약 10mm 내지 15mm의 범위에 있는, 이로 제한되는 것은 아니지만, 플레인, 헤링본, 크로스위브, 트윌, 바스켓, 새틴, 레노, 모크 레노와 같은 구성들을 갖는 다양한 내부 섬유 보강 폴리프로필렌 재료들을 포함하되, 필요에 따라 사전 엔지니어링 및 간격 설정될 수도 있다는 것을 포함한다.
온도 표시 슬리브들
임의의 청구항에 따른 외부 가요성/대체 가능-다이/형틀-내부로의-변형 가능 섬유 보강 시멘트질 컨테인먼트 슬리브에 대한 현장-방치 현장-타설 방법 및 장치는 슬리브 재료들을 색상 변화 염료로 함침시킴으로써, 임계 증발 및 열 소산 레이트를 나타내고 시멘트질 배합물의 양생 균일성(더 균일한 열 소산)을 최적화하기 위해 배합물에 의존하여 고온(적색)부터 저온(녹색)까지 변하는 것과 같은 염료로부터의 색상 변화에 의해 표시되는 바와 같이 시멘트질 배합물 임계 양생/타설 온사이트 온도를 실시간으로 나타내고 양생 레이트를 실시간으로 나타내는 것을 포함하되, 보강 시멘트질 콘크리트 시공을 최적화하기 위한 온사이트 시멘트질 배합물의 타설 사양을 더 개선한다.
메쉬/네트 제조
임의의 청구항에 따른 외부 가요성 섬유 보강 시멘트질 컨테인먼트 슬리브에 대한 전체 건축 스케일의 방법 및 장치는 단일 접힘 및 중첩 보강 컨테인먼트 슬리브들과 같은 튜브형(바람직함) 구성들을 포함한다.
임의의 청구항에 따른 외부 가요성 섬유 보강 시멘트질 컨테인먼트 슬리브에 대한 전체 건축 스케일의 방법 및 장치는 2개의 컨테인먼트 슬리브가 함께 접히고 중첩되어 고정되는 것과 같은 튜브형(바람직함) 구성들을 포함한다.
선택사항으로서 또는 임의선택적으로, 임의의 청구항에 따른 방법 및 장치에 있어서, 2개의 계층이 부분적으로 가깝게 또는 간격을 두고 보강 섬유들 또는 임의의 조합에 직조를 통해 연결될 수 있어서, 다양한 형상의 섬유 시멘트질 컨테인먼트 "슬리브들"은 어떠한 봉합, 용접, 또는 본딩 동작들도 거의 없이 간단하고 경제적인 작업 방법 및 장치에 의해 제조될 수 있다. 시멘트질 보강 컨테인먼트 "슬리브들"의 최종 형상은 직조 및 코팅 기법에 의해 미리 정해진다.
보강 코일 루프
임의의 청구항에 따른 전체 건축 스케일의 내부 배치 "코일" "루프" 보강 방법 및 장치는 니티놀(기억 합금), 니켈과 티타늄의 합금으로 구성되는 것이 바람직하며, 이들 2개의 원소는 거의 동일한 원자 백분율로 존재한다(예를 들어, 니티놀 55 및 니티놀 60).
코일 보강
임의의 청구항에 따른 방법 및 장치들은 다양한 등급 이상 그리고 등급 이하의 지진 보강 콘크리트 기초 구조물들을 온사이트에서 시공하기 위한 다수의 가능한 자동화된 지진 보강 콘크리트 시공 시스템 구성들을 포함하되, 중첩 보강 기억 복원 비접촉 "코일," "루프," 사전 엔지니어링되고 이격된 절연체, 인장 링(tension ring), 라이저 벽(riser wall), 및/또는 푸팅 및 상자형 보(box beam)들을 갖는다.
뷰잉 창
임의의 청구항에 따른 전체 건축 스케일의 자동화된 3차원 연동 "벽돌" 계층별 슬립폼 성형 및 프린팅 방법 및 장치는 바람직하게는 필요에 따라 적합한 시-스루 특징들을 갖는 투명 또는 반투명 인 직조 시-스루 뷰잉 창 섹션을 구비한 외부 직물 보강 컨테인먼트 슬리브를 포함하여, 프린팅 배합물의 안료 배합, 공극, 에어 포켓, 골재 사이즈 및 균일성의 신속하고 시각적인 검증을 가능하게 한다.
임의의 청구항에 따른 전체 건축 스케일의 자동화된 3차원 연동 "벽돌" 계층별 슬립폼 성형 및 프린팅 방법 및 장치는 바람직하게는 필요에 따라 적합한 시-스루 특징들을 갖는 전체적으로 투명 또는 반투명인 외부 섬유 보강 컨테인먼트 슬리브를 포함하여, 프린팅 배합물의 안료 배합, 공극, 에어 포켓, 골재 사이즈 및 균일성의 신속하고 시각적인 검증을 가능하게 한다.
피드 호퍼/펌프
임의의 청구항의 방법 및 장치는 피더 호퍼에 남아있는 시멘트질 배합물의 양이 측정되고 시멘트 배합물의 배송이 측정 결과에 기반하여 제어되는 것을 특징으로 한다.
임의의 청구항의 방법 및 장치는 슬립폼 벽돌 타설에서 커버되는 거리가 측정되고 상기 시멘트질의 배송이 측정 결과에 기반하여 제어되는 것을 특징으로 한다.
진동
임의의 청구항에 따른 전체 건축 스케일의 자동화된 3차원 슬립폼 성형 및 계층별 프린팅 방법 및 장치는 분당 약 500펄스 내지 4,000펄스, 더 바람직하게 약 1,200펄스 내지 2,200펄스의 조정 가능 범위에서 상기 시멘트질 재료들을 위한 패스스루 호스, 튜브, 오거(auger), 및 호퍼에 진동 레이트를 구체적으로 발생시키는 착탈식 부착 디바이스를 슬립폼 프린팅하는 창의적인 슬립포밍 방법 및 장치를 포함하여 펌핑 가능한 반-유체(semi-fluid) 상태에서 "배합물"를 유지하고 호퍼로부터 슬립폼 성형 및 프린팅 기계를 통과하여 슬립 포머(slip former) 외부로의 패스스루 피딩을 유지하며, 배합물 펌핑 거리 상승 및 위치(들) 및 부피에 의존하여 더 적은 소비 전력으로 안정성을 개선한다.
벽돌
임의의 청구항의 방법 및 장치에 있어서, 온사이트 자동화된 시공 시스템의 연접식(articulated) 기계 및/또는 로봇 아암(들)은 슬립폼 프린터 방법 및 장치는 자동화된 연접식 기계 또는 로봇 아암(들)에 의해 연동하여 배치되는 각각의 높이에서 프린팅된 벽돌의 출구가 평행하거나 그 이상이 되게끔 지시하도록 구성되며, 이로써 외부 보강 시멘트질 벽돌 재료들이 각각의 높이에서 슬립폼 프린터로부터 평행하게 압출 및 연동되게 한다.
임의의 청구항에 따른 방법 및 장치는 상기 시멘트질 슬립폼 성형 외부 섬유 보강 프린팅된 벽돌 제품들이 스퀸칭 벽돌, 타제 석조, 슬럼프 블록 구조물들의 외관을 온사이트에서 복제하는 것을 포함한다.
임의의 청구항에 따른 방법 및 장치는 상기 시멘트질 슬립폼 성형 외부 섬유 보강 벽돌 제품이 현장-타설 가구 및 선반을 온사이트에서 슬립폼 프린팅하는 것을 포함한다.
형틀
임의의 청구항에 따른 전체 건축 스케일의 대체 가능 다이/형틀을 채택한 섬유 보강 슬립폼 프린팅된 벽돌에 대한 전체 건축 스케일의 자동화된 외부 현장-방치 현장-프린팅 배치 및 계층별 연동 프린팅 시스템에 대한 방법 및 장치에 있어서, 대체 가능 형틀의 3차원 내부 표명으로 변형 가능한 외부 가요성 섬유 보강 컨테인먼트 슬리브를 갖는 상기 대체 가능 슬립폼 성형 프린팅된 벽돌로 조정 가능한 펌핑 힘을 인가하는 경우, 계층별 연동 키홈 증착 방식으로 배치 및 프린팅되어 대체 가능 패스스루 다이/형틀 사이에서 압출된 벽돌의 표면들을 조정 가능하게 압축한다.
임의의 청구항에 따른 가요성 위치변형 가능 외부 보강 컨테인먼트 슬리브에 대한 전체 건축 스케일의 자동화된 3차원 패스스루 대체 가능 다이/형틀 슬립폼 계층별 연동 프린팅 방법 및 장치에 있어서, 슬립폼 성형 및 프린팅 시스템은 원하는 형상 및 사이즈의 외부 보강 연동 프린팅된 벽돌 계층을 프린팅하기 위해 대체 가능 다이 또는 성형 중공을 동시에 통과하는 성형 가요성 위치변형 가능 외부 섬유 보강 컨테인먼트 폼으로 자기 압밀 시멘트질 재료들을 펌핑하는 것을 포함한다.
임의의 청구항에 따른 빠르게 대체 가능 형틀/다이를 갖는 외부 가요성 위치변형 가능 보강 컨테인먼트 슬리브에 대한 전체 건축 스케일의 자동화된 3차원 패스스루 슬립폼 프린팅 방법 및 장치에 있어서, 계층별 연동 프린팅 콘크리트 벽돌 베이스 표면은 슬립폼 구조물이 제조되고 있는 키홈 연동 표면을 갖도록 제공된다.
임의의 청구항에 따른 전체 건축 스케일의 자동화된 3차원 슬립폼 성형 및 프린팅 방법 및 장치는 펌핑 시멘트질 배합물 피드 경로를 따라 스풀링 외부 섬유 보강 컨테인먼트 슬리프 패키징 재료를 피딩하는 동기화 슬립폼 벽돌 성형, 프린팅 및 압출 방식 운반 및 배치(프린팅) 수단; 공동 수집 수단; 및 외부 컨테인먼트 슬리브 시멘트질 배합물 피드 수단을 구비하고, 시멘트질 배합물 피딩 벽돌 형상화 및 성형 장치를 위한 수단을 구비한 섬유 보강 벽돌 외부 컨테인먼트 슬리브 컨테인먼트 재료들을 둘러싸는 외부 동봉 수단을 구비한 슬립폼 대체 가능 형틀/다이에 대한 장치의 다운스트림에 위치한 온사이트 슬립폼 수단을 구비하며, 외부 섬유 보강 컨테인먼트 슬리브 재료들을 제공한다.
임의의 청구항에 따른 전체 건축 스케일의 자동화된 3차원 슬립폼 성형 및 프린팅 방법 및 장치는 다양한 가능한 대체 가능 형틀/다이 중 하나에 앞서 삽입하는 슬립폼 프린터 장치 내에 외부 섬유 보강 시멘트질 컨테인먼트 슬리브를 피딩하는 것; 및 대체 가능 성형 디바이스에 의해 동시 성형될 외부 섬유 보강 컨테인먼트 슬리브 내에서 먼저 흐르도록 대체 가능 형틀들을 구비한 슬립폼 프린터로 다양한 시멘트질 배합물(들)을 펌핑한 후 계층별 배치에서 상기 연동 벽돌을 온사이트에서 증착(프린팅)하는 것을 포함한다.
임의의 청구항에 따른 전체 건축 스케일의 자동화된 방법 및 장치는 외부 보강 컨테인먼트 슬리브를 구비한 섬유 보강 성형 벽돌을 시공 현장에서 슬립폼 프린팅하는 시스템은 다음을 포함하는 것을 특징으로 한다.
다양한 대체 가능 슬립폼 형틀 구성들을 갖는 것, 현무암 보강 섬유 재료를 갖는 성형 벽돌들의 표면에 외부 섬유 보강 컨테인먼트 슬리브들을 갖는 다양한 대체 가능 슬립폼 성형 벽돌들을 캡슐화하는 섬유 보강 컨테인먼트 슬리브;
폴리프로필렌 보강 섬유 물질을 갖는 프린팅 벽돌의 표면들에 외부 섬유 보강 벽돌 컨테인먼트 슬리브를 캡슐화하는 것.
임의의 청구항에 따른 전체 건축 스케일의 자동화된 방법 및 장치는 외부 보강 컨테인먼트 슬리브를 갖는 섬유 보강 성형 벽돌을 공장 환경에서 슬립폼 프린팅하는 시스템은 다음의 요소를 포함하는 것을 특징으로 한다.
다양한 대체 가능 슬립폼 형틀 구성을 갖는 것, 섬유 보강 컨테인먼트 슬리브;
현무암 보강 섬유 물질을 갖는 성형 벽돌들의 표면들에 외부 섬유 보강 컨테인먼트 슬리브들을 갖는 다양한 대체 가능 슬립폼 성형 벽돌들을 캡슐화하는 것;
폴리프로필렌 보강 섬유 물질을 갖는 프린팅 벽돌의 표면들에 외부 섬유 보강 벽돌 컨테인먼트 슬리브를 캡슐화하는 것.
임의의 청구항에 따른 방법 및 장치에 있어서, 외부 섬유 보강 컨테인먼트 계층/공정의 표면들에 대한 슬립폼 성형 디바이스로서 벽돌 슬립폼 대체 가능 성형 장치는 외부 섬유 보강 벽돌 컨테인먼트 슬리브를 캡슐화하는 외부 섬유 보강 벽돌 슬립폼 프린팅 장치 내에 삽입되며, 키홈 연동 형틀 구성들을 갖는 슬립폼 벽돌을 더 제공(삽입)하며, 형틀(들) 장치는 시멘트질 화합물의 도입을 위한 형틀(들)의 에지에서 입구 게이트들을 구비한다.
온사이트 슬립포밍
임의의 청구항에 따른 방법 또는 장치에 있어서, 상기 외부 컨테인먼트 슬리브는 모든 방향으로부터 함께 슬립폼 프린팅되고 압축되며, 이로써 보강 벽돌 동시 성형 및 캡슐화 공정을 가능하게 한다.
임의의 청구항에 따른 방법 또는 장치에 있어서, 상기 슬리브-타입 벽돌 패킹 기계는 벽돌 형성 및 성형 패킹 기계이며, 패키징 기계는 외부 패키징 재료가 벽돌 주위를 감싸도록 성형되고 압출된 컨테인먼트 슬리브 내에 시멘트질 배합물에 특히 접합하도록 다양한 맞춤 가능 특징들을 갖는 외부 섬유 보강 컨테인먼트 슬리브를 갖는다.
임의의 청구항에 따른 방법 또는 장치에 있어서, 길게 프린팅된 벽돌들의 슬립포밍 및 동시 배치가 동기화된다.
임의의 청구항에 개시된 바와 같이, 임의의 청구항에 따른 방법 및 장치는 외부 섬유 보강 컨테인먼트 슬리브 패키지를 통합하는 대체 가능 구성들을 갖는 슬립폼 벽돌 형틀들을 구비한다.
임의의 청구항에 따른 가요성/대체 가능-형틀/다이-내부로의-변형 가능 외부 섬유 보강 시멘트질 컨테인먼트 슬리브에 대한 전체 건축 스케일의 방법 및 장치는 일단 또는 양단에서 초기에 개방될 수 있는 외부 컨테인먼트 슬리브들을 포함한다.
임의의 청구항에 따른 가요성 대체 가능-형틀/다이-내부로의-변형 가능 외부 보강 컨테인먼트 슬리브에 대한 전체 건축 스케일의 자동화된 3차원 패스스루 슬립폼 계층별 연동 프린팅 방법 및 장치에 있어서, 이 방법은 복수의 메쉬 거푸집 요소들을 포함하는 (성형 가능) 위치변형 가능 외부 현장-방치 현장-프린팅 보강 메쉬 슬립폼 프린팅 구조 벽돌을 제공하는 단계; 및 대체 가능 형틀/다이 중공을 통과하고 재료가 경화되게 허용하는 외부 현장-방치 현장-프린팅 보강 메쉬 거푸집 요소들의 각각의 성형 중공을 자기 압밀 재료를 펌핑하는 단계를 포함한다.
전체 건축 스케일 가요성/대체 가능-형틀/다이-내부로의-변형 가능 외부 섬유 보강 시멘트질 컨테인먼트 슬리브는 지름이 최대 약 10인치 내지 15인치인 사이즈들을 갖는 온사이트 슬립폼 가요성 보강 컨테인먼트 슬리브들의 경우 또는 적용 예에 의존하여 필요에 따라 약 50데니어 내지 1200데니어, 더 바람직하게는 약 100데니어 내지 800데니어, 가장 바람직하게는 약 350데니어 내지 700데니어 사이의 범위에 있는 것이 바람직한 연동 벽돌 벽들의 자동화된 슬립폼 성형 및 프린팅을 위한 섬유 보강 외부 컨테인먼트 슬리브를 포함하되, 가요성 보강 폴리프로필렌 및 현무암 재료들이 바람직하다.
임의의 청구항에 따른 가요성/대체 가능-형틀/다이-내부로의-변형 가능 외부 섬유 보강 시멘트질 컨테인먼트 슬리브에 대한 전체 건축 스케일의 방법 및 장치는 다양한 용해 가능한 외부 보강 "슬리브들"을 이용한 슬립폼 성형 및 프린팅을 포함한다.
임의의 청구항의 슬립포밍 압출 보강 콘크리트 시공 방법 및 장치에 있어서, 물질은 압축된 기체 물질을 포함하고 매스(mass)들은 기포를 포함한다.
임의의 청구항의 슬립포밍 압출 보강 콘크리트 시공 방법 및 장치에 있어서, 기체 연행 물질은 압축 공기를 포함한다.
임의의 청구항의 슬립포밍 압출 보강 콘크리트 시공 방법 및 장치에 있어서, 기체 연행 물질은 압축 질소를 포함한다.
임의의 청구항의 슬립포밍 압출 보강 콘크리트 시공 방법 및 장치에 있어서, 기체 연행 물질은 압축 아르곤을 포함한다.
임의의 청구항의 시멘트질 보강 콘크리트 계량 방법 및 장치에 있어서, 펌핑 및 계량 챔버는 제1 배합물과 제2 배합물이 혼합되지 않도록 유지하게끔 구성된다.
임의의 청구항의 방법 및 장치에 있어서, 온사이트 슬립폼 프린팅 노즐 조립체는 벽돌들을 슬립 형성(형상화)하도록 구성된 슬립폼 장치 및 방법 내에 사전 엔지니어링된 접힌 "슬리브" 또는 상이한 접힌 슬리브들로, 노즐 조립체로부터 압출된 시멘트질 캡슐화된 재료(들)를 피딩하는 출구를 통해 시멘트질 재료를 압출하도록 구성된 노즐을 포함한다.
임의의 청구항에 따른 전체 건축 스케일의 자동화된 컴퓨터 제어 방법 및 장치는 반자동화된 콘크리트 슬립폼 프린팅 동작들 및/또는 자동화된 슬립포밍 콘크리트 시공 동작들을 갖는 레이저 인터페이스 시스템을 구비한다.
임의의 청구항에 따른 방법 및 장치는 외부 섬유 보강 벽돌 컨테인먼트 슬리브 패킹 기계가 계층별 연동 방식으로 온사이트에서 제자리에 동기화되어 슬립폼 프린팅되는 것을 특징으로 한다.
임의의 청구항에 따른 방법 및 장치는 슬립폼 외부 섬유 보강 컨테인먼트 슬리브가 압출 출구 수단을 갖는 벽돌 형상화, 성형, 및 패킹 기계를 구비하는 것을 특징으로 하며, 이 방법은 외부 벽돌 형상화 및 성형 섬유 보강 컨테인먼트 슬리브 패킹 기계를 포함하는 경우 압출 출구 수단이 계속 작업하도록 작업 중단을 더 포함한다.
임의의 청구항에 따른 방법 및 장치는 외부 섬유 보강 패키징 재료가 형상화 및 성형 슬립폼 프린터 내부에 위치하는 벽돌 주위를 감싸도록 외부 섬유 보강 벽돌 패키징 재료 각각이 압출되는 경우 압출 방식은 동기적 전위(synchronistic transposition) 및 온사이트 배치를 갖는 것을 특징으로 한다.
임의의 청구항에 따른 방법 및 장치는 슬립폼 프린팅 섬유 외부 구조 보강 벽돌 컨테인먼트 패키징 슬리브에 대한 장치 및 방법을 포함하되, 다음의 부분들로 구성되는데, 외부 패키징 컨테인먼트 섬유의 종방향으로 간헐적 또는 연속적 외부 섬유 보강 패키징 부위를 갖는 외부 섬유 보강 컨테인먼트 슬리브 분배 롤로부터 피딩된다.
임의의 청구항에 따른 방법 및 장치는 임의의 청구항의 조합을 포함하되, 동기화 배치 수단을 구비한 상기 외부 섬유 보강 슬립폼 프린팅 벽돌은 제2 모션 제어 수단 및 배치 및 로봇 부재들을 동작 가능하게 구비하는 상기 지지 및 작동 플랫폼들에 장착된 모션 제어 핀 수단을 적어도 포함한다.
임의의 청구항에 따른 방법 및 장치는 임의의 청구항에 따른 슬립폼 배치를 갖고 동기화 성형 조립체 방법 및 장치를 갖는 외부 섬유 보강 컨테인먼트 슬리브를 포함하되, 분배 관계로 장착되고 배분되는 외부 벽돌 컨테인먼트 슬리브들을 갖고 지지 수단을 갖는 상기 회전 가능 작동 페데스탈 상에 이동 가능하게 선택적으로 장착된 조정 가능 슬립폼 지지 부재를 포함하는 상기 지지 및 작동 수단에 장착되며, 상기 분배 가능 외부 섬유 보강 컨테인먼트 슬리브 각각은 시멘트질 배합물 슬립폼 프린팅 입구 및 성형 벽돌 배출 단부들을 갖는다.
임의의 청구항에 따른 방법과 장치 및 상기 외부 섬유 보강 컨테인먼트 슬리브의 슬립폼 입구 단부가 상기 출구와 동작 가능하게 연통하여 배치되도록 상기 슬립폼 프린터 지지 및 배치 장치를 선택적으로 이동시키기 위한 수단은 사전 엔지니어링된 위치들로 정확히 이동되어 접힌 외부 섬유 보강 컨테인먼트 슬리브가 그 위에 슬립폼 프린팅되게 한다.
임의의 청구항에 따른 방법과 장치 및 상기 하나의 외부 컨테인먼트 슬리브가 상기 대체 가능 성형 슬립폼 프린팅 출구와 동작 가능하게 연통 상태에 있는 경우 종축을 중심으로 상기 하나의 슬립폼 프린팅 섬유 보강 외부 컨테인먼트 슬리브를 회전시키기 위한 수단.
임의의 청구항에 따른 장치 및 방법은 외부 벽돌 컨테인먼트 슬리브 패킹 기계가 압출 출구 수단의 업스트림에 위치한 시멘트질 배합물 프로세싱을 포함하는 섬유 보강 캡슐화 기계를 갖는 성형 슬립폼 압출 타입 벽돌인 것을 특징으로 한다.
임의의 청구항에 따른 장치 및 방법, 슬립폼 외부 벽돌 컨테인먼트 슬리브 패킹 기계, 슬립폼 프린팅 벽돌 패키징 기계는 슬립폼 형틀의 다운스트림에 압출 출구 수단을 갖는 다양하고 상이한 재사용 가능 대체 가능 벽돌 슬립폼 형틀들을 포함되며, 슬립폼 단계는 벽돌 형틀을 둘러싸는 외부 컨테인먼트 슬리브 패키징 재료 각각이 슬립폼 장치 내부에 위치하는 경우를 포함한다.
임의의 청구항의 장치 및 방법에 있어서, 이동의 다양한 동기화된 위치들에서 상기 가이딩 및 지지 슬립폼 장치를 정확하게 이동시키기 위한 수단이 제공된다.
임의의 청구항의 슬립폼 프린터 방법 및 장치는 회전 가능한 지지 베이스 장착부를 구비한 상기 작동 플랫폼들을 상기 기계 자동화된 시공 시스템에 착탈식으로 부착하기 위한 수직 축들을 갖는 선회 장착 수단(pivotal mounting means)을 더 포함하여, 상기 배치된 지지 플랫폼(페데스탈)은 자동화된 시공 시스템의 기계 부재들 및 부착된 엔드 이펙터(end effector) 슬립 폼 프린팅 모두에 대해 선회하기 위한 마운트들을 구비한다.
임의의 청구항의 슬립폼 프린터 방법 및 장치로서 착탈식으로 부착된 슬립폼 프린터의 일단에 인접하여 슬립폼 프린팅 장치 및 방법을 고정하기 위한 수단을 포함하되, 상기 착탈식 고정 수단은 상기 프린팅 "벽돌들"의 코스를 따라 상기 슬립폼 프린터의 이동을 허용하며, 수평 축들을 중심으로 스위블링하도록 상기 측부 부재들로 선회되는 기계설비를 더 포함한다.
임의의 청구항의 슬립폼 프린터 방법 및 장치는 상기 슬립폼 마운트를 상기 자동화된 기계 프레임에 착탈식으로 부착하기 위한 수평축들을 갖는 선회 장착 수단을 더 포함하여, 상기 기계 마운트들이 측부 기계 프레임 및 슬립폼 프린팅 시스템 모두에 대해 선회한다.
슬립폼 프린터에 적용되는 임의의 청구항에 따른 원동력 방법 또는 장치는 배치 정밀도 및 반복 배치 정밀도를 갖고 필요에 따라 배송되는 시멘트질 배합물(들) 펌프의 변동하는 펌핑 사이클 및 속도에 대응시킴으로써 리플-프리(ripple free) 보강 프린팅 벽돌(들)의 부드럽고 연속적인 및/또는 간헐적인 슬립폼 프린팅을 생성하기 위해 마이크로 슬립폼 프린팅 조정부들을 자동화된 형성할 것이다.
임의의 청구항에 따른 온사이트 슬립폼 방법 또는 장치는 내부로부터 외부로 그리고 임의선택적으로 외부로부터 내부로 또는 임의의 조합으로 동시 시공하거나/바람직하게는 동기화 슬립폼 시공하기 위해 내부로부터 외부로 시공하는 것이 가장 바람직하다.
가이드 레일들
임의의 청구항의 보강 콘크리트 시공 방법 및 장치에 있어서, 작동 플랫폼은 가이드 레일 및/또는 작동 플랫폼 장치 및 방법에 의해 배치 및 지지되며, 원하는 위치 및 높이까지의 리프팅 및 배치 기구는 작동 플랫폼(들) 또는 페데스탈(들)로 구성된다.
임의의 청구항에 따른 리버스 기계 및/또는 로봇 보강 콘크리트 시공 장치 및 방법은 실질적으로 착탈식으로 부착된 수평 가이드 레일 시스템 슬라이딩 가능하게 라이딩(ride)하는 것; 및 프린팅 노즐 자동화된 플랫폼에 연결 및 부착된 프린팅 노즐을 허용하기 위해 착탈식 부착 브릿지가 제1 착탈식 부착 다목적 로봇을 구비한 지지 플랫폼 또는 베이스에 슬라이딩 가능하게 연결되는 것을 포함한다.
임의의 청구항에 따른 기계 및/또는 가이드 레일 보강 콘크리트 시공 장치 및 방법은 착탈식 부착된 기계 아암(들)을 구비한 실질적으로 착탈식 부착된 수평 레일 장착 시스템을 따라 슬라이딩 가능하게 이동하고 그리고 이 시스템에 의해 가이드되는 착탈식 부착 지지 베이스/플랫폼; 및 착탈식 부착된 자동화된 시공 시스템에 슬라이딩 가능하게 연결되고 구조적 보강 콘크리트 시공 재료들을 압출하도록 구성된 슬립폼 프린팅 노즐 조립체에 대해 수평하도록 착탈식 부착 작동 플랫폼의 슬라이딩을 허용하기 위해 착탈식 부착된 기계 아암을 구비한 자동화된 시공 시스템에 슬라이딩 가능하게 착탈식 부착 연결된 가이드 레일을 포함한다.
임의의 청구항의 기계 및/또는 로봇 보강 콘크리트 시공 방법 및 장치에 있어서, 한 쌍의 가이드 레일에 슬라이딩 가능하게 장착된 적어도 2개의 측면 부재들을 포함하고 이들에 의해 지지되는 다양한 이동 가능 협동 로봇들; 자동화된 기계 아암(들) 또는 로봇 방법 및 장치에 이동 가능하게 결합되고 출구 또는 출구들을 통해 시멘트질 재료들을 성형 및 압출하도록 구성된 자동화된 시공 시스템 슬립폼 성형 및 프린팅 조립체; 및 로봇 및 슬립폼 프린팅 장치 조립체의 이동을 정확하게 제어하고 배치하도록 구성된 슬립폼 배치 제어기를 포함하되, 자동화된 시공 시스템 슬립폼 성형 및 프린팅 조립체는 제1 출구를 통해 보강 콘크리트 재료를 압출하도록 구성된 제1 노즐; 제2 출구를 통해 보강 콘크리트 재료를 압출하도록 구성된 제2 노즐; 상기 제1 출구와 제2 출구 사이에 있는 제3 출구를 통해 보강 콘크리트 재료를 압출하도록 구성된 제3 노즐; 제4 출구를 통해 보강 콘크리트 재료를 압출하도록 구성된 제4 노즐; 및 제1 노즐과 제2 또는 제3 노즐로부터 압출된 보강 콘크리트 시멘트질 재료들을 형틀(들)로부터 형상화하도록 구성된 제1 및 제2 슬립폼 프린터 장치를 포함한다.
임의의 청구항에 따른 기계 및/또는 로봇 자동화된 보강 콘크리트 시공 방법 및 장치는 선택사항으로서 또는 임의선택적으로 응답 서보(servo) 장치 및 방법을 갖는 가이드 레일 장착 플랫폼(들)과 같은 장착, 지지, 및 작동 플랫폼 또는 페데스탈에 결합된 제2 플랫폼을 더 포함하되, 배치 센서가 지지 및 작동 플랫폼에 장착되고, 자동화된 지지 및 작동 플랫폼은 튜닝 가능 동적 응답을 제공하는 배치 센서의 출력에 응답하여 레일 장착 플랫폼에 대해 자신의 위치를 적응적으로 보정하도록 구성된다.
임의의 청구항에 따른 기계 및/또는 착탈식 부착된 자동화된 보강 콘크리트 시공 장치 및 방법은 실질적 수평 가이드 레일 장치 및 방법을 따라 슬라이딩 가능하게 이동하고 이들 장치 및 방법에 의해 가이드되는 것을 포함하되, 지지 및 작동 브릿지를 따른 이동 및 이 브릿지에 의해 가이드되는 것을 허용하기 위해 착탈식 부착된 지지 및 작동 베이스 및 기계 아암들에 슬라이딩 가능하게 연결된 지지 브릿지를 포함한다.
임의의 청구항에 따른 전체 건축 스케일의 기계 및/또는 로봇 보강 콘크리트 시공 방법 및 장치는 가이드 레일 시스템으로부터 수평 또는 수직으로 약 22도까지의 프린팅을 따라 이동하거나 이 프린팅에 의해 가이드되는 이동식 지지 및 작동 베이스에 각각 고정되는 착탈식 부착된 기계 아암들을 구비한 제1 및 제2 착탈식 부착 자동화된 시공 시스템; 및 보강 콘크리트를 압출하도록 구성되고 지지 및 작동 베이스의 슬라이딩을 허용하기 위한 브릿지 슬라이딩 가능 연결된 자동화된 시공 시스템을 포함한다.
임의의 청구항에 따른 전체 건축 스케일의 자동화된 로봇 슬립폼 계층별 프린팅 보강 콘크리트 시공 방법 및 장치는 슬립폼 시공/프린팅된 구조물 내부로부터 실시간으로 온사이트에서 작동되는 것이 바람직하다. 슬립폼 프린팅 공정은 구조물의 내부로부터 실시되는 것이 바람직하다.
임의의 청구항에 따른 전체 건축 스케일의 기계 및/또는 로봇 보강 콘크리트 시공 방법 및 장치는 한 쌍의 가이드 레일 시스템들에 슬라이딩 가능하게 장착된 적어도 2개의 측면 부재들에 의해 지지된 시공 현장에서 조립된 운반 가능 방법 및 장치; 및 착탈식 부착된 프린팅 헤드를 통해 다양한 섬유 보강 콘크리트 재료들을 슬립 형성 및 압출하도록 구성된 자동화된 다용도 로봇식 시스템의 기계 아암에 이동 가능하게 결합되되 자동화된 로봇 장치를 제어 및 배치하도록 구성된 배치 제어기를 구비하는 자동화된 슬립폼 프린팅 노즐 조립체를 포함하되, 다목적 로봇 장치 및 방법은 표면에 받쳐지도록 구성되며, 위치 제어기는 다수의 위치에 대해 자동화된 온사이트 슬립폼 프린팅 시스템의 위치를 감지하도록 구성된 위치 센서를 포함하되, 위치 센서들의 출력에 응답하여 원하는 위치로 슬립폼 프린팅 노즐 조립체를 제어 가능하게 배치하도록 구성되고 튜닝 가능 동적 응답을 갖는 액추에이터를 구비한다.
임의의 청구항에 따른 자동화된 방법 및 장치에 있어서, 전체 건축 스케일의 자동화된 3차원 프린팅 장치를 작동시키고, 대체 가능 형틀/다이를 갖는 컨테인먼트 슬리브 피딩 시스템을 구비한 시멘트질 패스스루 슬립폼 프린터가 부착된 다목적 로봇 작동 플랫폼(들)에 부착된다.
벽
임의의 청구항에 따른 전체 건축 스케일의 3차원 슬립폼 프린팅 방법 또는 장치는 임시 지지 아치, 임시 벽, 벽 안의 임시 섹션들을 성형 및 프린팅하기 위한 것이다.
기초
임의의 청구항의 슬립폼 프린팅 시스템, 방법, 및 장치는 일 에지에 인접하게 착탈식 부착된 슬립폼 프린터를 운송 프레임들에 고정하기 위한 착탈식 부착된 기계 수단을 포함하되, 상기 착탈식 부착된 고정 수단은 슬립폼 프린팅(타설)되고 있는 상기 현장-타설 기초, 푸팅, 지붕/천장, 벽의 코스에 따른 상기 슬립폼 프린터의 기계 이동을 허용하며, 상기 착탈식 부착된 슬립폼 프린터는 측방향 착탈식 부착된 기계 프레임 부재들로 선회되어 수평 축들을 중심으로 스위블링(회전)하는 착탈식 부착된 기계 브래킷들을 더 포함하며, 착탈식 부착된 브래킷들의 하나 이상의 착탈식 부착된 자동화된 기계 아암(들)이 상기 하나의 에지에 인접한 영역을 따라 슬립폼 프린터에 모션을 적용하고, 브래킷들의 다른 자동화된 착탈식 부착된 기계 아암은 상기 하나의 에지에 인접한 영역을 따라 슬립폼 프린터에 모션을 적용하고, 브래킷들의 다른 아암은 다른 에지에 인접한 영역을 따라 슬립폼 프린터에 모션을 적용한다.
임의의 청구항에 따른 방법 및 장치는 시멘트질 구조물의 보강 기초, 푸팅, 벽 또는 지붕을 성형 및 프린팅하기 위한 착탈식 부착된 슬립폼 프린터 장치 및 방법을 포함한다.
임의의 청구항에 따른 장치 및 방법은 상기 착탈식 부착된 기계 슬립폼 프린터를 지지하고 이동 가능하게 배치하기 위한 수단을 포함하되, 상기 착탈식 부착된 기계 슬립폼 프린터 지지 수단은 착탈식 부착된 지지 및 작동 페데스탈 및/또는 착탈식 부착된 현장-방치 현장-타설 지지 및 작동 베이스들 또는 이동식 배치 가능 지지 및 작동 베이스들로부터 상향 돌출된다.
임의의 청구항에 따른 자동화된 시공 시스템, 방법, 및 장치는 범용 장착 부착 시스템을 구비한 다목적 로봇 시공 시스템의 빠른 탈부착을 갖는 모든 지지 및 작동 플랫폼 및 장치에 대한 신속한 온사이트 설치 및 작동을 갖는다.
임의의 청구항에 따른 방법 및 장치는 상기 착탈식 부착된 자동화된 슬립폼 프린팅 시스템을 지지하고 배치하기 위한 착탈식 부착 수단을 포함하되, 상기 리프팅 및 배치 수단은 착탈식 부착된 슬립폼 프린터 배치 가능 수단을 구비한 상기 착탈식 부착된 기계 아암(들)에 착탈식으로 부착(실장)된다.
자동화된 시공 시스템. 임의의 청구항에 따른 전체 건축 스케일의 방법 및 장치는 시멘트질 배합물 또는 배합물들의 소스와 조합으로 시멘트질 배합물 펌핑 시스템을 포함하는 온사이트 섬유 보강 벽돌 성형 및 포장 기계를 위한 것이다.
임의의 청구항들에 따른 자동화된 콘크리트 시공 시스템, 방법, 및 장치는 부착된 성형 및 착탈식 부착된 슬립폼 프린터를 구비하고 슬리브 피딩 시스템을 구비한 이동 가능 다목적 로봇 플랫폼(들)에 착탈식으로 고정되어 있는 개시된 창의적인 자동화된 콘크리트 시공 장치 및 시스템을 부착 및 작동시키는 것을 포함한다.
상당한 높이를 갖는 벽을 포함할 수 있는 3차원 시멘트질 보강 "벽돌" 구조물을 온사이트에서 자동화된 및/또는 반자동화된으로 압출하기 위한 전체 건축 스케일의 방법 및 장치로서 운반 가능 또는 현장-타설 보강 지지 및 작동 페데스탈(들), 또는 벽, 지붕, 기초(들), 푸팅, 또는 임의의 조합이나 파생물을 포함하는 3차원 보강 시멘트질 "벽돌" 구조물을 수동, 자동화된, 또는 임의의 조합으로 압출하도록 구성된 기계 및/또는 로봇식 시스템에 슬라이딩 가능하게 고정된 가이드 레일 시스템(들) 및/또는 이동식 배치 가능 작동 플랫폼(들)을 구비한 수동 및/또는 자동화된 자체 보유 자동화된 콘크리트 시공 시스템을 포함하되 수동 또는 기계 및/또는 로봇 보강 콘크리트 시공 시스템이 필요에 따라 수평, 수직, 또는 임의의 각도로의 슬립폼 시동 동작의 하나의 모드 중에 이동하게 하도록 구성된 기계 및/또는 동력 휠 조립체를 포함하는 다양한 운반 및 재사용 가능 지지 및 작동 베이스들; 프린팅 출구를 통해 다양한 보강 시멘트질 재료를 압출하도록 구성된 프린팅 노즐 조립체; 및 시공 조립체 시스템에 착탈식 장착되고 시멘트질 재료(들)를 보관하고 슬립폼 프린팅 노즐 조립체로 피드하는 시멘트질 재료 피드 시스템을 구비한다.
임의의 청구항에 따른 방법 및 장치는 상기 지지 및 작동 페데스탈의 수단에 선택적으로 이동 가능하게 장착된 착탈식 지지 장착 장치를 포함하는 회전 수단을 구비한 상기 지지 및 작동 페데스탈들에 착탈식 장착된 자동화된 보강 콘크리트 시공 시스템 및 슬리브 각각이 입구 단부를 갖는 적어도 하나의 섬유 보강 컨테인먼트 슬리브 스풀링이 장착된 분배 수단을 구비한 자동화된 장착 시스템을 포함한다.
임의의 청구항에 따른 기계 및/또는 로봇 보강 콘크리트 시공 방법 및 장치에 있어서, 자동화된 위치 센서들은 착탈식 장착된 레이저 레인지파인더(range finder)를 포함하되, 레이저 광을 생성하여 하나 이상의 기준 위치 각각에 배치된 하나 이상의 반사기로 송신하도록 구성된 송신기; 송신기에 의해 생성되고 반사기들로부터 후방 산란된 레이저 광을 수신하도록 구성되되 수신 광의 세기를 검출하도록 구성된 광 검출기 시스템을 구비한 수신기; 및 레이저가 레트로(retro) 반사기 각각으로/으로부터 이동하는데 걸리는 시간을 측정함으로써 자동화된 슬립폼 프린팅 벽돌 압출 조립체의 위치들을 결정하고 튜닝 가능 동적 응답을 제공하도록 구성된 프로세서를 구비하는 것을 포함한다.
임의의 청구항의 기계 및/또는 로봇 보강 콘크리트 시공 장치 및 방법은 한 쌍의 가이드 레일에 슬라이딩 가능하게 장착된 적어도 2개의 측면 부재 사이에서 연장되고 이들 부재에 의해 지지되는 조정 가능 지반 지지 가이드 레일(들) 시스템 또는 보(들)를 포함하는 이동 및 운반 가능한 레일 가이드 장착 장치 및 방법; 레일 가이딩 로봇 장치 및 방법에 착탈식으로 결합되고 벽돌 성형 슬립폼 프린팅 출구를 통해 시멘트질 재료를 압출하도록 구성되되 출구를 통해 시멘트질 재료를 압출하도록 구성된 노즐(들)을 포함하는 슬립폼 프린팅 조립체; 슬립폼 성형 및 프린팅 장치 및 방법과 레일 가이딩 기계 및/또는 다목적 로봇 시공 시스템의 위치와 이동을 제어하도록 구성된 위치 제어기; 및 슬립폼 성형 및 프린팅 장치에 시멘트질 재료들을 피드하도록 구성된 시멘트질 재료 피드 장치 및 방법을 포함한다.
임의의 청구항의 로봇 보강 콘크리트 시공 장치 및 방법에 있어서, 시멘트질 재료 피드 방법 및 장치는 시멘트질 재료들을 저장 및 배분하도록 구성된 컨테이너들을 포함하되, 컨테이너들에 저장되고 배분된 시멘트질 재료들을 자동화된 슬립폼 프린팅 장치 및 슬립폼 성형 및 프린팅 압출 장치에 배송하도록 구성된 호스 또는 튜브를 피딩한다.
임의의 청구항에 따른 기계 및/또는 로봇 보강 콘크리트 시공 방법 및 장치에 있어서, 구동 메커니즘은 자동화된 시공 시스템 위치 및 모션 제어기들로부터의 하나 이상의 명령에 응답하여 시멘트질 재료 피딩 장치를 정확히 배치하도록 특별히 구성된 조이스틱을 포함하며, 시멘트질 배합물 피딩 튜브 또는 튜브들은 고정식 및/또는 이동 가능 지지 및 작동 플랫폼 또는 임의의 조합에 착탈식 결합된다.
운반 및 작동 트레일러
임의의 청구항에 따른 접이식 (아래로 접힌) 운반 가능 자동화된 시동 시스템, 접이식 트레일러 방법 및 장치는 온사이트 지지 및 작동 플랫폼 시스템을 포함한다.
임의의 청구항에 따른 방법 및 장치로서, 자동화된 시공 시스템 지지 및 작동 접이식 트레일러는 제1 및 제2 평면 데크 플레이트가 직립 위치에서 서로 인접하여 배치되게 되는 온사이트 수식 운반 가능 또는 적재 모드로 구성되게 되며, 360도 이상의 회전을 갖는 편리한 온사이트 조립체 및 디조립체를 제공한다.
임의의 청구항에 따른 방법 및 장치는 운반 용이성을 위해 지지 및 작동 플랫폼을 갖는 접이식 트레일러를 포함하되, 전방 플랫폼과 상기 전방 플랫폼에 연결된 후방 플랫폼을 포함하는 착탈식 부착된 슬립폼 프린팅 보강 콘크리트 시공 시스템을 온사이트 구비하는 것을 포함하는데 그 목적은 플랫폼들은 동일한 일반 평면에서 수평으로 연장되는 개방 위치와 자동화된 시동 시스템 작동 플랫폼이 접힌 관계에 있는 폐쇄 위치 사이에서 선회 가능하게 이동되도록 하기 위함이다;
자동화된 시공 시스템을 지지 및 작동시키기 위한 지지 및 작동 플랫폼(들)을 갖는 트레일러 프레임 중 하나로부터 측면 방향으로 연장되고 그 위에 장착된 한 쌍의 조정 가능 캐스터 휠; 및
상기 트레일러 프레임 플랫폼에 장착된 한 쌍의 조정 가능한 캐스터 휠, 상기 자동화된 시공 시스템 트레일러 프레임 플랫폼 중 다른 하나에 장착된 하나 이상의 조정 가능한 캐스터 휠을 포함하고, 각각의 조정 가능한 캐스터 휠은 상기 휠이 장착된 자동화된 시공 시스템 트레일러 프레임 플랫폼에 대해 고정되되, 자동화된 시동 시스템 지지 및 작동 플랫폼 프레임 플랫폼들은 상기 개방 위치에 있는 경우, 트레일러 프레임 플랫폼의 전방에 장착되는 조정 가능 캐스터 휠들은 후방 플랫폼 아래로 후방 연장되고, 후방 자동화된 시공 시스템 작동 플랫폼 상의 조정 가능 캐스터 휠들은 트레일러 프레임 플랫폼의 전방 아래로 전방 연장되도록 상기 조정 가능한 캐스터 휠들이 배치되며, 조정 가능 캐스터 휠들은 자동화된 시동 시스템 트레일러 작동 플랫폼 프레임을 지지하는 경우 캐스터 휠들이 받쳐지는 표면 위에 이격되어 있으며, 프레임 플랫폼들이 폐쇄 위치에 있고 캐스터 휠들을 중심으로 소정의 위치로 회전되는 경우, 이 때 플랫폼들은 일반적으로 수직 연장되며, 자동화된 시공 시스템 작동 플랫폼 트레일러 시스템의 지지가 휠들로부터 조정 가능 캐스터 휠들로 시프트되어 상기 바람직한 위치에서 자동화된 시공 시스템 트레일러 시스템을 이동시키는 것을 용이하게 하도록 상기 캐스터 휠들이 더 배치된다.
임의의 청구항에 따른 방법 및 장치는 자동화된 시동 시스템 작동 플랫폼 트레일러에 장착된 직선 액슬(axle) 조립체를 더 포함하는 임의의 청구항의 자동화된 시공 시스템 접이식 트레일러 작동 플랫폼 시스템을 포함하되, 조립체는 마주하는 허브 단부들에 장착된 한 쌍의 휠 및 타이어 조립체를 포함한다.
임의의 청구항에 따른 방법 및 장치는 전방 지지 프레임에 장착된 직선 액슬 조립체를 구비한 자동화된 시공 시스템 접이식 트레일러 작동 플랫폼 시스템을 포함한다.
임의의 청구항의 방법 및 장치는 자동화된 시공 시스템 접이식 트레일러 작동 플랫폼 시스템을 포함하되, 직선 액슬 조립체는 전방 튜브형 트레일러 지지 프레임을 가로질러 횡단 방향으로 장착된다.
임의의 청구항에 따른 방법 및 장치는 임의의 청구항의 자동화된 시공 시스템 작동 플랫폼 접이식 트레일러 시스템을 포함하되, 트레일러 후방 지지 프레임 내에 착탈식 배치되게 되는 수신 및 지지 페데스탈을 갖는 슬립폼 프린팅 작동 플랫폼을 구비한 적어도 하나의 자동화된 시공 시스템을 더 포함한다.
방법 및 장치는 임의의 청구항의 자동화된 시동 시스템 작동 플랫폼 접이식 트레일러 시스템을 포함하되, 자동화된 시공 시스템 트레일러 작동 플랫폼 시스템이 시공 현장 내에서 수직 틸팅되고 운반하거나 적재되는 경우, 조정 가능 캐스터 휠 쌍과 제3 조정 가능 캐스터 휠은 자동화된 시공 시스템 접이식 트레일러 시스템의 프레임의 지지 표면(지반)과 접촉하며, 자동화된 시공 시스템 트레일러 작동 플랫폼 시스템이 개방 및 전개되는 경우, 조정 가능 캐스터 휠 쌍과 제3 조정 가능 캐스터 휠은 자동화된 시공 시스템 트레일러 작동 시스템의 지지 표면(지반)으로부터 상승된다.
방법 및 장치는 임의의 청구항의 자동화된 시공 시스템 접이식 트레일러 시스템을 포함하되, 트레일러 작동 시스템은 적어도 하나의 자동화된 보강 콘크리트 시공 시스템 및 컴포넌트들을 온사이트 운반하고 작동시키도록 구성된다.
방법 및 장치는 임의의 청구항의 운반 가능 자동화된 시공 시스템 접이식 트레일러 시스템은 트레일러의 작동 프레임에 착탈식 고정된 제1 상부 자동화된 시공 시스템에 착탈식 부착되는 조정 가능 페데스탈 장착 시스템 조립체를 갖는 적어도 하나의 조정 가능 수신 지지 및 작동 페데스탈을 더 포함한다.
방법 및 장치는 임의의 청구항의 자동화된 시공 시스템 구비 접이식 운반 가능 트레일러 시스템은 전방 지지 트레일러 프레임의 제1 상부 트레일러 프레임에 착탈식 부착된 조정 가능 가이드 레일 조립체 시스템을 갖는 로봇 시공 시스템 수용 시스템을 구비한 적어도 하나의 착탈식 부착 지지 및 작동 페데스탈 베이스를 더 포함한다.
방법 및 장치는 임의의 청구항의 여러 자동화된 슬립폼 프린팅 보강 콘크리트 시공 시스템들과 호환성을 갖는 자동화된 시공 시스템 접이식 트레일러 장치를 포함한다.
방법 및 장치는 임의의 청구항의 자동화된 슬립폼 성형 및 프린팅 보강 콘크리트 시공 접이식 트레일러 시스템, 전방 운반 가능 트레일러 지지 프레임, 제1 상부 프레임, 및 착탈식 석조 가드 또는 착탈식 유틸리티 박스 중 하나를 수용하게 되는 전방 정점(apex) 형상 부위를 갖는 제1 평면 데크 플레이트를 포함한다.
방법 및 장치는 임의의 청구항의 하나 이상의 자동화된 슬립폼 프린팅 보강 콘크리트 시공 시스템(들) 중 하나 이상을 갖는 운반 가능 접이식 트레일러를 포함하되, 운반 가능 트레일러 시스템이 온사이트에서 이동(재배치)되는 경우 시공 현장에서 수직 운반된 다음 전개된 작동 위치로 개방된다.
방법 및 장치는 임의의 청구항의 자동화된 슬립폼 프린팅 보강 콘크리트 시공 시스템을 갖는 운반 가능 접이식 트레일러를 포함하되, 운반 가능 자동화된 시공 시스템은 온사이트 설치되어 레이저, 음향, 버블, 레벨 표시 시스템들을 구비한 장착 작동 페데스탈 조립체 장치에 착탈식 부착된다.
방법 및 장치는 임의의 청구항의 접이식 트레일러 시스템에 착탈식 고정된 자동화된 슬립폼 프린팅 보강 콘크리트 시공 시스템들을 포함하되, 상기 휠들은 회전축을 정의하고, 상기 조정 가능 캐스터 휠들은 상기 축으로부터 충분히 이격되어, 트레일러가 상기 이동 또는 저장 위치들로 틸팅되는 경우 상기 자동화된 시공 시스템 작동 트레일러 시스템의 중량이 상기 트레일러 휠로부터 상기 캐스터 휠로 시프트되게 한다.
방법 및 장치는 임의의 청구항의 접이식 트레일러 시스템에 착탈식 고정된 자동화된 슬립폼 성형 및 프린팅 보강 콘크리트 시공 시스템을 포함하되, 상기 후방 플랫폼은 상기 전방 플랫폼에 표면들을 체결시키는 표면들을 구비하여 상기 작동 플랫폼들이 상기 개방(작동) 위치에 있는 경우 부하를 분배하며, 상기 표면들은 상기 작동 플랫폼이 상기 폐쇄(이동 가능) 위치에 있는 경우 체결 해제된다.
임의의 청구항에 따른 방법 및 장치는 접이식 트레일러 시스템에 착탈식 부착된 슬립폼 프린팅 보강 콘크리트 시공 시스템을 포함하되, 상기 하나 이상의 조정 가능 캐스터 휠은 상기 조정 가능한 캐스터 휠에 대해 중앙에 위치되는 조정 가능 캐스터 휠을 포함한다.
임의의 청구항에 따른 방법 및 장치는 운반 가능한 접이식 트레일러 시스템에 착탈식 고정된 슬립폼 성형 및 프린팅 보강 콘크리트 시공 시스템을 포함하되, 상기 전방 작동 플랫폼의 후방에 고정된 2개 이상의 조정 가능 캐스터 휠 및 상기 후방 작동 플랫폼의 전방 단부에 고정된 하나 이상의 조정 가능 캐스터 휠을 포함하는데, 상기 조정 가능 캐스터 휠들은 상기 트레일러 작동 플랫폼(들)이 상기 폐쇄 위치에 있고 상기 조절 가능 캐스터 휠들을 중심으로 대체로 수직으로 이동하는 위치로 회전하는 경우 상기 작동 트레일러 시스템의 지지 중량이 상기 캐스터 바퀴들로 전달되도록 배치된다.
임의의 청구항에 따른 방법 및 장치는 접이식 특징을 갖는 운반 가능 자동화된 시공 시스템 트레일러 시스템을 포함하되, 상기 하나 이상의 조정 가능 캐스터 휠 중 하나는 좁은 삼각형 이동 가능 지지 배열이 제공되게끔 상기 조정 가능 캐스터 휠 쌍이 상기 하나 이상의 조정 가능 캐스터 휠을 스트래들(straddle)하도록 상기 작동 플랫폼들 중 상기 다른 하나에 대해 중앙에 장착된다.
임의의 청구항에 따른 상기 접이식 트레일러 시스템에 대한 착탈식 고정을 갖는 자동화된 온사이트 슬립폼 프린팅 보강 콘크리트 시공 시스템에 대한 방법 및 장치는 슬립폼 시공될/프린팅될 제안된 구조물 내부로부터 온사이트 작동되는 것이 바람직하다. 제안된 슬립폼 프린팅 공정은 구조물의 내부로부터 실시되는 것이 바람직하다.
콘크리트 페데스탈(현장-타설)
임의의 청구항에 따른 방법 및 장치는 임의의 청구항의 조합을 포함하되, 상기 지지 및 작동 페데스탈 시스템을 선택적으로 유지하기 위한 상기 수단은 배치 수단을 제공한다.
임의의 청구항의 자동화된 시동 시스템 슬립폼 성형 및 프린팅 현장-프린팅 현장-방치 보강 콘크리트 시공 방법 및 장치는 슬립폼 시공/3D 프린팅된 제안 구조물 내부로부터 온사이트에서 중앙에 배치 및 작동되는 것이 바람직하다.
임의의 청구항에 따른 방법 및 장치는 지지 및 작동 페데스탈 타설 섬유 보강 컨테인먼트 형틀을 갖는 자동화된 시동 시스템을 제공하되, 컨테인먼트 슬리브가 일단에서 개방된다.
임의의 청구항에 따른 방법 및 장치는 지지 및 작동 페데스탈 타설 컨테인먼트 형틀을 구비한 자동화된 시공 시스템을 제공하되, 현장-타설 현장-방치 외부 보강 컨테인먼트 슬리브는 인장된 접힌 평판 섬유 보강 컨테인먼트 슬리브(튜브)로부터 분리된 부재에 의해 형성된다.
상기 자동화된 시공 시스템, 방법, 및 장치를 지지하기 위한 전체 건축 스케일 현장-타설 현장-방치 지지 및 작동 페데스탈은 적용 예에 의존하여 지름이 최대 약 10인치 내지 15인치의 사이즈를 갖는 온사이트 슬립폼 페데스탈 지지 컨테인먼트 슬리브를 위해 약 50데니어 내지 1200데니어, 더 바람직하게는 약 100데니어 내지 800데니어, 가장 바람직하게는 약 350데이너 내지 700데니어 사이의 범위에 있는 섬유 보강 외부 컨테인먼트 슬리브를 포함한다.
임의의 청구항에 따른 신속 설치 및 제거되는 자동화된 시동 시스템 현장-프린팅 방법 및 장치는 약 4피트 내지 10피트 범위의 지지 및 작동 페데스탈 깊이; 즉 약 4½피트 내지 6피트 범위의 바람직한 깊이를 갖는 것을 포함한다.
임의의 청구항에 따른 방법 및 장치는 임의의 청구항의 조합을 포함하되, 상기 자동화된 시공 시스템 현장-프린팅 현장-방치 페데스탈 지지 및 작동 부제는 상기 지지 부재를 선택적으로 회전시키기 위해 레벨 지시기와 핸들 작동 수단이 부착된다.
임의의 청구항의 전체 건축 스케일의 자동화된 시공 프린팅 방법 및 장치는 원하는 등급의 보강 시멘트질 배합물이 기존 구멍에 배치된 현장-타설 현장-방치 지지 및 작동 페데스탈 정의 및 보강 시멘트질 "슬리브"로 펌핑 및 주입된다.
임의의 청구항에 따른 전체 건축 스케일의 자동화된 시공 프린팅 시스템, 방법, 및 장치는 상기 자동화된 시동 프린팅 시스템을 지지하기 위한 섬유 보강 지지 및 작동 페데스탈 타설 컨테인먼트 형틀을 제공하는 것을 포함하되, 페데스탈의 컨테인먼트 슬리브는 직조 플라스틱 재료로 제조된다.
임의의 청구항에 따른 전체 건축 스케일의 자동화된 시공 프린팅 시스템, 방법, 및 장치는 상기 자동화된 시동 프린팅 시스템을 지지하기 위한 섬유 보강 지지 및 작동 페데스탈 타설 컨테인먼트 형틀을 제공하는 것을 포함하되, 페데스탈의 컨테인먼트 슬리브는 직조된 프로필렌 재료로 제조된다.
임의의 청구항에 따른 전체 건축 스케일의 자동화된 시공 프린팅 시스템, 방법, 및 장치는 상기 자동화된 시동 프린팅 시스템을 지지하기 위한 섬유 보강 지지 및 작동 페데스탈 타설 컨테인먼트 형틀을 제공하는 것을 포함하되, 페데스탈의 컨테인먼트 슬리브는 직조 현무암 재료로 제조된다.
임의의 청구항에 따른 전체 건축 스케일의 방법 및 장치는 다목적 로봇 시공 시스템을 지지 및 조작하기 위한 지지 및 작동 페데스탈을 위한 타설 가능 컨테인먼트 폼 또는 형틀을 제공하는 현장-타설 현장-방치 섬유 보강 자동화된 시공 프린팅 시스템을 제공하는 것을 포함하되, 직조 컨테인먼트 슬리브는 종단 방향으로 실질적으로 일정한 둘레를 가지며, 양생 가능 시멘트질 타설 화합물에 의해 충진된 상태에서 충진 부분에 합치 실린더의 형상을 가정하도록 배치 및 배열된다.
임의의 청구항에 따른 전체 건축 스케일의 방법 및 장치는 현장-타설 현장-방치 섬유 보강 자동화된 시공 프린팅 시스템의 지지 및 작동 페데스탈(타설 형틀)을 제공하는 것을 포함하되, 섬유 보강 컨테인먼트 슬리브(보강 형틀)는 종단 방향으로 계속적으로 변하는 둘레를 가지며, 시멘트질 타설 화합물들에 의해 충진된 상태에서 충진 부분에서 실린더의 형상을 가정하도록 배치 및 배열된다.
임의의 청구항에 따른 전체 건축 스케일의 방법 및 장치는 현장-타설 현장-방치 섬유 보강 자동화된 시동 프린팅 시스템의 지지 및 작동 페데스탈 타설 형틀을 제공하는 것을 포함하되, 보강 페데스탈 컨테인먼트 슬리브는 인장 직조 튜브 접힌 평판 슬리브로부터 이격된 부재에 의해 형성된다.
임의의 청구항에 따른 전체 건축 스케일의 방법 및 장치는 기존의 수직 연장 구멍에 의해 정의 및 지지되는 다목적 로봇 시공 시스템에 대한 지지부를 제공하는 지지 및 작동 페데스탈들을 타설하는 경우 타설 재료를 함께 캡슐화하기 위한 현장-타설 현장-방치 섬유 보강 컨테인먼트 형틀을 제공하는 것을 포함하되, 상기 보강 섬유 타설 컨테인먼트 슬리브(형틀)는 시멘트질 "타설" 재료(들)를 공급하기 위한 상단에 있는 개구를 갖는 얇은 섬유 보강 가요성 인장 슬리브(엔벨로프)를 포함하며, 상기 비탄성(inelastic) 대체로 인장된 보호 섬유 보강 컨테인먼트 슬리브는 적절한 두께 및 충분한 강도를 가져서 충분한 컨테인먼트 강도를 갖는 상기 보강 섬유 슬리브를 제공함으로써 외부 지지 폼 없이도 수직 연장을 가정 및 유지하기 위해 요구되는 자체 지지를 제공하며, 대체로 원형의 단면을 갖고 수직으로 연장되고 시멘트 타설 재료를 함께 지지 및 캡슐화하는, 현장-타설 현장-방치 성형 자동화된 시공 프린팅 시스템의 지지 및 작동 섬유 보강 페데스탈을 형성하기 위해 상기 보호 섬유 보강 컨테인먼트 슬리브는 정확히 배치되어 상기 개구를 통해 도입된 타설 재료(들)로 충진되는 동안 실질적으로 수직하게 지탱되도록 배열되며, 이로써 현장-타설 현장-방치 섬유 보강 보호 컨테인먼트 형틀은 타설 중에 실린더 형상의 굴착된 구멍 내에 완전 충전될 수 있다.
임의의 청구항에 따른 전체 건축 스케일의 방법 및 장치는 현장-타설 현장-방치 외부 섬유 보강 자동화된 시공 프린팅 시스템 지지 및 작동 페데스탈 타설을 제공하되, 직조 보강 외부 컨테인먼트 형틀은 종단 방향으로 실질적으로 고정된 둘레를 가지며, 시멘트질 타설 화합물들에 의해 충진된 상태에서 충진 부분에서 굴착된 실린더의 형상을 가정하도록 설계된다.
임의의 청구항에 따른 현장-타설 현장-방치 외부 보강 자동화된 시공 시스템 지지 및 작동 페데스탈에 대한 방법 및 장치는 범용 장착 시스템에 함께 부착 및 고정된 삽입 가능 수직 연장 보강 바 또는 로드를 구비한 인장 수직 연장 외부 보강 자동화된 시공 시스템 지지 및 작동 페데스탈을 타설하기 위한 것이다.
임의의 청구항의 전체 건축 스케일의 방법 및 장치에 있어서, 지반/토양에 받쳐지는 하단부를 갖는 가요성 및 탄성 인장 외부 컨테인먼트 슬리브 자동화된 시공 시스템 지지 및 작동 페데스탈을 걸되 보호 외부 슬리브를 갖는 상기 외부 가요성 탄성 인장 보강 자동화된 시공 시스템 지지 및 작동 페데스탈의 대향하는 상단부가 개방되어 있는 것; 상기 시멘트질 타설 재료들에 의해 제공되는 내부 압력을 이용하여 하단으로부터 상방으로 현장-타설 현장-방치 컨테인먼트 슬리브를 갖는 상기 지지 및 작동 페데스탈을 충진하여 실질적으로 원형의 단명을 형성하고 상기 굴착된 구멍의 원형 단면의 외부 지지부에 합치하면서 상기 하단부로부터 상기 자동화된 시공 시스템 지지 및 작동 가요성 보호 외부 컨테인먼트 슬리브를 충진하기 위해 상기 상단부에 있는 상기 개구를 통해 시멘트질 타설 재료를 충진하는 것을 포함하며, 보호 외부 컨테인먼트 슬리브를 자체적으로 갖는 상기 자동화된 시공 시스템 지지 및 작동 페데스탈은 상기 외부 보강 보호 컨테인먼트 슬리브가 그 안에 상기 타설 재료들의 일부를 갖도록 상기 타설 재료를 함께 보관하고 유지할 수 있다.
임의의 청구항에 따른 현장-방치 현장-타설 페데스탈에 대한 방법 및 장치는 모델 번호, 일련 코드, 위치, QR 코드, 날짜, ID 정보를 보관할 수 있다.
페데스탈
임의의 청구항에 따른 방법 및 장치는 섬유 보강 보호 컨테인먼트 슬리브를 제공하되, 슬리브의 외측면은 원형이다.
임의의 청구항에 따른 방법 및 장치는 섬유 보강 보호 컨테인먼트 슬리브를 제공하되, 슬리브의 외측면은 다른 측면들과 동일하거나 상이한 재료다.
임의의 청구항에 따른 방법 및 장치는 보강 보호 컨테인먼트 슬리브를 제공하되, 슬리브 벽의 외측면은 얇은 가요성 현무암 및/또는 폴리프로필렌 재료로 형성된다.
오거
임의의 청구항에 따른 전체 건축 스케일의 방법 및 장치는 온사이트 오거 드릴링 시스템이 바람직한 온사이트 지반 인근으로 임시로 온사이트 드릴링되어 자동화된 시공 시스템을 위한 지지 및 작동 시스템을 제공하는 엔드 오거에 착탈식 부착된 자동화된 시공 프린팅 시스템의 용도를 착탈식 부착하고 보장함으로써 실질적으로 제거되고 재사용되는 단일 지점 온사이트 보강 콘크리트 자동화된 시공 시스템 지지 및 작동 플랫폼을 제공할 수 있다는 것을 포함한다(도 52 참조).
재사용 가능 페데스탈
임의의 청구항에 따른 전체 건축 스케일의 방법 및 장치는 온사이트에서 물/모래가 채워진 착탈식/재사용 가능한 운반 가능 지지 및 작동 페데스탈들을 포함하며, 용이하고 신속한 물 및/또는 모래의 온사이트 충진 및 배출을 더 포함한다(도 49a 및 도 49b 참조).
다층 구조물들
임의의 청구항의 자동화된 슬립폼 성형 및 프린팅 보강 콘크리트 시공 방법 및 장치는 여러 상이한 시공 시스템들을 이용한 다층 구조물들의 자동화된 슬립폼 프린팅 시공을 포함하되 필요에 따라 스케일이 조절될 수 있다.
섬유 보강 콘크리트
임의의 청구항에 따른 외부 섬유 보강 시멘트질 컨테인먼트 슬리브에 대한 시스템, 방법, 및 장치는 구조적 보강에서의 개선을 제공하고 사전 엔지니어링된 조절용 통풍 애퍼처들을 구비한 다양한 마이크로 보강부들과 호화 가능하여 섬유 보강 콘크리트(FRC) 배합물들을 이용하기 위한 사전 엔지니어링 양생 환경을 최적화함으로써 강성도 개선 및 처짐 감소를 포함하는 다양한 보강 콘크리트 특징들을 향상시킨다.
임의의 청구항에 따른 전체 건축 스케일의 자동화된 방법 및 장치는 종래의 현무암 보강부(들)과 함께 온사이트에서 사용될 수 있는, 리바 보강 유무를 포함하는 슬립폼 성형 및 프린팅 벽 및 구조적 부재들 및 얇은 외부 보강 콘크리트 섹션들 및 시멘트질 슬립폼 프린팅 구조 부재들에서 특히 중요한 시멘트질 보강부(들) 내의 응력을 감소시킬 뿐 아니라 균열된 콘크리트 부재들의 휘어짐을 감소시키고 구조 강성도를 증가시킬 수 있는 섬유 보강 콘크리트(FRC)를 포함하되, 기하 구조 및 프로파일이 복잡한 처짐 특징들을 제어하는데 상당히 기여한다.
임시 및 비상 구조물들
자동화된 슬립폼 성형 및 프린팅 임시 시공 방법 및 장치는 슬립폼 시공/프린팅되는 구조물 내부로부터 온사이트에서 작동되는 것이 바람직하다. 슬립폼 프린팅 공정은 임시 구조물의 내부로부터 실시되는 것이 바람직하다.
임의의 청구항에 따른 본 발명의 방법 및 장치는 섬유 보강 외부 벽돌 에지를 이용하여 시공 현장에서 실시간으로 슬립폼 프린팅하는 것을 포함하되, 다른 슬립폼 프린팅 벽돌들을 온사이트 또는 상기 계층들에서 지지하는, 즉 완성된 벽 중량을 지지하는 인터페이스 키홈 연동 특징들을 갖는 지지 강조 "벽돌" 또는 기초로 연동을 충분히 타설하기 위해 정확하게 온사이트에서 슬립폼 프린팅된 상기 벽돌 계층을 지지하는데 충분히 높은 초기 강도를 갖는다.
임의의 청구항의 방법 및 장치는 이로 제한되는 것은 아니지만 공기 형성 지붕들, 벽들, 등의 착탈식 부착과 같은 필요에 따라 다양한 공압식 형성된 지붕들 및/또는 다양한 인접한 구조물의 온사이트 보강 콘크리트 시공을 위한 종래의 공압식 공기 형성 형틀들의 추가적인 착탈식 부착을 위해 외부 보강 컨테인먼트 슬리브에 고정된 "후프(hoop)," "루프," 아일렛(eyelet), 그로밋(grommet), 조정 가능 스트랩, 플랩(flap), 패드, 탭의 부착을 포함한다.
임의의 청구항의 방법 및 장치는 사전 엔지니어링 보강 외부 벽돌 컨테인먼트 폼을 제조 및 시공하기 위해 접힌 자동화된 배치 로봇 아암(들)에 착탈식 부착된 배분 스풀을 이용하여 자동화된 건축 시스템으로부터 보강 외부 컨테인먼트 폼을 배분하는 것을 포함한다.
임의의 청구항에 따른 방법 및 장치는 종래 선행 기술의 콘크리트 성형 시스템들과 인터페이스 연결되는 것을 포함한다.
임의의 청구항에 따른 자동화된 시공 시스템의 방법 및 장치들은 외부적으로 또는 내부적으로 또는 한꺼번에(동시에) 온사이트에서 작동될 수 있다.
임의의 청구항에 따른 방법 및 장치는 높은 초기 전단 강도를 온사이트에서 신속하게 실시간으로 얻는 것을 포함한다.
임의의 청구항에 따른 본 발명의 방법 및 장치는 바람직하게는 정확하게 제어된 온도 및 습도 환경을 갖고 벽들 및/또는 임의의 구조 섹션들을 이들의 조립체를 위한 건설 현장에 운반하는 공장 환경에서 슬립폼 프린팅된 보강 콘크리트 벽들 및/또는 임의의 구조 섹션의 오프사이트 슬립폼 프린팅을 포함한다.
임의의 청구항에 따른 방법 및 자동화된 장치는 보강 콘크리트 시공 공정 중에 온사이트 시공 공정 중에 실시간으로 고속 스퀘어(high speed square)로서 기능하는 기계 아암(들) 및 플랫폼을 구비한 창의적인 개시된 자동화된 시스템, 방법들, 및 장치들을 포함한다.
임의의 청구항에 따른 방법 및 장치는 기억 복원, 습기 위킹(wicking), 및 바람직하게는 플라이 애쉬의 캡슐화를 포함하는 고성능 콘크리트 배합물들의 고성능 시멘트질 외부 보강 성형 및 프린팅의 온사이트 시공을 포함한다.
임의의 청구항에 따른 방법 및 장치는 사전 엔지니어링된 애퍼처, 메쉬 구성, 및 이들로 제한되는 것은 아니지만 관형, 단일 조각, 접힘, 및 중첩과 같은 원하는 슬리브 구성들을 포함하되, 함께 글루 접착(부착)된 다수의 재료들을 갖는다.
임의의 청구항에 따른 방법 및 장치는 적용 예에 의존하여 필요에 따라 더블 병렬 및 더블 비-병렬 벽돌 벽들의 온사이트 슬립폼 프린팅을 포함한다.
임의의 청구항에 다른 방법 및 장치는 자동화된 보강 콘크리트 시공 시스템의 온사이트 백 호우(back hoe) 스타일의 장착을 포함한다(도 48 참조).
임의의 청구항의 방법 및 장치는 적용 예에 따라 필요에 따라 내부 보강 메쉬/네트와 동시에 보강 외부 벽돌 컨테인먼트 슬리브의 온사이트 슬립폼 프린팅을 포함한다(도 34 참조).
임의의 청구항에 따른 방법 및 장치는 완전 자동화된 장치를 접는 것(접혀 들어가는 것)을 포함한다.
임의의 청구항의 방법 및 장치는 필요에 따라 실시간으로 임시적인 및/또는 영구적인 벽들, 섹션들, 및 구조물들을 지원하기 위한 것과 같이 필요에 따라 임시 지지 특징들을 갖는 임시 채용 비지지 슬립폼 프린팅 아치들의 온사이트 프린팅을 포함한다.
임의의 청구항의 방법 및 장치는 이로 제한되는 것은 아니지만 슬립폼 프린팅 벽돌 측면 각각에 동일하거나 상이한 구성들을 갖는 외부 컨테인먼트 슬리브의 4개의 측면들의 내부와 같은 사전 엔지니어링 응력 구역들 내에 배치된 다양한 연속 코일 보강부를 포함한다.
본 발명은 도시되지 않은 방법들 및 장치들을 포함하며, 포함되지 않거나, 논의되지 않거나, 또는 도시되지 않은 다른 구성들을 더 포함한다.
도면들에 특정 실시예들이 묘사되어 있지만, 당업자라면 묘사된 실시예들이 예시적으로 본원에 설명된 다른 실시예들뿐 아니라 도시된 실시예들의 변형예들 또한 본 개시의 범주 내에서 구상되고 실시될 수 있음을 이해할 것이다.
본 개시의 양태들은 본질적으로 예시적인 것으로 간주되며 제한적이지 않은 첨부 도면들과 함께 읽을 때 다음의 설명으로부터 더욱 완전하게 이해될 수 있다. 도면들에서, 동일한 구성요소는 동일한 참조 문자(들)로 표시된다. 도면들은 예시 목적으로 반드시 축적에 비례하고 단순화되는 것은 아니며, 대신에 본 개시의 원리들에 중점을 둔다.
이 특허에서 사용된 "발명," "상기 발명," "이 발명," 및 "본 발명"이라는 용어들은 이 특허의 주제 및 아래의 특허청구범위 모두를 광범위하게 지칭하도록 의도된 것이다. 이들 용어를 포함하는 문구들은 본원에 설명된 주제를 제한하지 않거나 아래의 특허청구범위의 의미 또는 범위를 제한하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 이 특허에 의해 다루어지는 상기 발명의 실시예들은 발명의 요약이 아니라 아래의 청구항들에 의해 정의된다. 발명의 요약은 본 발명의 다양한 양태들에 대한 높은 수준의 개요로서 아래의 발명의 상세한 설명 섹션에서 더 설명되는 개념들 중 일부를 소개한다. 발명의 요약은 청구된 주제의 핵심적이거나 본질적인 특색들을 식별하려는 것이 아니며 청구된 주제의 범주를 결정하는데 독립적으로 사용하기 위한 것도 아니다. 이러한 주제는 이 특허의 전체 명세서 중 적합한 부위, 임의의 또는 모든 도면, 및 각 청구항을 참조함으로써 이해되어야 한다. 본원의 표제는 참조 용이성을 위해 제공되는 것으로서, 마찬가지로 핵심적이거나 본질적인 특색들을 식별하려는 것이 아니며 청구된 주제의 범주를 제한하려는 것도 아니다.
아래의 첨부 도면들을 참조하여, 예시로서 인용된 본 발명의 바람직한 예시적인 실시예의 설명이 뒤따른다.
도 1a는 시공 현장에서 푸팅을 종래의 방식으로 성형하기 위한 종래의 선행 기술에 따른 목재 성형 시스템의 측면도를 예시하며, 축적에 비례하지 않지만, 목재 지지대를 더 예시하거나 목재 말뚝들로 지지되거나 위치 결정된다. 도 1b는 경반(hard pan)에 놓인 선행 기술에 따른 목재 기초 폼을 예시한다.
도 2는 높은 콘크리트 벽들을 타설하기 위한 선행 기술에 따른 종래의 목재 패널화 콘크리트 온사이트 성형 시스템을 예시한다. 도 2a는 종래의 콘크리트 벽 폼을 예시한다. 도 2B는 착탈식으로 지지되는 종래의 높은 벽 일회용 목재 콘크리트 성형 시스템으로서 콘크리트 타설용 대형의 기다란 지지 목재 구조물들이 요구되고, 이전에 타설된 기초 위에 위치하고, 목재 교차 부재들을 구비한 횡단 대형 일회용 목재 지지부들에 의해 지지되는 시스템을 예시한다.
도 3a는 트렌치 내의 온사이트 타설을 위한 2개의 수평 이격된 일회용 포움 패널(foam panel)로 구성된 선행 기술에 따른 포움 패널 성형 시스템을 예시한다. 도 3b는 콘크리트를 트렌치에 직접 주입함으로써 컨테인먼트 폼 없이 콘크리트 기초를 타설하는 것을 예시한다. 도 3c는 바닥 시스템이 부착된 블록 기초 구조물의 측면도를 예시한다. 도 3D는 콘크리트 기초와 토양 사이의 절연 장벽을 예시하는 절연 콘크리트 기초와 바닥의 종래의 타설 조합의 사이드 컷어웨어 뷰를 예시한다.
도 4는 형틀의 측면을 제거한 직후에 대형 중공(cavity)(공극/기포 구멍)들을 드러내는 종래의 온사이트 타설 보강 콘크리트 기초의 측면도를 예시한다.
도 5는 선행 기술에 따른 종래의 스퀸칭(squinching) 시공 시스템의 측면도를 예시한다.
도 6은 코시네비스(Khoshnevis)의 대형 오버헤드 갠트리(gantry) 프린팅 시스템의 슬라이트 사이드 오버헤드 뷰(slight side overhead view)를 예시한다.
도 7은 아피스 코어(Apis-Cor) 사의 기계 시공 프린팅 시스템을 예시한다.
도 8 및 도 51은 다층 구조를 온사이트 프린팅하기 위해 리프팅/포지셔닝 기구를 구비한 자동화된 시공 장치의 일 실시예에 대한 2개의 사시도를 예시한다.
도 9는 로봇 프린팅된 간단한 구조물의 단순화된 예시를 예시한다.
도 10은 본 발명에 따라 온사이트 프린팅될 수 있는 다양한 건축 구성들을 갖는 다수의 가능한 보강 콘크리트 구조 중 하나를 묘사한 장식용 구조물을 예시한다.
도 11a는 지붕이 제거되어 다양한 내부 지지 아치(arch)들과 볼트(vault)들이 드러나는 전통적인 지중해 스타일의 구조물을 예시한다. 도 11b는 그 자리에 타원의 돔(dome) 지붕을 갖는 동일한 구조물을 예시한다.
도 12a는 본 발명에 의해 포함되는 버블 건축(bubble architecture)의 절개된 측면도를 예시한다. 도 12b는 개방형 코트야드(courtyard)가 있는 버블형의 기하 구조들을 구비한 동일한 구조물의 오버헤드 뷰를 예시한다.
도 13은 본 발명으로부터의 시공 완료 후에 폐기물들을 잡고 있는 작업자의 옆모습을 예시한다.
도 14는 스퀸칭(진흙 벽돌) 형태의 구조물들을 모방하거나 복제하는 다수의 가능한 온사이트 벽돌 슬립폼 프린팅 구성들 중 20개를 묘사한다.
도 15는 스퀸칭(진흙 벽돌) 형태의 구조물들을 모방하거나 복제하는 것과 같은 온사이트 벽돌 슬립폼 프린팅 구성들인 아치들과 볼트들의 다수의 가능한 조합 중 25개를 묘사한다.
도 16은 다양한 스퀸칭(진흙 벽돌) 및 타제 석조 구조물들을 모방하거나 복제하는 것과 같은 다수의 가능한 온사이트 벽돌 슬립폼 프린팅 디자인 구성들 중 21개를 묘사한다.
도 17은 다양한 스퀸칭(진흙 벽돌) 및 타제 석조 구조물들을 모방하거나 복제하는 것과 같은 온사이트 벽돌 슬립폼 프린팅 디자인 구성들인 아치들과 볼트들의 다수의 가능한 조합들 중 12개를 묘사한다.
도 18은 다양한 스퀸칭(진흙 벽돌) 및 타제 석조 구조물들을 모방하거나 복제하는 것과 같은 문간(doorway) 및 창문 개구 디자인 구성들의 다수의 가능한 온사이트 벽돌 슬립폼 프린팅 조합들 중 16개를 묘사한다.
도 19은 다양한 스퀸칭(진흙 벽돌) 및 타제 석조 구조물들을 모방하거나 복제하는 돔 구성들을 갖는 다수의 가능한 온사이트 벽돌 슬립폼 프린팅 중 12개를 묘사한다.
도 20은 다양한 스퀸칭(진흙 벽돌) 및 타제 석조 구조물들을 모방하거나 복제하는 천장 및 지붕 구성들을 갖는 다수의 가능한 시공된 온사이트 슬립폼 프린팅된 벽돌 구성들 중 21개를 묘사한다.
도 21은 다양한 스퀸칭(진흙 벽돌) 및 타제 석조 천장 구조물들을 모방하거나 복제하는 천장 및 지붕 구성들을 갖는 다수의 가능한 시공된 온사이트 슬립폼 프린팅된 벽돌 구성들 중 15개를 묘사한다.
도 22는 보강 콘크리트 지붕을 갖는 반자동화된 온사이트 프린팅 시공 시스템을 예시하며, 개방 스팬(span)(지지부가 적은 지붕)의 실시예를 시공하는데 사용되는 배향 제어 기구를 구비한 반자동화된 슬립폼 프린팅 노즐 조립체를 더 예시한다. 발명적 프린팅 장치 및 기술을 묘사하는 다수의 가능한 구성들 중 하나.
도 23은 다수의 가능한 온사이트 슬립폼 프린팅 계단 구성들 중 4개를 예시한다.
도 24a 내지 도 24f는 예시적인 실시예에서 예시 목적을 위해 단순화 및 과장되어 축적에 비례하지 않고 본 발명의 방법들 및 장치들을 이용하여 온사이트 슬립폼 성형 시공될 수 있는 돔들, 아치들, 및 볼트들로 구성된 다수의 가능한 보강 콘크리트 구조물들 중 7개를 묘사한다.
도 25는 키홈 연동 벽돌(keyway interlocking brick)들을 구비한 기초의 절개된 측면도를 예시한다.
도 26은 실시간으로 온사이트 슬립폼 및 성형되는 다수의 가능한 보강 벽돌 구성들 중 24개를 표현한다.
도 27a 및 도 27b는 수평 매입 파이프, 배수관, 전기설비, 광섬유 등의 설치를 예시한다.
도 28a는 본 발명의 접힌 평판 외부 보강 장치를 예시한다.
도 28b는 개방 위치에서 슬립폼 외부 보강 성형 가능 컨테인먼트 슬리브를 예시한다.
도 29는 본 개시의 일 실시예에 따라 온사이트 (발명적) 자동화된 로봇 보강 콘크리트 시공 시스템의 예시적 실시예의 절개도를 묘사한다.
도 29, 도 30a, 도 30b, 도 30c, 도 30d, 및 도 45는 예시적인 실시예들에서, 다수의 가능한 기계 및/또는 로봇 자동화된 구성들을 묘사한다.
또한, 도 31a, 도 31b, 도 31c, 도 31d, 도 31e, 도 31f, 및 도 31g는 실시간으로 온사이트 슬립폼 및 성형될 수 있는 다수의 가능한 벽 구성들 중 7개를 예시하며, 예시 목적으로 단순화 및 과장되어 축적에 비례하지 않는다.
도 32는 본 개시의 추가 실시예에 따라 본 발명의 자동화된 슬립포밍 조립체의 사시도를 묘사하며, 도 32는 유체 배합물 전달 호스 및 계량 디바이스들(미도시)을 구비한 본 발명의 슬립포밍 장치의 사시도를 묘사하며, 도 32는 3개의 노즐을 포함하는 슬립포밍 노즐 조립체를 예시하며, 도 32는 보강 슬립폼된 벽돌 벽을 압출하는데 사용되는 슬립포밍 노즐 조립체의 실시예를 예시하며, 도 32는 슬립폼 성형 압출 노즐 조립체의 일부의 측면도를 예시하며, 도 32는 계층별 방법으로 보강 벽돌들을 압출하는데 사용되는 외부 섬유 보강 벽돌 계층을 압출하는데 사용되는 다수의 가능한 구성들 및 디자인 대안들 중 하나를 슬립포밍 노즐 장치를 묘사한다고 예시하며, 도 32는 슬립포머(slip-former)에서 성형 형성 수신 채널을 포함하는 슬립포밍 노즐 조립체의 다른 실시예를 예시한다.
도 33a, 도 33b, 도 33c, 도 33d, 도 33e, 도 33f, 도 33g, 도 33h, 도 33i, 도 33j, 및 도 31k는 실시간으로 온사이트 슬립폼 및 성형될 수 있는 다수의 가능한 물탱크 구성들 중 11개를 예시하며, 예시 목적으로 단순화 및 과장되어 축적에 비례하지 않는다.
도 34a 및 도 34b는 실시간으로 온사이트 슬립폼 및 성형될 수 있는 다수의 가능한 외부 및 내부 보강 벽돌 구성들 중 2개를 예시하며, 예시 목적으로 단순화 및 과장되어 축적에 비례하지 않는다.
도 35a는 (예시 목적으로 중심에 배치된) 가늘고 길며 (필요에 따라) 사전 엔지니어링된 가요성 통기 애퍼처(venting aperture)를 갖는 직사각형의 섬유 보강된 보강 컨테인먼트 메쉬의 측면도를 예시한다. 도 35b는 대체로 바람직하고 사전 엔지니어링되고, 대체로 정사각형 이격된 통기 애퍼처 구성들을 갖는 본 발명의 외부 보강 컨테인먼트 메쉬를 예시하되, 균등하게 이격된 필라멘트를 갖는다.
도 36a는 자체 지반 합치 컨테인먼트 슬리브를 구비한 온사이트 슬립폼 기초들에 적합한 절단된 섬유 보강 슬리브의 측면도를 예시한다. 도 36b는 버섯 형상의 지반 합치 베이스 및 자기 레벨링 표면 상면을 구비한 온사이트 슬립폼 프린팅된 내진 기초의 절개된 측면도를 예시한다. 키홈 연동 마루 바닥을 구비하는 것으로 더 예시한다.
도 37은 슬립폼 프린팅된 벽돌의 단순화된 버전을 예시하며, 여기에 개시된 바와 같이 다수의 가능한 외부 보강 구성들 중 5개를 예시한다.
도 38은 가이드 레일 사이의 자동화된 슬라이딩 연결의 사시도를 묘사한다.
도 39는 예시적인 실시예에서 아치 창문 개구를 구비한 부분적으로 완성된 온사이트 슬립폼 프린팅된 보강 벽돌 구조물을 묘사한다.
도 40은 자동화된 보강 벽돌 슬립포밍 조립체의 다른 실시예를 예시한다.
도 41a는 밀봉된 튜브형 팽창 외부 보강 메쉬를 예시한다. 도 41b는 비-중첩 외주 보강 컨테인먼트 슬리브를 예시한다. 도 41c는 본 발명의 접힌 중첩 외부 보강 컨테인먼트 슬리브를 예시한다.
도 42는 현장-방치(leave-in-place) 현장-타설(cast-in-place) 외부 보강 지진 충격파 상쇄 컨테인먼트 형태의 다수의 가능한 구성들 중 하나를 예시한다.
도 43a는 코일형 중첩 및 비접촉 루프 내진 장치의 일례를 예시한다. 도 43b는 중첩 링 코일 지진파 상쇄 보강 장치의 측면도를 예시하며, 중첩 코일들이 서로 터치하는 것을 방지하는 스페이서들을 예시한다. 중첩하지만 비접촉 코일들.
도 44a, 도 44b, 도 44c, 도 44d, 도 44e, 및 도 44f는 예시적인 실시예에서 예시 목적으로 단순화 및 과장되어 축적에 비례하지 않는 다수의 가능한 케이블 및/또는 와이어 내부 보강(들) 장치들 중 6개를 묘사한다. 도 44a, 도 44b, 도 44c, 및 도 44d는 본원에 개시된 바와 같이 또는 필요에 따라 동일하거나 다수의 상이한 기억 복원 합금(memory return alloy)을 포함하는 선택사항으로서 다수의 가능한 내부 보강 기억 복원 케이블 구성들 중 4개를 묘사한다. 도 44e 및 도 44f는 다수의 가능한 기억 복원 내부 보강 와이어 구성들 중 2개를 묘사한다.
도 45는 다수의 가능한 지지 및 작동 플랫폼들 중 하나에 착탈식으로 부착된 본 발명의 다목적 로봇 시공 시스템의 다수의 가능한 버전 중 하나를 예시한다. 예시 목적으로 단순화되었음.
도 46은 자동화된 시공 시스템 화물을 온사이트(작동 플랫폼) 운반하기 위한 다수의 가능한 자동화된 시공 시스템 평상형 트레일러 구성들 중 하나로 변환되는 실시예의 측면 사시도로서, 스풀링된 슬리브(spooled sleeve), 호스, 페데스탈(pedestal) 도구/게이지를 포함하여 여기에 설명된 기타 슬립포밍 장비 및 컴포넌트들을 포함하되, 예시 목적을 위해 단순화 및 과장되어 척도에 비례하지 않는다.
도 47은 온사이트(작동 플랫폼) 조절 가능 안정화 폰툰(pontoon)을 갖는 개방 위치에서 본 발명에 따라 온사이트(작동 플랫폼) 시공된 운반 가능한(transportable) 접이식(collapsible) 자동화된 시공 시스템 트레일러의 사시도로서, 예시 목적을 위해 단순화 및 과장되어 축적에 비례하지 않는다.
도 48은 오버헤드로부터 벽돌을 프린팅하는 슬립폼을 예시하는 착탈식으로 부착된 다목적 로봇 시공 시스템을 구비한 이동식 작동 트랙터 스타일 시공 시스템의 3/4 측면도를 예시한다.
도 49a, 49b, 49c 및 49d는 예시적인 실시예에서 필요에 따라 현장에서 용이하게 온사이트 이동 및 배치되거나 필요에 따라 임의선택적으로 온사이트 타설되는 모래 및/또는 물로 충진하는데 적합한 페데스탈 내의 저장소를 구비한 자동화된 시공 시스템을 착탈식으로 수용하고 온사이트 장착하기 위한 재사용 및 운반 가능한 자동화된 지지 페데스탈을 묘사하되, 예시 목적을 위해 단순화 및 과장되어 축적에 비례하지 않는다. 도 49a는 평면도를 묘사한다. 도 49b는 저면도를 묘사한다. 도 49c는 측면도를 묘사한다. 도 49d는 절개된 측면도를 묘사한다. 주입구와 배출구는 도시되어 있지 않다. 물/모래 페데스탈 저장소는 접이식 아코디언 타입 구성(미도시)에 임의선택적으로 존재할 수 있다.
도 50a 및 도 50b는 예시적인 실시예에서 아크 및 온사이트 보편적 마운트들을 이용하여 착탈식으로 부착된 다수의 가능한 지지 플랫폼들 중 2개를 묘사한다. 도 50a는 상기 자동화된 시스템을 위해 임시적인 지지 및 작동을 제공하는 착탈식으로 부착된 지지 및 작동 페데스탈을 갖는 오거 드릴 구멍(auger drilled hole)의 측면도를 묘사한다. 도 50b는 착탈식으로 부착된 작동 플랫폼을 구비한 현장-타설 현장-방치 영구 지지 페데스탈 시스템의 측면도를 묘사한다. 도 50-1은 착탈식으로 부착된 지지 및 작동 페데스탈을 묘사한다.
도 50b는 드릴링 오거를 제거한 후에 콘크리트 배합물로 보호 보강된 외부 컨테인먼트 슬리브의 온사이트 배합물 필링(onsite mix filling)을 도시한 수직 단면을 예시한다.
도 51은 동시에 다수의 자동화된 시스템들을 온사이트 채택하는 다층 구조물을 시공하는데 사용되는 이동식 기계 또는 자동화된 로봇식 시스템을 예시한다. 도 51은 기울어진 배향으로 슬립폼된 벽을 압출하는데 사용되는 슬립포밍 노즐 조립체의 실시예를 예시한다. 도 51은 온사이트 콘크리트 시공 보강을 위해 동시에 작동되는 복수의 이동식 자동화된 로봇식 시스템을 예시한다.
도 52a, 도 52b, 도 52c, 및 도 52d는 다수의 가능한 오거 구성들 중 4개를 예시한다.
도 53은 지반에 대해 이동 가능한 위치를 갖는 시공 현장에서의 운반을 용이하게 하기 위해 (폐쇄된) 아래로 접히고 위로 기울어진 서 있는 위치에서 본 발명에 따라 시공된 운반 가능한 접이식 트레일러 시스템의 부분도이다. 도 53-1은 360도 이상의 회전을 제공하는 다수의 지지 및 운반 캐스터 휠 조립체들 중 하나를 묘사하되, 예시 목적을 위해 단순화 및 과장되어 축적에 비례하지 않는다.
밥캣(BOBCATTM) 작동 플랫폼
슬립폼 프린팅된 "벽돌들"은 이동식 트레일러 밥캣 R.T.M(도 48 참조) 또는 필요에 따라 트럭(미도시)으로부터 온사이트 프린팅될 수 있다.
트레일러 지지 및 작동 시스템
본 발명의 다른 목적은 개방(전개) 위치에 있을 때 3D 하우스 프린팅(3D House Printing)이라고 당업계에 알려진 온사이트 자동화된 3D 콘크리트 슬립폼 프린팅 시공 플랫폼을 제공하는 접이식 트레일러 시스템을 제공하는 것이다.
다음의 섹션은 트레일러 시스템을 작동시키는 방법을 간략히 설명할 것이다. 도 46은 자동화된 시공 시스템 화물을 온사이트(작동 첨부 플랫폼) 운반하기 위한 다수의 가능한 평상형 트레일러 구성들 중 하나로 변환된 예시적인 실시예의 측면 사시도로서, 스풀링된 슬리브, 호스, 페데스탈 도구들/게이지들을 포함하여 본원에 개시된 바와 같은 다른 슬립 형성 프린팅 장비 및 컴포넌트들을 포함하되, 예시 목적을 위해 단순화 및 과장되어 척도에 비례하지 않는다.
도 47은 온사이트(작동 플랫폼) 조절 가능 안정화 폰툰을 갖는 개방 위치에서 본 발명에 따라 온사이트(작동 플랫폼) 시공되어 채택된 운반 가능한 접이식 트레일러의 사시도로서, 예시 목적을 위해 단순화 및 과장되어 축적에 비례하지 않는다.
도 53은 지반에 대해 이동 가능한 위치를 갖는 시공 현장에서의 운반을 용이하게 하기 위해 (폐쇄된) 아래로 접히고 위로 기울어진 서 있는 위치에서 본 발명에 따라 시공된 운반 가능한 접이식 트레일러 시스템의 부분도이다. 도 53-1은 360도 이상의 회전을 제공하는 다수의 지지 및 운반 캐스터 휠 조립체들 중 하나를 묘사하되, 예시 목적을 위해 단순화 및 과장되어 축적에 비례하지 않는다.
보강 콘크리트 슬립폼 프린팅 컴포넌트들을 구비한 자동화된 시스템과 로봇 시공 트레일러 운반 및 작동 플랫폼 시스템의 동작의 통합이 본원에 설명되어 있다. 따라서, 접이식 운반 트레일러 시스템을 제공하여 그 입체 폭 및 높이를 낮춤으로써 무게 경량화, 제조 용이성 및 연료 효율성을 위해 더 적은 재료를 활용하면서 하부의 문, 현관, 복도, 아크 길 등과 같이 주위에서 용이하게 온사이트 이동되도록 하고, 펼쳐진 위치에서 제자리에 재팽창 잠금되고, 시공 현장에서 용이하게 조립되고 온/오프 동작되게 한다. 본 발명의 3D 보강 콘크리트 시공 장치를 온사이트 조절 가능 폰툰(레그 연장부)을 갖는 이동 가능한 트레일러 시스템에 설치하여(도 22 및 도 47 참조) 트레일러 풋프린트를 안정화시키고 증가시켜서 운반 가능한 지지 및 작동 트레일러를 자동화된 시공 작동 플랫폼 및 작동 영역에 채택시키는 것이다.
선택사항으로서 또는 임의선택적으로, 자동화된 시공 시스템 운반 및 작동 트레일러 시스템은 일단에서 용이하게 기울어질 수 있으며, 트레일러의 최상단은 다른 시공 영역, 예를 들어 다른 방으로의 운반을 위한 문간 아래로 맞도록 용이하게 아래로 접혀 들어갈 수 있다(도 53 참조).
운반 트레일러는 시공 현장에서 용이하게 운반되거나 직립 방식으로 폐쇄 위치에서 단부에서 틸팅되어 저장된다. 접혀 들어가고 폐쇄된 위치에서, 문간, 홀을 통해 용이하게 이동된다.
본 발명의 또 다른 목적은 본 발명의 다목적 로봇 시공 시스템을 시공 현장으로/에서 용이하게 운반할 수 있는 이전에는 이용 불가능했던 운반 가능한 접이식 트레일러 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 접혀 들어가고 서있는 이동 가능한 위치로 용이하게 온사이트에서 직립 틸팅된 아래로 접히는 트레일러 시스템을 구비한 풋프린트와 엔벨로프 공간의 온사이트 보존을 제공하는 것이다.
제1 지지부 및 제2 지지부에는 조정 가능한 캐스터 휠이 장착되어 있고(도 53-1 참조), 3개의 캐스터 휠은 폐쇄 위치에서 그리고 지반에서 약 90° 배향으로 직립 틸팅된 경우 트레일러 시스템을 운반 및 지지하기 위해 지반 면과 접촉하도록 위치 결정된다.
제3 캐스터 휠은 한정된 공간에서 아래로 접힌 트레일러의 완전한 회전 시스템을 제공한다. 3개의 캐스터를 채택하는 것은 360도 이상의 선회가 가능한 위치로 직립 틸팅하는 것을 제공하여 시공 현장에서 용이하게 기동할 수 있고 한정된 공간에서 빠르게 전개 및 작동될 수 있으며, 나아가 수평 및 수직으로 더 이동 가능(조절 가능)해 진다.
운반 및 작동 트레일러 시스템은 이제 슬립폼 프린팅 시공 동작들(3D 하우스 프린팅으로도 알려진) 내부로 또는 외부로 또는 필요에 따라 보관소에서와 같이 시공 현장에서 용이하게 운반되거나 미끄러지듯 이동될 수 있다. 조절 가능한 캐스터 휠 아암들은 지지 레그들로부터의 반대 방향으로 이격된 관계에 있기 때문에, 더 많은 안정된 3-포인트 플랫폼을 제공한다.
이동 및 운반 가능한 베이스는 온사이트 자동화된 시공 동작들의 용이성을 위해 제공된다. 이로써, 캐스터 휠 지지 조립체는 온사이트 트레일러 지지 및 기동성(maneuverability)을 제공하여 직립 고정 또는 이동 위치에서 트레일러 시스템을 지지한다.
도 46을 참조하면, "아래로 접히는" 트레일러는 다음의 온사이트 슬립폼 프린팅 위치로의 운반 및 전개의 용이성을 제공한다(도 46 참조).
이 트레일러의 신규한 디자인은 용이하게 상향 틸팅되고 수직 직립 위치에 저장될 능력, 더 콤팩트한 디자인 구비, 및 시공 현장에서의 더 용이한 기동성과 같은 매우 바람직한 특색들을 보이는데, 바람직하게는 하나 이상의 운영자에 의한 쉬운 운반 및 쉬운 온사이트 전개 및 동작을 제공하는 균형 섀시(balanced chassis) 및 경량 디자인 갖는 다양한 온사이트 보강 콘크리트 시공 동작들의 용이성을 위해 필요에 따라 360도 이상 회전하는 플랫폼 수용 칼라(미도시)를 구비한다.
본 발명은 보강 콘크리트 시공 트레일러 시스템이 레이저, 나침반, 음향, 버블 레벨, 레이저 레벨 지시 시스템, I.D. 플레이트/일련 번호, 및 필요에 따라 옵션인 레그들/풋들(legs/feet)을 구비한 설치 가능한 착탈식 장착 페데스탈 시스템들을 포함하는 것을 포함한다.
본 발명은 선택사항으로서 또는 임의선택적으로 단일 트레일러 시스템(미도시)에 착탈식으로 부착된 2개의 자동화된 시공 시스템들을 구비하는 것을 포함한다.
따라서, 본 발명의 목적은 온사이트 슬립폼 프린팅 동작 플랫폼을 구비한 신규한 사이트 자동화된 시공 시스템인 슬립폼 보강 콘크리트 시공 시스템을 제공하는 향상된 접이식 운반 및 작동 트레일러 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명은 선택사항으로서 또는 임의선택적으로 GPS(Global Positioning System) 바람직하게 SkylinkTM 또는 LoJackTM 시스템을 부착하는 것을 포함한다.
본 발명은 수직으로 적재 가능한 모듈형 다목적 자동화된 시공 운반 시스템을 포함하며, 온사이트 작동 플랫폼 트레일러를 구비하는 것이 제공된다. 도 22, 도 46, 도 47, 및 도 53을 참조하면, 바람직하게 트레일러 시스템은 제 1 상부 플랫폼 및 후방 인터페이스 측면을 갖는 주 몸체 부분 및 전방 트레일러 목부(neck)를 구비한 제1 튜브형 프레임; 상기 후방 프레임 인터페이스 부근에 부착된 한 쌍의 평행 미리 조정 가능한 캐스터 휠; 및 제1 상부 플랫폼을 실질적으로 덮는 평면 작동 데크(deck)를 갖는 단일 몸체 구조를 포함한다. 운반 및 작동 트레일러 시스템은 지지 작동 플랫폼 및 전방 인터페이스를 갖는 제2 튜브형 프레임; 및 작동 플랫폼을 실질적으로 덮는 평면 데크를 포함하는 후면 지지 섹션을 더 포함한다. 한 쌍의 힌지 조립체는 후방 인터페이스와 상기 전방 인터페이스를 상호 연결한다. 운반 및 작동 트레일러 시스템은 온사이트 전개 (접힌 평면) 자동화된 시공 시스템 작동 구성들에서 정확하게 구성되도록 되어 있는데, 여기서 전방 지지 섹션 및 후면 지지 섹션은 서로 옆에 종방향 배치되어 대체로 수평 배향된 온사이트 시공 작동 시스템을 형성하며, 페이로드 플랫폼을 지지하기 위해, 트레일러는 수직 운반 가능 및/또는 저장 가능 구성으로 용이하게 재구성되도록 되어 있는데, 전방 지지 섹션은 힌지 조립체 쌍을 기준으로 위아래로 접혀지도록 되어 있으며 이로써 전방 지지 섹션 및 후면 지지 섹션은 아래로 접히거나 더 작고 콤팩트한 수직 직립 운반 및 적재 가능한 운반 및 작동 트레일러 시스템으로 접혀 들어갈 수 있는 대체로 수직 배향으로 서로 옆에 횡방향 배치된다.
선택사항으로서, 작동 메쉬 베이스는 트레일러 작동 플랫폼을 증가시키고 안정화시키기 위해 4 개의 조절 가능한 지지 레그 연장부를 구비하는 것을 포함한다(도 22 및 도 47 참조).
특정 실시예에서, 본 발명은 운반 및 작동 트레일러 장치를 포함하고 조정 가능한 카운터 웨이트(미도시)를 구비한다.
특정 실시예에서, 본 발명은 운반 및 작동 트레일러 장치 및 방법을 포함하고 옵션인 조정 가능/이동 가능 시트(미도시)를 구비한다.
예를 들어, 둥근 튜브형 강철 이중 프레임 구조는 전통적인 직사각형 및 사각형 튜브 프레임 디자인들보다 가벼운 것으로 나타났지만, 여전히 동일한 구조 강도를 보인다. 절곡 튜브 운반 및 작동 트레일러 플랫폼 시스템의 프레임을 제조하는 능력은 트레일러 프레임 디자인들에서의 다양한 개선사항들, 예를 들어 이로 제한되는 것은 아니지만 플랫폼 또는 단계를 제공하지만 절곡 되는데 적합하지 않은 정사각형 또는 직사각형 배관을 이용하여 달성하기 어렵거나 비용이 많이 드는 휠 커버들을 통합할 기회를 경제적으로 열어 준다. 트레일러들의 다양한 스케일 및 모델에서 유사한 서브 컴포넌트들을 활용함으로써, 다양한 트레일러 시스템들을 제조하는 전체 비용들이 감소될 수 있으며, 이로써 이러한 절약한 비용은 소비자에게 전달될 수 있다.
본 발명의 다른 양태에 따르면, 운반 및 작동 트레일러 시스템이 수직으로 배치되고 필요에 따라 시공 현장에서 이동식인 경우, 조정 가능한 캐스터 휠 쌍은 지반과 접촉한다. 본 발명의 다른 양상에 따르면, 운반 및 작동 트레일러 시스템이 수평 작동 위치에 배치되는 경우, 조절 가능 캐스터 휠들은 지반으로부터 상승된다
본 발명의 또 다른 양태는 다양한 작동 시스템을 운반하고 다양한 슬립폼 프린팅 콘크리트 시공 형틀, 슬리브, 및 본원에 개시된 바와 같은 다른 장비, 예를 들어 이로 제한되는 것은 아니지만, 기계 아암, 호스, 배관, 게이지, 다양한 종류의 스풀링된 컨테인먼트 슬리브들을 운반하도록 구성된 운반 및 작동 트레일러 시스템을 포함한다 (도 46 참조).
본 발명의 다른 양상에 따르면, 운반 및 작동 트레일러 시스템은 착탈식으로 수용되는 적어도 하나의 자동화된 시공 시스템 및 제1 상부 트레일러 프레임 플랫폼에 착탈식으로 부착된 수용 조립체를 구비한 조절 가능 장착 플랫폼 시스템 및 초크(미도시)를 더 포함한다.
그리고, 본 발명의 다른 양태는 임의선택적으로 트레일러에 부착된 복수의 안티-슬립/푸팅 그레이팅 패널, 제1 및 제2 프레임 플랫폼을 제공하는 것을 포함하되, 상기 그레이팅 패널은 평면 데크의 외부에 측면 방향으로 배치된다.
또한, 온사이트 운반 및 작동 트레일러 시스템이 이동되고 적어도 하나의 자동화된 시공 시스템 수용 및 초크 조립체가 빠르게 제거될 수 있는 경우, 대체로 수평 배향된 공통 평면 프레임 플랫폼은 약 5피트 내지 7피트, 7피트 내지 10피트 사이의 범위의 구성들에 의존하여 옵션인 자동화된 시공 시스템 운영자를 위해 평판 자동화된 시공 시스템 작동 평판 플랫폼을 제공한다.
이동 및 적재 가능한 모듈형 운반 및 작동 트레일러 시공 시스템의 바람직한 실시예는 약 300lbs의 중량, 약 1200lbs의 운반 용량, 약 60인치×80인치의 작동 데크 면적, 약 70인치의 기립 높이, 약 75인치의 폭, 약 20인치와 약 28인치 사이의 길이, 및 약 100인치의 길이를 가질 수 있으며, 필요에 따라 스케일 변경될 수 있다. 바람직하게는 운반 및 작동 트레일러가 직립 수직 위치로 신속하게 압축될 수 있게 하는 적재 가능한 비-전개 구성에서, 필요에 따라 시공 현장에서 쉽고 빠르게 이동 및 동작되며 수신되어 조정 가능한 가이드 레일 위치들을 갖는 자동화된 시공 시스템의 쉬운 설치 및 제거를 허용하는 빠른 연결 해제가 있다 (도 22, 도 46, 도 47, 및 도 53 참조).
트레일러 프레임의 가장 전방의 신체 부위라고 고려되는 트레일러의 A-프레임. A-형상 부재의 4개의 부위 전부가 하나의 단일 중공 절곡 튜브로부터 형성되는 것이 바람직하다. 표준 트레일러 힛치(hitch) 조립체를 구비하는 것은 트레일러 목부의 말단에 부착되는 것이 바람직하다. 바람직하게는, 트레일러 힛치는 볼을 수용하게 되어 있다. 트레일러 힛치는 당업계에 공지된 컴포넌트이므로, 더 상세히 설명되지는 않는다.
접이식 운반 및 작동 트레일러 시스템 전면 섹션은 주로 후면 중공 튜브형 프레임을 포함한다. 후면 프레임은 전방 프레임과 유사한 원형 튜브 강 이중 프레임을 포함하는 것이 바람직하다. 둥근 중공 배관 재료는 운반 및 작동 트레일러 시스템의 특정 스케일 및 용량에 의존하여 강도, 중량, 및 치수(예를 들어, 직경 및 두께)에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어, 원형 배관은 헤비 듀티 고강도 강철 합금이거나 경량 구조를 위한 경량 고강도 알루미늄 합금일 수 있다.
또한, 당업계에 공지된 임의의 다른 타입의 프레임 플레이트 및/또는 메쉬 재료들이 활용될 수 있다.
전방 프레임 지지 섹션 및 접이식 전면 프레임 지지 섹션은 힌지 조립체를 통해 회전 가능하게 부착되어 접이식 지지 프레임 인터페이스를 형성한다. 결과적으로, 힌지 결합된 조인트는 전방 지지 프레임 지지 섹션과 접이식 전방 프레임 지지 섹션 사이에 형성된다. 이로 인해, 운반 및 작동 트레일러 시스템이 완전히 전개되면(도 22 및 도 47에 도시된 바와 같이), 전면 프레임 지지 섹션에 의해 정의되는 수평면은 전면 프레임 지지 섹션에 의해 정의되는 수평면과 일치하며, 이로써 연속적인 운반 프레임 및 작동 플랫폼을 시공할 수 있다. 그러나, 선적 및 작동 트레일러 시스템이 이동되어 필요에 따라 시공 현장에 재배치되거나 보관소(미사용)에 위치하는 경우, 전면 프레임 지지 섹션은 힌지 조립체 쌍(도 53 참조)에 의해 정의되는 축을 기준으로 아래로 접힐 수 있으며, 고무 토글(rubber toggle)이 후방 프레임 지지 섹션 바로 옆에 수직하게 배치되거나 그 위에 잠금 배치될 수 있다.
적재 가능 모듈형 자동화된 시공 트레일러 시스템의 다른 컴포넌트들은 휠, 타이어, 펜더(fender), 및 미등을 포함한다.
도 53은 스페어 타이어 및 휠이 오목한 영역에 저장될 수 있도록 튜브형 트레일러 프레임의 하체가 설계된 것을 묘사한다. 운반 및 작동 트레일러 시스템의 또 다른 특색은 3개의 조정 가능 캐스터 휠 조립체의 전략적 위치 및 배치가 트레일러 프레임의 가장 후방의 하단에서 트레일러 프레임의 하부에 있다는 것이다. 특히, 좌측의 조절 가능한 캐스터 휠 조립체는 좌측 수직 프레임 부재와 후면 하부 크로스 부재가 교차하여 코너 조인트를 형성하는 코너에 부착되는 것이 바람직하다. 이와 유사하게, 우측의 조절 가능한 캐스터 휠 조립체는 우측 수직 부재와 후면 하부 크로스 부재가 교차하여 코너 프레임 조인트를 형성하는 프레임 코너에 부착되는 것이 바람직하다. 추가적으로 제3의 조절 가능 캐스터 휠이 후면 프레임 지지 섹션의 하부 전방 크로스 부재에 착탈식으로 부착되는 것이 바람직하다. 게다가, 운반 및 작동 트레일러 프레임에는 프레임 고정 부재가 제공되어 접이식 전면 지지 섹션을 후방 지지 프레임 섹션에 고정시킨다.
모듈형 운반 및 작동 트레일러 시스템은 본원에 설명된 바와 같이 수용 및 조정 가능한 지지 가이드 레일 시스템 및 초크(미도시)를 가지며, 미끄러지듯이 조정 가능한 가이드 레일 시스템을 구비하는 것은 하나 이상의 수용 및 지지 가이드 레일 페데스탈(들)을 구비한 적어도 하나의 자동화된 슬립폼 프린팅 장치 및 작동 플랫폼 또는 베이스를 수용하도록 구성된다(도 8 및 도 38 참조).
스케일 및 치수들은 본 발명의 상이한 실시들과 관련하여 달라질 수 있음에 유의한다. 그러므로 다양한 수용 및 지지 페데스탈(들) 또는 플랫폼(들)을 구비한 온사이트 설치 가능한 착탈식 자동화된 시공 시스템의 다양한 모듈형 실시예들이 제공될 수 있는데, 이들은 특정 폭 범위 내에 또는 필요에 따라 온사이트 착탈식 수용 페데스탈(들) 또는 플랫폼(들)을 구비한 자동화된 시공 시스템 지지 페데스탈(들) 또는 플랫폼(들)을 위해 구성된다. 자동화된 시공 시스템 수용 및 지지 페데스탈(들) 또는 플랫폼(들) 시스템은 제거 가능하고 재사용 가능하기 때문에, 운반 및 작동 트레일러 시스템은 고속 조립체 특징들을 갖는 것을 온사이트 평판 슬립폼 프린팅 시스템 작동 플랫폼으로 빠르게 변환시킬 수 있다. 따라서, 이는 온사이트 보강 콘크리트 시공 다기능성(versatility)을 본 발명에 추가하는 다른 양태이다.
착탈식으로 부착된 조정 가능 수용 가이드 레일 시스템은 본 발명의 설계의 일 양태(미도시)를 묘사한다.
운반 및 작동 트레일러 시스템이 제공되되, 이 시스템은 자동화된 시공 시스템이 트레일러 플랫폼 프레임의 약간 전방의 일단에 고정되어 그 중심에 위치하는 것이 바람직한 조정 가능 슬립폼 프린팅 시스템 수용 및 작동 페데스탈을 구비한 트레일러 프레임의 수용 칼라(collar)(미도시) 내부에 배치되는 경우 부착 수단을 구비한 자동화된 시공 시스템을 수용하게 된다. 옵션인 잠금 초크는 삽입 가능하고 미끄러지듯 조정되는 장착 베이스(페데스탈)를 자동화된으로 받아들이도록 수용 브래킷 구조로 회전 가능하게 장착되며, 자동화된 시공 시스템이 수용 초크에 완전 체결되고 수용 초크의 전면이 수용 가이드 레일 시스템에 대해 평평하게 누워있는 경우 제자리에서 잠긴다. 운반 및 작동 트레일러 시스템 수용 초크의 특색은 임의의 다른 브레이싱(bracing) 부재의 보조 없이 직립 위치로 조립된 자동화된 시공 시스템들 지탱할 수 있다는 것이다. 일단 자동화된 시공 시스템이 수용 초크에 정확히 고정되면, 자동화된 시공 시스템은 본원에 개시된 바와 같이 용이하게 온사이트 조립 및 작동된다.
본 발명은 접이식 인터페이스가 정의되어 온사이트 자동화된 시공 시스템 작동 플랫폼을 생성하는 것을 포함한다. 그러나, 운반 및 작동 트레일러가 사용되지 않는 경우, 전면 지지 섹션은 힌지 조립체 쌍(도 53 참조)에 의해 정의되는 축을 기준으로 접힐 수 있으며 이로써 전면 프레임 지지 섹션은 전방 프레임 지지 섹션 옆에 수직하게 배치되거나 그 위에 배치된다.
본 발명의 다른 양태는 운반 및 작동 트레일러 시스템이 본원에 개시된 바와 같이 자동화된 보강 콘크리트 시공 설비를 운반하도록 설계되어 있다는 것이다. 일례로서, 착탈식 유틸리티 박스들을 구비한다(도 46 참조). 게다가, 스톤 가드(stone guard)가 트레일러들의 전방 영역에 설치될 수 있다.
현장-타설 페데스탈
자동화된 슬립폼 프린팅 보강 콘크리트 시공 방법 및 장치는 온사이트 슬립폼 프린팅될 제안된 구조 내로부터/내에서 시공 현장에서 작동되는 것이 바람직하다. 슬립폼 프린팅 공정은 제안된 구조물의 내부로부터 실시되는 것이 바람직하다.
타설 지지 및 작동 페데스탈들을 온사이트 타설하는 경우, 지반으로 구멍을 드릴링한 후, 충분히 양생되어 콘크리트 기둥 또는 말뚝(pile)을 형성하도록 허용된 콘크리트 배합물로 그 구멍을 충진하는 것이 종종 필요하다. 선행 기술 내에서, 양생 국면 중에, 콘크리트 배합물은 일정 타입의 지하수, 특히 염수(해수) 또는 물이 산(acid) 등을 함유하는 경우에 씻겨 나가거나 용해되거나 손상될 수 있다고 일반적으로 알려져 있다.
이러한 한계 및 기타 다른 한계들을 극복하기 위해, 본 발명의 목적은 지지 및 작동 페데스탈들을 온사이트 타설하기 위한 보강 콘크리트 기둥 및 말뚝들을 시공하는 경우, 기둥 또는 푸팅은 컨테인먼트 슬리브 및 콘크리트 혼합물에 의해 형성되는데, 지반에 구멍을 드릴링한 후 컨테인먼트 슬리브로 구멍을 충진하고, 인접한 홀의 표면들을 체결시키기 위해 보강 콘크리트 기둥들 및 말뚝들을 온사이트 형성하기 위해 양생되도록 허용된 콘크리트 배합물로 충진한다.
본 발명은 콘크리트가 양생된 후에 시멘트질 현장-타설 작동 및 지지 페데스탈 주위에서 제자리를 유지하는, 선행 기술의 시공 시간 및 단계들을 감소시키는 외부 컨테인먼트 보강 및 보호 슬리브에 관한 것이다(도 50b 참조).
현장-타설 콘크리트 기둥 또는 작동 및 지지 페데스탈(들) 주위에 영구적으로 남아 있는 페데스탈의 보호 보강 컨테인먼트 슬리브가 작동 및 지지 기둥 또는 페데스탈을 산 함유 물, 특히 염수, 산 함유 토양, 등과 같은 다양한 단기 및 장기 유해 영향들로부터 효과적으로 보호할 것이라는 점은 명확하다.
도 50b를 참조하면 또는 적용 예에 의존하여 필요에 따라 약 15인치 내지 40인치의 지름보다 더 큰 사이즈를 갖는 구조적 지지 기둥 컨테인먼트 슬리브를 온사이트 시공하기 위해, 본 발명은 바람직하게는 약 1,100데니어 내지 4,000데니어, 더 바람직하게는 약 1,200데니어 내지 2,500데니어 사이의 범위에 있고, 가장 바람직하게는 약 1,500데이어 내지 2,000데니어 사이의 범위에 있는 섬유 보강 외부 컨테인먼트 슬리브를 더 포함하며, 깊이는 적용 예에 의존하여 필요에 따라 달라진다. 가요성 보강 폴리프로필렌 및 현무암 보강 재료들이 가장 바람직하다.
온사이트 시공 공정의 시작 시점에, 로봇 시공 플랫폼 및/또는 지지 페데스탈(들)이 배치되고, 작동되고, 영구적이거나 빠르게 제거 가능하게 배치되어 지반에 온사이트 설치될 수 있다.
본 발명은 이로 제한되는 것은 아니지만 본원에 개시된 다수의 페데스탈 베이스 구성들 중 하나와 같은 회전 가능 지지 수단을 구비한 상기 자동화된 슬립폼 벽돌 인케이싱 기계를 포함한다(도 38, 47, 48, 49, 및 50 참조).
여러 특정 실시예들에서는, 자동화된 시공 시스템은 바람직하게는 회전하고, 튜닝 가능 동적 응답 특징들을 갖는 조정들을 수행하고, 초 단위로 프린팅 방향들 및 각도(들)를 결정하는 고정 중심을 갖는 다양한 이동식 또는 고정식 장착 페데스탈들에 착탈식으로 장착하는 것을 채택하는 것을 포함한다.
본 발명의 기계적 아암(arm)을 갖는 자동화된 시공 시스템 모델들 중 하나의 예로서, 지지 구조 페데스탈(들)과 자동화된 보강 콘크리트 시공 장치 베이스(들) 사이에 존재하는 연결로 인해 상기 베이스(들)의 평면에 수직인 제1 축을 중심으로 회전하는 능력을 갖는다. 지지(베이스) 구조물(들)과 가이드들 사이에 존재하는 연결로 인해 제1 축에 수직한 제2 축을 중심으로 회전함으로써 상승 운동을 일으키는 행동들을 갖는다. 스위핑(sweeping) 연장부가 제2 축에 평행한 제3 축을 중심으로 회전하게 할 수 있다.
다른 특정 실시예에서, 본 발명은 착탈식으로 부착되어 바람직한 피봇(pivotal) 위치 또는 피봇 지지 부재들 및 이에 따른 링크에 선형 운동을 부여하거나, 가상으로 동시에 가동되는 경우 필요에 따라 복잡한 곡선 운동들을 링크들에 부여하는 다양한 지지 베이스(도 50 참조)를 포함한다.
본 발명의 다수의 창의적인 콘크리트 시공 시스템들 중 하나는 다양한 이동식 또는 고정식 지지 및 작동 플랫폼(들) 또는 페데스탈(들) 상의 최종 위치로 이동 가능하거나 변형 가능한 유지 수단(retaining member)을 구비한 기계 지지 부재를 위한 지지 및 장착 수단을 채택하는 것을 포함하되, 상기 지지 및 장착 수단은 회전하고, 빠른 온사이트 조정들을 수행하고, 초 단위로 프린팅 각도(들)를 결정하되 조정 가능 지지 장치를 온사이트(현장) 재배치하고 구비하기 위해 다시 말해 본 원에 개시된 바와 같이 재배열 가능 또는 회전 가능 슬립폼 인쇄 특성들 및 운동들을 갖도록 착탈식으로 장착될 수 있는 고정 중심을 갖는 것이 바람직하다.
본 발명은 지지 베이스를 기준으로 틸팅되되 지반으로 수직 연장되는 인장된 페데스탈들을 갖고 다양하고 적합한 변형예들 내에서 다양한 형상, 용도, 및 온사이트 타설 재료들을 갖는 것과 같이 조정 가능 지지 시스템들을 구비한, 온사이트 이동을 위해 장착될 수 있는 조정 가능 페데스탈 장착 시스템들을 구비하는, 착탈식으로 장착된 샤프트 또는 스위블(swivel) 장착 요크(yoke) 상에서 회전하는 것을 포함한다. 지지 페데스탈들 및 기둥들을 타설하는 특별한 경우, 본원에 개시된 바와 같이 보강 콘크리트 구조물들 등을 온사이트 시공하기 위해 특히 플린스(plinth) 위에서 페데스탈, 기둥 또는 콘크리트 시공 지지 페데스탈이 배치 및 작동될 수 있다.
본 발명의 자동화된 시공 시스템들 및 페데스탈들은 빠른 설치와 제거 및 동작을 갖는 보편적 부착부를 포함한다.
빠르게 설치 및 제거되는 자동화된 시공 시스템 지지 페데스탈 지름은 약 4피트 내지 10피트 사이의 범위에 있는데(도 49 및 도 50-1 참조), 바람직한 지름은 약 41/2피트와 6피트 사이의 범위에 있으며, 필요에 따라 스케일 변경될 수 있다.
자동화된 시공 시스템 지지 페데스탈의 깊이는 약 4피트와 약 10피트 사이의 범위에 있는데, 가장 바람직하게는 6피트 내지 10피트 사이에 있다.
본 발명은 영구적 페데스탈들에 대해 내부 보강 메쉬 또는 네트들을 제공하는 현장-타설 현장-방치 온사이트 지지 페데스탈 시스템을 포함한다(도 50b 참조).
본 발명은 대체로 수직하게 연장되는 약 30개 내지 10개의 보강 막대(reinforcement bar), 더 바람직하게는 약 5개 내지 10개의 보강 막대, 가장 바람직하게는 5개의 보강 막대를 구비하는 현장-타설 현장-방치 온사이트 지지 페데스탈 시스템을 포함하되, 다중 턴 코일 보강부(미도시)를 임의선택적으로 구비한다.
본 발명은 다양한 자동화된 시공 부착부들을 위해 빠른 고정, 부착, 및 제거 제공 지지부를 위해 설계된 수신 페데스탈 시스템(들)에 대한 착탈식 부착부를 갖는 온사이트 설치 가능한 자동화된 시공 시스템을 지지하기 위한 동작 중에 충분한 안정성을 제공하는 것이다.
자동화된 시공 시스템의 페데스탈에 대한 부착 베이스는 다양한 부착 구성들과 호환 가능한데, 노트(note)는 빠르게 제거되고 재사용될 수 있다.
도 50b는 예시적인 실시예에서 작동 플랫폼 장치로서 현장-타설 현장-방치 경량 지지 페데스탈을 묘사하는데, 가요성 보강 컨테인먼트 슬리브는 바람직하게 보강 위치 조정 수단, 예를 들어 레벨링, 나침반, 버블 레벨, QR 코드, 바코드, 날짜, 위치, 모델 번호, I.D. 플레이트/일련 번호를 가지며, 선택사항으로서 지지 페데스탈, 레이저 베이스, 레이저 반사기들을 위한 사전 엔지니어링된 외부 보강 컨테인먼트 슬리브를 수용하기 위한 현장-타설 연동 키홈 에지를 가지며, 옵션인 지지 피트(미도시)를 갖는다.
본 발명은 지반으로부터 지지되고 수직으로 연장되는 지지 페데스탈들을 시공하기 위해 함께 타설 배합물을 유지하기 위한 보호 자기-합치 현장-타설 현장-방치 보강 컨테인먼트 슬리브 타설 형틀 시스템을 포함하되, 가요성 인장 컨테인먼트 슬리브를 포함하는데, 바람직하게 약간의 탄성을 가지며, 그 내부에 시멘트질 타설 배합물들을 제공하기 위해 일단에 개구를 구비한다. 컨테인먼트 슬리브는 대체로 원형 단면(튜브)을 갖는 타설 가능 컨테인먼트 폼을 온사이트 시공하기 위해 상기 개구를 통해 도입되는 다양한 시멘트질 타설 배합물들로부터 충진되면서 실질적으로 수직하게 배열되는데(도 50b 참조), 수직으로 연장되고 타설된 시멘트질 화합물들을 함께 지지 및 함유하는 굴착된 구멍의 벽과 바닥에 합치하도록 사전 엔지니어링되어 있다.
본 발명의 목적은 본원에 정의된 타입의 사전 이용 불가한 보강 시멘트 설정의 배합물 자기 조정 타설 온사이트 컨테인먼트 형틀을 제공하는 것인데, 본 개시에 언급되고 예시된 타입들의 영구적 지지 장착 가능 페데스탈들 및 기둥들을 정확히 타설하기 위해 앞선 시멘트질 타설 형틀들과 연관되고 앞서 언급된 제한사항들에 대해 다양한 사전 이용 불가능한 이점들을 제공한다(도 50b 참조).
이 목적은, 본 발명에 따라, 다양한 보강 특성들을 갖고 배합물 조절용 통기 애퍼처들과 본원에 개시된 기타 다른 배합물 제어 특징들을 더 포함하는 현장-방치 현장-타설 외부 보강 가요성 인장 컨테인먼트 슬리브를 포함하는 지지 페데스탈 타설 형틀을 제공함으로써 획득되는데, 이들은 약간의 탄성을 가지며 다양한 보강부 및 시멘트질 타설 재료 및 배합물들, 예를 들어 콘크리트를 공급하기 위해 일단에 개구를 가지며, 상기 보강 컨테인먼트 "슬리브"는 대체로 원형의 단면(튜브형)을 갖고 수직 연장되어 배합물 양생 환경을 최적으로 조절하기 위해 타설 화합물(배합물)를 함께 유지하는 현장-타설 현장-방치 보강 적응 가능 컨테인먼트 "형틀(mould)"를 시공하기 위해 적절히 배치되어 상기 개구를 통해 충진 공정(filling process) 중에 실질적으로 수직하게 지탱되도록 배열된다(도 50b 참조).
이로 인해, 본 발명은 경량의 가요성 외부 인장 보강 컨테인먼트 슬리브가 바람직하게는 약간의 탄성을 가지며 다양한 보강부 및 배합물들로 충진되어 대체로 원형 단면의 굴착된 구멍 형상에 합치함으로써 배합물 주입 및 양생 국면 중에 또는 시멘트 설정의 배합물 화합물들의 공정 중에 수직 연장부를 가정 및 유지하기 위해 요구되는 지지부를 부여하는 동안에 그리고 이와 동시에 타설 배합물 화합물들의 배합물 양생 환경을 보호, 보관, 및 조절할 수 있다. 이러한 창의적인 외부 컨테인먼트 슬리브 또는 현장-타설 현장-방치 가요성 보호 사전 엔지니어링 형틀과 같은 자기 조정 형틀의 사용은 신속하고, 쉽고, 효율적으로 온사이트 기능한다. 따라서, 시멘트 성징의 타설 화합물, 보강부 및 외부 컨테인먼트 슬리브 사이의 상호 협력은 타설 슬리브(형틀)를 수직으로 함유하기 위한 보강부를 갖는 타설 배합물 화합물들의 중력을 이용함으로써 발생되는데, 이로써 후자는 최적화된 사전 엔지니어링 온사이트 배합물 양생 공정 또는 그 응고 동안에 사전 엔지니어링되거나 결정된 자기-합치 구성에서 타설 배합물 화합물(들)을 유지하기 위한 형상 및 연장부를 가정한다.
도 50b에 도시된 예시에서, 지지 페데스탈 컨테인먼트 슬리브는 사전 엔지니어링된 통기 애퍼처 및 필요에 따라 대응 섬유 외부 표면들을 구비하는 것이 바람직하다.
대체로 튜브형의 외부 컨테인먼트 슬리브(들)는 다양한 다른 형상 및 사이즈의 다른 구성들을 가질 수 있음은 명백하며, 그 목적은 약간의 팽창 기능을 용이하게 하며, 이로써 타설 보강 콘크리트 페데스탈들에 다양한 이점들을 더 갖는 외부 컨테인먼트 슬리브의 외관적 공차(정확성)를 더 증가시키는 것인데, 그 이유는 섬유 보강 컨테인먼트 슬리브에 대한 콘크리트의 마찰이 증가하고 타설 형틀의 강성이 증가하여 더 높고 더 큰 지지 페데스탈들이 온사이트 타설될 수 있기 때문이다.
페데스탈의 보강 슬리브들은 바람직하게는 이로 제한되는 것은 아니지만 현무암, 폴리프로필렌과 같은 고강도 재료로 만들어지며, 필요하거나 원하는 바에 따라 컬러 코딩될 수 있다.
도 50b에는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 현장-타설 현장-방치 보강 시멘트질 컨테인먼트 "폼"이 긴 재료 웹(web)으로서 제공될 수 있는데, 바람직하게는 보관소 및/또는 분배 롤(dispensing roll)에 감겨있다. 재료 웹은 다양하고 적합한 현무암 및/또는 플라스틱 메쉬, 네트, 웹, 및 기타 다른 구성들로 제조될 수 있으며, 선택사항으로서 필름들 또는 반사 포일(reflective foil)들을 포함할 수 있는데, 이들은 예들 들어 수십 밀리미터의 두께를 가질 수 있다. 웹의 두께는 필요에 따라 배합물 제어 및 양생 조절 특징들을 갖는 원하는 사전 엔지니어링 콘크리트 배합물 사전 엔지니어링 통기 애퍼처들을 제공하기에 충분하되, 지지 페데스탈(들) 수직 연장을 가정하고 유지하기 위해 요구되는 지지부를 스스로 제공하기에 충분한 강도, 즉 임의의 추가적인 외부 지지 장치를 요구할 필요 없이 충분한 강도를 갖는다. 외부 보강 슬리브는 필요에 따라 특정 타설 배합물에 맞게 둘러싸는 주변 벽들을 갖는데, 재료 웹의 길이 방향으로 연장되며, 보강 재료 웹의 벽들은 서로를 향해 편평하게 가압된다. 최소량의 공간을 요구하면서 일정양의 페데스탈/기둥 타설 가요성 컨테인먼트 슬리브들(형틀들)이 제공될 수 있다.
본 발명의 목적들 및 이점들의 성취 시에, 바람직하게는 본 원에 개시된 바와 같은 경량 보강 재료(들)로 구성된 보호 외부 보강 컨테인먼트 슬리브를 빠르게 제공하는 것이 바람직한데, 본 개시에서 언급되는 바와 같은 플라스틱 직물(textile) 재료(들)를 포함하는 플라스틱 직조(woven) 재료가 바람직하다. 또한, 바람직하게는 보강 컨테인먼트 슬리브들의 외부 표면은 약간 더 큰 단면적을 갖는 대체로 원통형 사전 굴착 구멍의 측면들로 용이하게 팽창 및 합치할 수 있도록 대체로 튜브형 구성으로 제조된다.
선택사항으로서 또는 임의선택적으로 플라스틱 재료의 외부 보강 컨테인먼트 슬리브들이 바람직한데, 그 이유는 이들의 에지가 필요에 따라 용이하게 절단될 수 있고 온사이트(위치)에 함께 용이하게 고정될 수 있기 때문이며, 이로써 외부 보강 컨테인먼트 슬리브들의 사이즈 및 길이는 사전 드릴링된 굴착 구멍의 지름(사이즈) 및 깊이보다 약간 더 크게 되기 쉬울 수 있다. 이들 외부 보강 컨테인먼트 슬리브들은 굴착(드릴링된) 구멍으로 신속하고 용이하게 삽입될 수 있다. 그로 인해 보강 시멘트 배합물은 타설된 콘크리트 지지 페데스탈 또는 기둥과 둘러싸는 토양 또는 지반 사이의 신뢰 가능하고 높은 마찰 체결 값(friction engagement value)이 생성되도록 외부 보호 보강 컨테인먼트 슬리브의 약간 더 크거나 팽창 가능한 표면에 빠르게 침전된다.
본 발명의 임의선택적인 특색에 따르면, 선택사항으로서, 외부 보호 및 보강 컨테인먼트 슬리브의 하단은 테이퍼링 튜브의 형상을 갖는데, 예를 들어 다양한 플라스틱 메쉬/네트 재료로 제작된 컨테인먼트 슬리브(미도시)의 나머지보다 더 큰 팽창 용량을 갖는다. 반액체의 시멘트질(콘크리트) 배합물로 충진되면, 슬리브는 콘크리트로 충진될 때 그리고 콘크리트가 응고될 때 팽창할 것이며, 말뚝의 압력은 형상화된 기둥 또는 페데스탈을 생성할 것인데, 이는 자동화된 지지 기둥의 안정성에 상당히 기여할 것이다. 폴리프로필렌 및 현무암 슬리브들이 바람직하다.
각각의 외부 보호 보강 컨테인먼트 슬리브의 하단은 바람직하게는 본원에 개시된 바와 같은 직조 플라스틱 필라멘트 또는 실과 같이 사전 엔지니어링된 간격(통기 애퍼처)을 갖는 사전 엔지니어링된 직물 보강 재료로 구성된 튜브에 의해 폐쇄된다.
선택사항으로서, 콘크리트 배합물은 수용 구멍보다 약간 더 크거나 팽창 가능한 외부 가요성 보호 보강 컨테인먼트 슬리브로 삽입될 수 있다. 콘크리트가 외부 보강 컨테인먼트 슬리브 내로 펌핑 또는 주입되는 순간 및 보호 컨테인먼트 슬리브 또는 튜브가 팽창하여 충진되기 시작하기 전의 공정은 주로 창의적인 외부 가요성 보강 컨테인먼트 슬리브들의 초기 형상을 예시하기 위한 것이다. 외부 보강 슬리브(튜브들)는 콘크리트 배합물이 외부 가요성 보강 슬리브에 펌핑되거나 주입되자 마자 팽창되어 구멍의 내부 표면 불균칙성에 합치하기 시작할 것이다. 직조된 보강 튜브형 가요성 컨테인먼트 슬리브들이 바람직하다.
지지 페데스탈 타설이 일어나는 경우, 여전히 충진되지 않은 창의적인 외부 인장 보강 컨테인먼트 슬리브는 온사이트 적절히 배치되며, 바람직하게는 현장-타설 지지 페데스탈이 배치되고자 하는 일단에 의해 걸려서 바람직하게 "지탱"되며, 시멘트질 타설 배합물 화합물(여기서는, 콘크리트 배합물)은 컨테인먼트 슬리브의 상단에서 상기 개구를 통해 컨테인먼트 슬리브로 펌핑되거나 주입될 수 있다. 선택사항으로서, 슬리브는 적당히 배치되어 상단을 수동으로 잡고 있는 사람에 의하거나, 지지 스탠드(미도시) 등에 상단을 고정함으로써 적절히 지지될 수 있다(도 50b 참조). 펌핑된 콘크리트 배합물은 벽들을 대체로 원형 단면으로 팽창(충진)시켜 필요에 따라 굴착된 "구멍"의 벽들에 정확히 체결시키거나 합치하는 동안에 중력을 통해 외부 컨테인먼트 슬리브의 하단을 향해 하강하여 컨테인먼트 슬리브를 정의하는 공간을 충진할 것이다. 상기 외부 컨테인먼트 슬리브의 하단을 향해 직접 하방으로 콘크리트 배합물(들)을 펌핑하기 위한 상단 개구를 통해 호스 또는 튜브 또한 도입될 수 있다.
필요에 따라 바람직한 타설 배합물 화합물들을 이용하여 슬리브의 하부를 원하거나 요구되는 높이까지 충진하는 것을 완료한 후, 외부 컨테인먼트 슬리브의 충진된 하부는 도 36b 및 도 50b에 예시된 바와 같이 굴착된 "구멍"의 다양한 불규칙성에 완벽히 합치할 수 있으며, 그 뿐 아니라 외부 컨테인먼트 슬리브의 바닥, 벽, 및 초기 수직 배향이 임의선택적으로 충진될 수 있다. 이러한 경우에, 외부 컨테인먼트 슬리브가 시멘트질 "콘크리트" 배합물로 필요에 따라 원하는 레벨까지 충진되어 현장-타설 현장-방치 기둥 또는 지지 페데스탈의 원하는 사전 엔지니어링된 높이까지 완료되면, 필요에 따라 시멘트질 "콘크리트" 배합물 또는 기타 적합한 재료들로 외부 컨테인먼트 슬리브를 충진하는 것은 이러한 방식으로 계속된다. 이로 인해, 중력에 의해 콘크리트 배합물은 보강 "슬리브"를 외측으로 가압할 것이다. 이는 슬리브를 대체로 원형 단면으로 충분히 개방할 것이고, 외부 컨테인먼트 슬리브의 둘레를 따라 균일하게 분포되고 방사형으로 지향되는 힘들을 굴착된 "구멍의 벽들에 대해 인가할 것인데, 이로써 이들 힘들은 서로 상쇄되고 콘크리트 배합물은 수직 배향된 슬리브를 이러한 방식으로 충진할 것이며, 동시에 콘크리트 배합물이 정확히 원하는 배향에 계속 함유되게 한다. 외관상 강성도(stiffness)가 결여된 보강 컨테인먼트 "슬리브"는 수직 직립이고 대체로 인장된 지지 페데스탈들, 기둥 등의 타설을 개선하기 위해 혁신적인 방식으로 현장-타설 현장-방치 보강 컨테인먼트 폼으로서 활용될 수 있다.
몇몇 특정 실시예에서, 기계 아암을 갖는 본 발명의 장치는 조정 가능하고 고정 배치되며 착탈식으로 부착된 자동화된 시공 시스템 및 착탈식 지지 페데스탈(또는 부착 및 착탈식 지지 페데스탈) 베이스 또는 기둥을 채택하되, 특히 작업장에서 시공하는 경우 신규한 기법들을 채택함으로써 바람직하게는 위치 조정 수단, 예를 들어 레벨링을 구비하여 빠르게 설치되고 제거되고, 회전하고, 조정하고, 원하는 슬립폼 프린팅 이동, 위치(들), 및 각도(들)를 결정한다. 본 발명의 시공 장치는 나침반(들) 및/또는 버블 레벨과 같은 위치 결정 및 빠른 레벨링 디바이스들을 통합할 수 있으며, 필요에 따라 스케일 조절될 수 있다.
선택사항으로서 또는 임의선택적으로, 슬리브(타설 형틀)를 사전 엔지니어링된 위치에 유지하기 위해 온사이트 타설 공정 중에 필요하거나 원하는 경우(도 50b에 예시된 바를 참조) 젖은 콘크리트 배합물로 바람직하게는 삽입된(하방 밀착된) 콘크리트로 외부 컨테인먼트 슬리브를 충진하기 이전, 충진하는 도중, 또는 충진한 직후에 임의의 적합한 내부 보강 바, 로드(rod), 케이블, 메쉬/네트가 컨테인먼트 "슬리브"에 삽입될 수 있다. 그러나, 이는 원하거나 또는 필요에 따라 보강 슬리브 온사이트 타설 형틀에 대해 임의의 측면으로부터 임의의 벽, 기초, 푸팅, 상자형 보 등의 베어링과 연결되어 타설을 수행할 가능성을 배제하지 않는다.
외부 보강 컨테인먼트 슬리브는, 이로 제한되는 것은 아니지만, 현무암, 폴리프로필렌, 천(cloths), 삼베(burlap), 섬유 등과 같은 임의의 적합한 합성 또는 천연 재료로 제조되는 것이 바람직하며, 이러한 제조는 재료가 일반적으로 약간의 탄성을 갖고 슬리브가 대체로 원형 단면에 적절히 합치하면서 그 내부에 도입된 임의의 적합한 경화성 타설 배합물 화합물에 의해 충진될 수 있는 조건하에서 수행된다. 현무암 및 폴리프로필렌이 가장 바람직하다.
다른 특정 실시예에서는 본 발명이 예를 들어 미충진, 부분 충진 및 충진 상태에서 다양한 자기 조정 특징들 및 다양한 구성들을 가지고 "구멍들"로 온사이트 타설하는 것을 포함하는 것을 포함하는데, 그 이유는 튜브의 직경이 튜브의 수직 방향으로 변함에도 불구하고 튜브의 단면들이 원형이기 때문이다. 선택사항으로서, 외부 컨테인먼트 슬리브는 모든 방향으로 가요성을 가지거나 필요에 따라 예를 들어 플라스틱 메쉬, 네트 구성들의 경우 방향들을 선택할 수 있지만, 창의적인 컨테인먼트 슬리브가 필요에 따라 상기 대체로 원형 단면으로 임의의 적합한 강성도를 가지며, 형상 변화를 방해하고 고유 강성도로부터 야기되는 힘들의 가장 작은 영향력과 함께 캡슐화된 시멘트질 배합물(타설 화합물)의 중력 효과로부터 발생하는 반경 방향 힘들의 보강 컨테인먼트 슬리브(도 50b 참조) 상의 원주 방향의 균등한 분포를 가능하게 하는 것 또한 가능할 수 있다.
옵션으로 또는 임의선택적으로 보강 외부 컨테인먼트 슬리브들은 그 외부 표면에 합성 및/또는 플라스틱 재료들로 코팅될 수 있으며, 필요에 따라 대체로 튜브형 구성 또는 다른 형상 및 구성들로 시트(들) 내의 보강 컨테인먼트 섬유 또는 섬유들을 직조함으로써 시공되는데, 기본 실들은 소정의 인장력을 가지며, 슬리브의 계층들은 기본 실들보다 실질적으로 더 낮은 인장력을 갖는 보조 실들에 의해 함께 결합되며, 이로써 컨테인먼트 슬리브가 시멘트질 재료 또는 다른 설정 가능/양생 가능 재료들로 충진되는 경우 보조 실들은 필요에 따라 사전 엔지니어링된 최대 최적 용량까지의 외부 컨테인먼트 슬리브들의 팽창 제어를 허락하기 위해 늘어나거나 파손될 수 있다.
도 36b 및 도 50b에 도시된 최종 조건에서, 보호 보강 컨테인먼트 슬리브는 가압되고 지반 또는 토양에 대한 굴착 구멍 내부 표면 불규칙성 모두에 합치한다. 그러나, 외부 컨테인먼트 슬리브의 외부 표면들의 초기 곡면 형상은 주변 지반 또는 토양이 관련되어 있는 한 마찰 체결 특징들을 증가시킨다. 선택사항으로서, 튜브형 컨테인먼트 슬리브의 하부는 사전 엔지니어링되어 콘크리트 페데스탈 또는 기둥의 무게 하에서 예측 가능하게 약간 확대되며, 이로써 시멘트질 콘크리트가 응고되면, 구멍에 정확히 합치할 것이다.
본 발명은 이전에 저장 및 운반의 경우와 관련하여 무시할 수 있는 공간을 필요로 하는 현장-타설 현장-방치 온사이트(타설 형틀) 제공하되, 그 이유는 지지 페데스탈/기둥 타설의 원하는 위치에서 임의선택적으로 약간 팽창되는 동안 그 굴착된 형상을 가정하기 위해 운반되고(도 46 참조), 저장되고 접히고/거나 편평하게 스풀링된 공사 현장에 신속하고 용이하게 분배될 수 있다(도 40 참조). 요구되는 지름, 선택사항으로서 원하는 길이의 타설 형틀들이 분리될 수 있는 보강 컨테인먼트 튜브들은 유리하게 제공될 수 있는데, 이로써 폐기물들이 거의 또는 전혀 생성되지 않는다. 따라서, 예를 들어 이러한 방식의 현장 시공 노동자는 본 개시에서 언급된 바와 같이, 다양한 지지 페데스탈/기둥들, 즉 상당한 전체 지름 및 길이의 타설 형틀, 예를 들어 지지 페데스탈/기둥, 플린스 형틀들을 운반하고 빠르게 온사이트 시공할 수 있으며, 지름 및 길이는 필요에 따라 시공 현상에서 일정 범위의 지지 및 작동 "베이스" 또는 페데스탈 타설 형틀들을 갖는 앞서 설명된 지지되고 착탈식으로 부착된 신규한 시공 장치의 사전 엔지니어링 요건들을 충족시키기 위해 필요에 따라 조정(스케일 조정)될 수 있다. 상당량의 공간을 필요로 하지 않기 때문에 이전에는 이용할 수 없었던 지지 페데스탈 형틀을 타설하기 위한 보강 컨테인먼트 슬리브들의 상당한 길이가 예비로 저장될 수 있음은 당연하다. 선택사항으로서, 필요에 따라 분배 스풀에서 보강 컨테인먼트 슬리브 형틀의 길이를 맞춤 절단할 수도 있다. 본 발명에 따른 타입의 현장-타설 현장-방치 신규한 보강 콘크리트 지지 페데스탈 시공 장치 타설 슬리브들은 선행 기술의 타설 형틀들에 비해 더 적은 시간 및 비용으로 제조될 수 있으며, 이 경우 상응하는 타설 폴리프로필렌 메쉬들이 바람직하다. 본 발명에 따른 타설 형틀들에 대해 본 개시의 설명을 참조하지만, 예를 들어 천, 현무암, 플라스틱, 삼베, 또는 섬유와 같은 다른 노반(subgrade) 컨테인먼트 재료들 또한 임의선택적으로 채택될 수 있다. 현무암 및 폴리프로필렌이 바람직하다.
도 50b는 예시적인 실시 예에서 수용 페데스탈 위에 전술된 자동화된 시공 시스템을 착탈식으로 장착하는 것을 지지하는 것을 채택하는 운반 가능 보강 콘크리트 시공 장치를 포함하되, 본 발명의 타설 시스템은 타설 시간을 최적화하고 타설 특징들을 최적화하는 임의의 원하는 윤곽(contour)에 합치하기 때문에 진흙/물/모래 등에서의 타설과 같은 이전의 복잡한 시멘트질 타설 환경들을 단순화하고 평판 트렌치 또는 구멍을 요구하는 것을 배제한다.
재사용 가능 페데스탈
본 발명은 필요에 따라 현장에서 용이하게 온사이트 이동 및 배치되거나 필요에 따라 임의선택적으로 현장에서 온사이트 타설되는 이동식 재사용 및 운반 가능 작동 및 지지 페데스탈들 및 그 변형예들의 다양한 구성들을 포함한다.
도 49a, 49b, 49c 및 49d는 예시적인 실시예에서 필요에 따라 현장에서 용이하게 온사이트 이동 및 배치되거나 필요에 따라 임의선택적으로 온사이트 타설되는 모래 및/또는 물로 충진하는데 적합한 페데스탈 내의 저장소를 구비한 자동화된 시공 시스템을 착탈식으로 수용하고 온사이트 장착하기 위한 다수의 가능한 재사용 및 운반 가능한 지지 페데스탈들 중 하나를 묘사하되, 예시 목적을 위해 단순화 및 과장되어 축적에 비례하지 않는다. 도 49a는 평면도를 묘사한다. 도 49b는 저면도를 묘사한다. 도 49c는 측면도를 묘사한다. 도 49d는 절개된 측면도를 묘사한다. 주입구와 배출구는 도시되어 있지 않다. 물/모래 페데스탈 저장소는 접이식 아코디언 타입 구성(미도시)에 임의선택적으로 존재할 수 있다.
본 발명은 빠른 사이트 충진 및 배출의 용이성을 위해 물 및/또는 모래로 충진하기에 적합한 페데스탈 내에 수용 주입구를 갖는 자동화된 시공 시스템을 착탈식으로 수용하고 온사이트 장착하기 위한 재사용 및 운반 가능한 다목적 로봇 시공 시스템 지지 및 작동 페데스탈을 포함한다. 주입구와 배출구(미도시)에 유의한다.
본 발명은 바람직하게는 빠른 연결 및 연결 해제와 함께 착탈식으로 장착된 자동화된 시공 장치를 지지하기 위한 페데스탈 및 작동 베이스로서 재사용 가능하고 물 및/또는 모래로 충진된 저장소를 채택하는 것을 포함한다.
이동식 자동화된 시공 시스템 지지 페데스탈은 다음 층을 슬립폼 프린팅하기 위해 구조물 지붕에서 지지 페데스탈에 타설하여 지지 및 작동 플랫폼을 제공할 수 있는 본 발명의 변형예 또는 선택사항으로서 "중간 내지 높은(medium to high)" 층들의 개수를 구비하는 보강 콘크리트 구조물들의 시공 중에 다른 장소로 용이하게 이동될 수 있으며(도 51 참조), 본원에 개시된 바와 같이 지지 아암을 채택하는 것이 바람직하다.
여기에 포함된 여러 구성들을 갖는 지지 및 작동 페데스탈 장치는 버블 레벨(들) 및/또는 나침반(들)과 같은 위치 결정 및 고속 레벨링 디바이스들을 포함하는 것이 바람직하다.
도 49a, 도 49b, 도 49c, 및 도 49d는 예시적인 실시예에서 지지 플랫폼 장치로서 경량 재사용 가능/착탈식 모래 및/또는 물 충진 지지 및 작동 페데스탈을 묘사하는데, 나침반, 버블 레벨, QR 코드, 바코드, 날짜, 위치, 모델 번호(들), I.D. 플레이트/일련 번호, 레이저 베이스, 레이저 반사기들(미도시) 및 안정화 피트(stabilizing feet; 미도시)를 구비하는 것이 바람직하다.
오거(Augers)
도면들, 즉 도 50a 및 도 52에 도시된 바와 같이, 소정의 위치에서 오거가 토양 또는 지반으로 드릴링된다. 그 다음, 해당 위치로 드릴링된 오거는 보편적인 장착 부착부를 구비하고 지지 및 작동 시스템을 제공하는 다목적 로봇 시공 시스템에 부착된다. 로봇 시공 시스템이 제안된 구조물의 시공을 완료한 후, 로봇식 시스템은 제거되고, 필요에 따라 오거는 제거되고 재사용된다.
도면들, 즉 도 50a 및 도 52에 도시된 바와 같이, 초기에는 원하는 사이즈/지름 및 깊이의 구멍을 드릴링(굴착)함으로써 오거가 토양 또는 지반으로 드릴링된다. 그 다음, 본원에 개시된 바와 같이 적절한 사전 가동 재료(들)를 갖는 외부 현장-방치 현장-타설 컨테인먼트 슬리브를 삽입하는 것(도 50b 참조)이 드릴링(굴착)된 구멍의 내부에서 도입된다. 도 50b에 도시된 예시에서, 외부 컨테인먼트 슬리브는 사전 엔지니어링된 외부 직조 표면을 갖는데, 본원에 개시된 바와 같이 사전 엔지니어링 통기 애퍼처들을 생성하고 더 작은 사이즈를 제공한다(엔벨로프)(풋프린트).
드릴링하는 오거의 지름은 약 18인치 내지 약 16인치 범위에 있을 것이지만, 바람직하게는 약 2피트 내지 약 5피트 사이의 범위에 있으며, 가장 바람직하게는 약 4½피트 내지 약 5피트의 범위에 있다.
도 50은 예시적인 실시예에서 방향성 오거를 채택하는 자동화된 시공 지지 플랫폼 장치로서 현장-타설 현장-방치 지지 페데스탈을 포함하는 것이 더 바람직하며, 나침반, 버블 레벨, QR 코드, 바코드, 날짜, 위치, 모델 번호, I.D. 플레이트/일련 번호를 더 포함할 수 있으며, 임의선택적으로 지지 기둥 및 레이저 베이스, 레이저 반사기들(미도시)을 위한 키홈 에지 수용 사전 엔지니어링 보강 컨테인먼트 슬리브를 구비한다.
오거 또는 지반(토양)에 있는 다른 적합한 시스템에 의해 수용 및 컨테인먼트 구멍이 온사이트 굴착 또는 바람직하게 드릴링 되어 있지만, 등급 이하 지지 페데스탈(들) 및 기둥들 등을 타설하는 경우 본 발명에 따라 현장-방치 외부 타설 컨테인먼트 형틀을 사용하는 것이 고려될 수 있다.
본 발명의 목적은 타설 매스(casting mass)를 이용할 필요성을 배제함으로써, 콘크리트 배합물과 지반 불규칙성을 둘러싼 주변 토양 사이에 더 높은 마찰 체결 값을 제공함으로써, 그리고 일반적으로 현장-타설 보강 콘크리트 기둥 또는 지지 페데스탈을 생산하는 방법 및 장치들을 단순화함으로써 선행 기술의 시공 시스템들을 개선하는 것이다.
정의들
니켈 티탄늄이라는 용어는 니티놀(형상 기억 합금의 일종)로도 알려져 있으며, 니켈과 티타늄의 합금이며, 이들 2개의 원소는 거의 동일한 원자 백분율로 존재한다(예를 들어, 니티놀 55 및 니티놀 60).
본원에서 사용되는 "통기 애퍼처(venting aperture)"는 용어는 물 증발의 원하는 시멘트질 배합물 양 또는 레이트, 열 전송을 조절하여 시멘트질 배합물의 시멘트질 배합물 양생 사전 엔지니어링 품질 또는 레이트를 정확히 제어하는 일련의 사전 엔지니어링 갭 또는 개구들이며, 필라멘트 간격, 지름, 형상, 및 구성들에 의해 정의되고, 이로 제한되는 것은 아니지만 정사각형, 직사각형, 또는 임의의 조합과 같은 사전 엔지니어링된 통기 애퍼처들을 포함한다.
본원에 사용된 "섬유(fabric)"라는 용어는 탄소, 아라미드 또는 유리, 플라스틱, 현무암, 또는 이들의 임의의 조합의 긴 섬유의 제조 조립체로서 중합체 용어에 정의되어 있어 필라멘트 권선과 같은 직조 섬유의 하나 이상의 계층의 평판 시트를 생성한다. 직조 섬유들은 온사이트 처리의 편의성을 제공하기 위해 섬유라고 알려진 일정 형태의 시트로 배열된다. 직조된 섬유들을 시트로 조립하기 위한 상이한 방식들 및 다양한 섬유 배향들은 다수의 상이한 타입의 직조 섬유가 존재하도록 하며, 각각은 자기 자신의 기계적 특징을 갖는다.
본원에 사용되는 "메쉬(mesh)"라는 용어는 보강 컨테인먼트 슬리브들 및 내부 보강이 콘크리트 응력 전달 및 변위를 개선하는데 사용되는 개방 메쉬, 넷팅(netting), 웹, 웨빙(webbing)으로서 정의된다.
본원에 사용되는 "슬리브," "슬리브들," "외부 슬리브," 컨테인먼트 슬리브들," 또는 "슬리브 컨테인먼트 폼"이라는 용어는 시멘트질 재료 양생 환경을 특별히 조절하기 위해 맞춤화된 가요성 현장-방치 현장-타설 외부 보강 및 성형 가능 컨테인먼트 폼(들)으로서 정의되는 장치이다. 본 발명의 창의적인 외부 섬유 보강 컨테인먼트 리브는 필요에 따라 캡슐화된 시멘트질 배합물 증발 레이트 및 외부 환경에 대한 열 교환 전송을 예측 가능하게 제어 및 조절하기 위한 매우 선택적인 수송막(transport membrane)으로서 기능하는 사전 엔지니어링된 통기 애퍼처를 갖는 역할을 한다.
본원에 사용된 "콘크리트(concrete)"라는 용어는 경질 매트릭스 재료(시멘트 또는 결속제(binder))에 매입된 거친 입상 재료(모래, 역암 자갈, 조약돌, 부서진 돌 또는 슬래그(slag)와 같은 골재 또는 필러(filler))로 구성된 복합 재료로서, 골재 입자 사이의 공간을 충진하고 이들 골재 입자들을 글루 접착한다.
본원에 사용된 "다기능성(versatility)" 및 "다목적(multi-purpose)"이라는 용어는 대체 가능하며, 자동화된 시공 시스템의 로봇이 온사이트에서 상이한 태스크들을 수행하거나 상이한 방식으로 동일한 태스크를 수행할 수 있는 기계적 구조를 가져야 함을 의미한다.
본원에 사용되는 "가이드 레일(guide rail)"이라는 용어는 고정 경로로 이동하는 슬라이딩 기구로서 설계 및 생산 될 수 있으므로 "가이드," "가이딩 레일," "가이드 레일 장치," "가이드 레일 시스템"이라고 지칭될 수 있다.
본원에 사용되는 "슬럼프"라는 용어는 콘크리트의 작업성 또는 유동성의 측정으로서 콘크리트 일관성 또는 강성도의 간접적 측정이다.
본 명세서의 목적을 위해, "옵션의" 또는 "임의선택적으로"라는 단어(들)는 추후 기술된 환경들의 이벤트가 일어날 수도 있고 일어나지 않을 수도 있다는 것을 의미하며 이 설명은 상기 이벤트 또는 환경이 일어난 예시들 및 그렇지 않은 예시들을 포함한다는 것을 명확히 이해할 것이다.
다층 구조물들
몇몇 특정 실시예에서 본 발명의 방법 및 장치는 가상적으로 임의의 높이 및 층수까지의 다층 보강 콘크리트 구조물의 신속하고 정확하며 비용 효과적인 온사이트 시공을 포함하되 단지 구조 공학에 의해서만 제한된다는 것을 포함한다(도 51 참조).
본 발명의 자동화된 시공 시스템은 온사이트 3차원 보강 콘크리트 프린팅이 대규모 다층 구조물들을 생성할 수 있도록 대규모로 단일 패스(single pass) 또는 다중 패스(multi-pass)로 콘크리트를 압출할 수 있다는 것을 포함한다. 다른 특정 실시예들은 리프팅 및 포지셔닝 기구를 구비하여 긴 연동 "벽돌"들을 온사이트 프린팅하기 위한 다층 보강 콘크리트 구조물들을 슬립폼 프린팅하는 콘크리트 시공 장치를 포함한다.
변형예로서, 다층 자동화된 시공 시스템의 리프팅 기구는 자동화된 슬립폼 프린팅 조립체가 보강 시멘트질 및 비-시멘트질 재료(들) "벽돌" 계층 또는 계층들을 이전에 압출되거나 타설된 기초 또는 벽돌 계층 위에 계층적으로 압출하는데 충분한 높이까지 지지 페데스탈 플랫폼을 제어 가능하게 들어올리도록 구성될 수 있다.
온사이트 보강 콘크리트 시공 시스템의 다른 실시예에서, 다층 보강 콘크리트 구조물들을 시공하기 위해, 로봇 시공 시스템들(도 29, 도 30, 도 45, 도 47, 및 도 51)은 필요에 따라 지지 페데스탈(플랫폼(들))을 원하는 높이 및 특정 위치까지 제어 가능하게 들어올리는 리프팅 기구를 사용할 수 있다. 이동식 지지 페데스탈들은 "중간 내지 높은" 층수를 갖는 보강 콘크리트 구조물들의 시공 시에 용이하게 여기저기로 이동될 수 있음에 유의한다.
임의선택적으로, 지붕에 온사이트 지지 페데스탈을 제 위치에 타설하여 작동 플랫폼을 제공함으로써 다음 층을 슬립폼 프린팅할 수 있으며, 바람직하게는 본원에 개시된 바와 같이 착탈식으로 부착된 지지 휠을 채택할 수 있으며, 가상적으로 다중 층 높이 제한이 없는 대형 프린팅 구역(printing zone)을 제공할 수 있다.
자동화된 장치는 착탈식으로 장착되어 다양한 지지 작동 페데스탈들 및/또는 가이드 레일 추적 시스템으로부터 작동될 수 있고, 필요에 따라 복수의(다수의) 기계 아암 및 요크를 가질 수 있다.
몇몇 실시예에서, 컨테인먼트 "슬리브들"을 충진하기 위한 장치 및 방법들 및 특히 복잡한 기하 구조를 갖는 다층 구조를 시공하는 경우 선행 기술의 이전의 복잡한 배합물 측정 공정들을 단순화하는 이들 장치 및 방법의 대응 배합물 압출 부피 또는 레이트를 갖는 것을 포함하되(도 8, 도 12, 및 도 51 참조), 예를 들어, 특히 작은 반경을 통합하거나 갖는 경우 복잡한 곡선 유동 구조를 갖는다.
창의적인 장치 도구들 및 기계는 단일 오퍼레이터에 의해 연속적으로 또는 간헐적으로 작동될 수 있고, 한 쌍의 작업자들과 함께 작동될 수 있다. 2인 작업이 바람직하다.
본 발명의 방법 및 장치는 다양한 상급 및 하급의 보강 시멘트질 및 비-시멘트질 구조물들을 시공할 수 있는데, 이들로 제한되는 것은 아니지만, 주택, 아파트, 암거(culvert), 웰 라이너(well linger), 부벽(buttress), 창문 및 도어 프레임, 기둥, 발코니, 물과 와인 탱크, 하수도(sewer), 옹벽(retaining wall), 저장소, 벽난로, 아치, 볼트, 돔, 기둥, 교량, 사일로, 벽, 댐, 천장, 계단, 원형 극장, 및 나선형 구조물을 포함한다.
본 발명의 방법 및 장치는 이로 제한되는 것은 아니지만 원거리 영역에서 곤란하거나 통상적으로 시공이 불가능한 부지들에 시공하는 것과 같이 선행 기술 비용 효과 측면에서 이전에는 시간과 비용이 엄청나고/나거나 건축 불가능한 구조물들이었던 보강 콘크리트 구조물들을 시공하는 것을 더 포함한다.
도 51은 온사이트 시공을 위한 협동 그룹들에서 동시에 작동되는 복수의 이동식 자동화된 로봇 시공 시스템을 예시한다. 이동식 자동화된 로봇의 이러한 워크포스(work-force)의 위치 및 행동들은 중앙 명령 스테이션(미도시 생략)에 의해 원격으로 지시될 수 있으며, 이들 자동화된 시공 로봇 각각은 필요한 배합물 및 본원에 개시된 바와 같이 캡슐화되고, 보강되고, 성형되고, 프린팅되고, 압출되는 기타 다른 재료를 보관하는 온보드 재료 컨테이너 또는 탱크들을 포함할 수 있다. 이들 소형 이동식 자동화된 협업 로봇 시공 시스템들은 필요할 때 탱크들을 재충진하기 위해 중앙 집중 충진 스테이션으로 복귀할 수 있다. 다층 구조물을 시공할 때, 자동화된 시공 장치들을 다양한 층들로 운반하기 위해 엘리베이터가 이용될 수 있다. 고정식 및/또는 이동식 자동화된 로봇식 시스템들이 상이한 일들, 예를 들어, 벽, 지붕, 창문, 배수관, 타일링(tiling) 등의 온사이트 시공을 위해 할당될 수 있다.
도 8 및 도 51은 다층 구조물의 여러 레벨들의 창의적인 보강 콘크리트 시공 방법들 및 장치들을 예시한다.
여러 특정 실시예에는 선행 기술의 갠트리 시스템과 같은 하나의 대형 자동화된 슬립폼 프린팅 시스템 대신에 기계 슬립폼 프린팅 조립체들을 갖는 복수의 자동화된 로봇 시공 시스템을 채택하는 로봇 보강 콘크리트 시공 시스템이 동시에 또는 순차적으로 채택될 수 있다는 것을 포함한다.
아파트 건물, 병원 및 학교 등과 같은 대형의 다층 보강 콘크리트 구조물을 시공하기 위해, 지지 및 작동 플랫폼 시스템(들)은 시공될 구조물 내부 또는 측면에 위치하도록 가이드 레일로부터의 온사이트 슬립폼 프린팅을 채택할 수 있는데, 본원에 개시된 다른 지지 및 작동 플랫폼 시스템(들)을 더 포함하거나, 임의의 조합으로 공동 작업 할 수 있다(도 51 참조). 일례로서, 지지 및 작동 플랫폼(들)은 각각 슬립폼 프린팅 노즐 조립체 및/또는 슬립폼 프린팅 조립체에 결합된 자동화된 로봇 조작기를 지탱하는 다수의 크로스부재들로 장착될 수 있다. 각각의 가이드 레일 크로스부재는 한 쌍의 마주하는 측의 부재들 사이에 슬라이딩 가능하게 장착된다.
배수관
본 발명은 배관, 도관, 배수관, 광섬유, 전기설비, 보강부 등의 보다 신속하고 정확한(연속적인) 온사이트 설치 및 배치를 제공하는 것을 포함하되(도 27-1 참조), 환경으로부터 추가적인 보호를 제공하며(도 27a 및 도 27b 참조), 압출된 프린팅 벽돌 벽 또는 계층들 내에 위치하는 광섬유 설치를 위한 배수관 및 전기 설비를 온사이트 설치하는 것을 더 포함한다.
3차원 구조물은 일정 간격으로 이격되고 각각 계층적으로 적층된 압출 "벽돌" 세트로 구성되는 자동화된 슬립폼 프린팅 캡슐화 "벽돌들"의 세트를 포함할 수 있고; 선택사항으로서 적합한 시멘트질 배합물로 에지 사이의 공간을 충진하는 것은 별도로 압출된 "벽돌들" 또는 계층들의 적층 세트로 구성될 수 있고; 임의선택적으로, 이격된 "벽돌들"(도 27a 및 도 27b 참조) 및 필러에 의해 적어도 부분적으로 정의되는 복수의 도관; 및 도관 중 적어도 일부 내에 배치 및 설치되는 하나 이상의 구성요소를 포함할 수 있다. 이 구성요소들은 이로 제한되는 것은 아니지만 보강 부재들, 즉 배수관 파이프, 배기 파이프, 열 교환 파이프, 어스 튜브 파이프(earth tube pipe), 및 전기 네트워크 컴포넌트 등을 포함할 수 있다.
다른 특정 실시예에서는 압출 벽 "벽돌" 또는 증착 계층들 내에 임의선택적으로 배치된 배수관 및 전기설비, 광섬유 컴포넌트 등을 설치하는 것을 포함한다(도 27a 및 도 27b 참조).
배수관은 또한 수동, 반자동화된, 또는 자동화된 시공 시스템의 일부로서 배치 및 설치될 수 있다. 배수관 파이프의 세그먼트들은 스레딩(threading), 글루 접착, 또는 용접 기법과 같은 반자동화된 또는 자동화된 설비를 이용하여 다른 세그먼트들에 고정될 수 있다.
수평 배수관 파이프 세그먼트들의 설치는 수동 및/또는 자동화된 로봇 설치 제어 하에 수행된다. 본원에서 설명되는 자동화된 로봇식 시스템들 및 관련 슬림 형상 프린팅 조립체들은 "벽돌" 벽들 내에 유틸리티 도관들을 슬립폼 프린팅할 수 있다(도 27a 및 도 27b 참조).
따라서, 반자동화된 배수관 설치는 일반적으로 수평 구성들을 갖는 파이프의 설치를 위해 자동화된시공 시스템으로부터 가능해진다. 선택사항으로서, 자동화된 시공 시스템 로봇 아암(들)은 중공 튜브 형상을 가질 수 있으며, 내측 파이프, 튜브, 또는 슬리브를 포함할 수 있다. 착탈식으로 고정된 파이프 섹션들은 피딩 매거진(feeding magazine; 미도시)으로부터 로봇 시공 아암(들)의 배관 시스템을 통해 피드될 수 있다.
FIG. 27a는 예를 들어 벽에 배치 및 설치되는 수평 배수관 파이프 세그먼트들의 설치를 예시한다. 바람직하게는 키홈 수용 채널(들) 또는 그루브(groove)들을 갖는 온사이트 슬립폼 프린팅 "벽돌" 벽들에 수평 배수관이 사용될 수 있다. 그 후, 신속하고, 정확하고, 안정한 배치를 위해 파이프 섹션들은 벽돌의 슬립폼 프린팅된 키홈 수용 그루브 또는 채널(들) 내에 삽입될 수 있다. 그 후, 본원에 설명되는 바와 같이, 연결부들과 조립체들이 수행될 수 있다. 배관 시스템 네트워크는 필요에 따라 다양한 치수 및 높이의 온사이트 슬립폼 프린팅 "벽돌들" 키홈 수용 그루브들 또는 채널들에 의해 다양한 높이에서 조립될 수 있다. 필요한 경우, 각각의 노출된 파이프 섹션 위에 도관을 시공될 수 있으며, 파이프 섹션은 소정 개수의 온사이트 슬립폼 프린팅된 "벽돌" 벽 계층들이 압출되어 배치된 후에 배수관 네트워크에 주기적으로 추가될 수 있다.
도 27은 배수관 네트워크의 온사이트 시공을 조립하는 경우의 파이프 섹션들의 정렬을 예시한다. 정렬 태스크는 배수관 또는 다른 배관 시스템 네트워크(들)를 설치할 때 파이프 세그먼트들을 정렬하기 위해 단순화될 수 있으며, 다수의 방법들이, 예를 들어, 시멘트(들), 글루, 포움 등의 투입 및 유선 또는 다른 수용 및 지지 스탠드들 등의 배치 및 부착이 사용될 수 있다.
"벽돌" 키홈 수용 채널들 또는 도관 내에 각각의 파이프를 배치한 후, 빠르게 양생되는 다양한 시멘트질 배합물들 및/또는 포움(들)이 필요에 따라 나머지 키홈 공간에 투입될 수 있다.
선택사항으로서, 일단 양생되면, 배합물 또는 시멘트 또는 포움(들)은 배관 시스템(들)을 제자리에 고정시키는 시멘트 배합물(들)로 덮을 수 있으며, 연속적인 배관 시스템(들)을 추가하는 경우 장기적 환경 보호와 배수관들 및 다른 네트워크들의 차폐를 제공하고, 정확한 정렬을 용이하게 한다.
변형예로서, 전기 배선은 본원에 개시된 바와 같이 수동, 반자동화된 또는 자동화된 보강 콘크리트 시공 시스템의 일부로서 시공 중에 신속하고 용이하게 설치될 수 있다. 통신 네트워크의 전선들은 필요에 따라 수동 및/또는 로봇 또는 기계 제어 하에서 함께 연결되어 슬립폼 프린팅 벽, 기초, 및 지붕 등에 배치되고 타설된 프린팅 "벽돌" 수용 채널들 내에 배치되는 모듈들 또는 도관에 수용될 수 있다.
이 접근법은 본원에 설명된 바와 같은 배수관 시스템 네트워크들을 건축할 때 사용되는 모듈형 접근법과 유사할 수 있다. 전기 모듈들(미도시)은 전력선 및 통신선과 같은 와이어 세그먼트들 또는 다른 전도성 구성요소를 포함한다. 임의선택적으로, 이들 전도성 세그먼트는 비전도성 슬립폼 프린팅 "벽돌" 블록들에 캡슐화 될 수 있는데, 이로 제한되는 것은 아니지만 세라믹(들), 플라스틱을 포함하는 비전도성 재료들로 부분적으로 또는 전체적으로 구성될 수 있다. 전도성 세그먼트들의 단부들은 전기 전자 콘센트, 잭 등에 종래에 채택되었던 다른 형태를 갖는다. 여러 상이한 타입의 전기 컴포넌트들의 모듈들이 제작되어 사용될 수 있으며, 필요에 따라 임의의 원하는 전기 네트워크의 생성을 가능하게 한다.
전기 작업의 유일한 수동 부분은 고정물들을 반자동화된 시공된 전자 네트워크(미도시)에 단순히 삽입하는 태스크일 수 있다. 플라스터링(plastering), 타일링, 및 페인팅은 수동, 기계 또는 자동화된 로봇 제어 또는 이들의 임의의 조합 하에서 이와 유사하게 수행될 수 있다.
지붕들 및 벽들의 타일링 및/또는 클래딩(cladding)을 위한 공정은 바닥(미도시)의 타일링을 위한 공정과 유사하다. 타일을 픽업하는 배합물 피딩 튜브(들)(미도시) 및 기계 및/또는 로봇 아암(들)은 필요에 따라 바닥 및 벽 및 지붕 타일링 및/또는 클래딩 애플리케이션에 합치하여 기울어질 수 있다. 수직 또는 거의 수직의 타일 배치의 경우, 타일들 사이의 거리가 바람직하다면, 복수의 종래의 소형 스페이서가 위 또는 아래를 향하는 각 타일의 측면들에 배치될 수 있다. 스페이서들은 타일들을 정확하게 이격시키고 이동(드리프트)을 중단시키는 것을 도울 수 있다. 타일링 방법들 중 주요한 시간 절약 양태들 중 하나는 타일들을 정렬하는 태스크의 배제일 수 있는데, 이는 종래의 수동 타일링 설치 공정 중에서 상당한 시간을 차지한다.
섬유 보강 콘크리트
창의적 컨테인먼트 "슬리브" 장치들 및 방법들은 섬유 보강 콘크리트(FRC)의 온사이트 슬립폼 프린팅을 위한 다양하고 중요한 구조적 함의들을 갖는 다양한 마이크로 보강부들과 상화 호환되고 이들로부터의 잠재적 타설 결과들을 개선하는데, 예를 들어 강성도 개선 및 처짐(deflection) 감소를 포함하는 콘크리트 배합물 거동을 향상시키며, 종래의 보강부를 이용하거나 이용하지 않는 "벽돌" 벽들 및 부재들에 대해 여기에 개시된 바와 같이 배합물의 성능 잠재력을 보다 많이 실현하는 것을 더 포함한다. FRC는 보강 컴포넌트 또는 구조물에서 복합 응력을 감소시킬 수 있다. 이것은 기하 구조 및 프로파일이 처짐을 제어할 때 중요한 역할을 하는 내부 보강을 슬립폼 프린팅 박형(thin) 벽돌 섹션들 및 시멘트 기반 배합물들이 요구하는 경우에 특히 중요하다. 선택사항으로서, 압출기 프린팅 기술들에 의해 현장에서 섬유 보강 콘크리트 재료들을 슬립폼 프린팅하는 경우에 대해 설명되는 방법 및 장치. 이러한 보강 콘크리트 슬립폼 프린팅 시공 시스템에서, 피드 호퍼(feed hopper)의 하나 이상의 구획은 표준 등급 콘크리트 배합물을 포함할 수 있으며, 반면 다른 구획은 섬유 보강 배합물로 충진된다. 이러한 방식으로, 피드 호퍼 방출 개구들의 슬립폼 프린팅 제어 게이트는 특수 설계된 슬립폼 프린팅 "벽돌" 제품을 얻기 위해 상이한 슬립폼 프린팅 콘크리트 배합물들의 피딩 비를 조정하기 위해 제어될 수 있다. 이 장치의 주요 기능은 필요에 따라 슬립폼 프린팅 벽돌 제품의 전체 단면에 걸쳐 마이크로 섬유 보강부의 균질 및/또는 비균질 분포를 위한 시공 다기능성을 제공하는 것이다.
일부 적용분야에서 벽돌 벽 단부에서 마이크로 섬유 보강부를 포함 내지 구비하는 고강도 콘크리트 배합물(들)의 이러한 사용은 프린팅된 벽돌 벽의 지지 내하중 영역(support-load-bearing area)에서 종래의 철 보강 바, 로드, 케이블, 또는 섬유에 대한 필요성, 및 슬립폼 프린팅 선행 기술에서는 양산용 슬립폼 프린팅의 비용 효율성을 본질적으로 저하시키지 않으면서 구현하는 것이 거의 불가능했던 가능성을 축소 내지 배제한다. 이하, 본 발명에 따른 개시된 창의적인 자동화된 시스템 슬립폼 프린팅 기술은 프린팅된 벽돌 벽 적용분야의 범위를 증가시키고, 이로써 보강 콘크리트 벽돌 제품의 콘크리트 시공 분야의 경쟁적 이점들을 개선한다.
따라서, 콘크리트 배합물 등급은 필요하거나 원하는 대로 신속하고 용이하게 변화될 수 있는데, 이를 통해 예를 들어, 긴 슬립폼 프린팅 벽돌 벽이 다른 슬립폼 프린팅 벽들과 동일하거나 상이한 시멘트질(콘크리트) 배합물 또는 등급들을 가질 수 있다. 또한 주어진 슬립폼 프린팅 벽 또는 벽들의 상이한 부위들은 예를 들어, 이로 제한되는 것은 아니지만, 기억 복원 콘크리트, 스모그 흡수 콘크리트, 습도 조절 콘크리트 등과 같은 동일하거나 상이한 시멘트질(콘크리트) 배합물 또는 등급으로부터 제조될 수 있는데, 이를 통해, 예를 들어, 소정의 벽돌의 단부들은 슬립폼 프린팅된 벽돌 벽의 중간 부위에 사용되는 것과 상이한 등급의 배합물로부터 시공될 수 있다. 일반적으로, 기본 콘크리트 배합물 등급과 상이한 가장 보편적으로 사용되는 시멘트질(콘크리트) 배합물 등급들은 고강도 등급이거나 저강도 등급일 수 있으며, 예를 들어, 섬유 보강 및/또는 유색 또는 염색 콘크리트 배합물 또는 임의의 적절한 조합일 수 있다. 그 중에서도, 본 발명은 다음과 같은 중요한 이점을 제공하는데, 최적화된 등급의 콘크리트의 사용은 여분의 양의 시멘트 및 혼화제(admixture)의 소비를 절약하게 한다. 이는 본 발명의 목적이다.
몇몇 실시예들에서, 높은 등급의 콘크리트 배합물 또는 이로 제한되는 것은 아니지만 섬유 보강 타입(들)의 콘크리트 배합물들의 사용이 추가적인 보강 바, 케이블, 로드 등을 허용하는 창의적인 장치 및 방법들을 포함하되, 그렇지 않으면, "벽돌" 벽 또는 계층의 소정의 개별 섹션이 타설 계층에서 슬립폼 프린팅된 슬립폼 프린팅 벽의 전체 길이로부터 감축되거나 생략되도록 요구된다. 일례로, 다수의 개구가 제공될 벽들은 내구성(durability)과 지속성(sustainability)을 증가시키고 마이크로 균열(micro-cracking)을 현저하게 감축시키기 위해 특수한 고성능 등급 콘크리트 배합물로부터 온사이트 시공될 수 있다.
마이크로 필라멘트 보강 콘크리트
본 발명은 창의적인 온사이트 슬립폼 프린팅 "벽돌들"의 일반화된 품질 제어 성능 사양들을 개선하는 마이크로-필라멘트들로부터 보강부를 채택하는 것을 더 포함하되, 강화, 비율, 생산, 전달의 개선을 제공하고, 필요에 따라 다양한 매입된 아이템을 배치 및 보호한다.
본 발명의 발명적 방법 및 장치들의 공생적 조합은 고온 및 저온 날씨 온사이트 보강 콘크리트 시공 적용을 위한 공차에 대한 사양들을 개선한다.
고성능 콘크리트
일부 프린팅 재료의 사양들은 이로 제한되는 것은 아니지만, 수백 년 내지 이론적으로 수천 년 동안 지속되는 지속성 있는 시멘트질 재료들을 성공적으로 슬립폼 프린팅하는 것과 같이 온사이트 프린팅을 최적화하는데 제조되는 사전 엔지니어링된 특징들을 갖는 본 발명의 창의적인 슬립폼 프린팅 컨테인먼트 슬리브들을 채택하는 것 없이 온사이트에서 실현되거나 획득되지 못할 수도 있다. 참고로, 대부분의 보강 콘크리트 구조들은 약 50년 내지 약 100년 동안 지속하도록 엔지니어링되어 있다. 그러므로, 본 발명을 채택하는 것은 콘크리트 산업이 더 지속 가능해질 수 있다.
본 발명은 보강 콘크리트 산업이 더 지속 가능하게 하고, 더 비용 효과적이며, 동등한 비용 또는 잠재적으로 더 적은 비용으로 더 친환경적이게 할 수 있다.
종래에는 공장 환경에서 고성능 콘크리트 배합물의 타설을 위한 앞선 제한이 약 20인치로 제한되었지만, 본 발명의 방법 및 장치들은 이론적으로 시공 현장에서 약 25인치 이상 슬립폼 프린팅할 수 있다.
본 발명은 슬립폼 프린팅에 대해, 특히 더 넓은 온도 범위 및 습도 범위 내에서 예측 가능하게 타설할 고성능 콘크리트 배합물들을 온사이트 프린팅하는 것에 대해 이전에는 사용할 수 없었던 이점들을 제공하되, 이로써 이로 제한되는 것은 아니지만, 공기 필터링 콘크리트, 스모그 흡수 콘크리트 배합물, 기억 복원 콘크리트, 습도 조절, 초고성능과 같은 고성능 콘크리트 배합물들의 엔지니어링 분야를 확장하고 있으며, 공사 현장에서 고절연성 콘크리트 배합물 및/또는 초고절연성 콘크리트 배합물을 타설하기 위한 이점들을 갖는 포타쉬(potash) 및/또는 플라이 애쉬(fly ash)를 더 포함한다.
일부 적용 예에서, 본 발명은 공장 환경 오토클레이브(autoclaving) 단계(공기 연행)를 배제함으로써, 이전에는 이용할 수 없었던 온사이트 프린팅을 제공하는데, 이전에는 습도 및 온도 범위의 제어를 요구하는 공장 환경에서의 타설을 요구했었다.
몇몇 실시예에서는, 온사이트 타설 컴포넌트들 및 기구들을 향상시키기 위해 다양한 시멘트질 배합물 양생 환경들의 기구들을 제어하기 위한 방법들 및 장치들을 포함하되, 섬유 보강 콘크리트, 기억 복원 콘크리트, 습도 조절 콘크리트, 스모그 흡수 콘크리트, 공기 및/또는 기체 혼입 콘크리트, EMF 차폐 콘크리트 등과 같은 고성능 콘크리트에서 요구되는 바와 같이 특성 및 특징이 특정 엔지니어링 수요들을 충족시키도록 설계된 시멘트질 재료 배합물 비율들을 최적화한다.
몇몇 실시예에서, 이들로 제한되는 것은 아니지만, 다양한 종류의 섬유, 필라멘트, 포일, 플라스틱, 섬유 직조물, 결속제(binding agent), 메쉬 사이즈, 직조 패턴, 통기 애퍼처(간격), 및 교차 각도와 같은 다양한 조성물 및 재료들로부터 본 발명은 컨테인먼트 "슬리브 (sleeve)" 장치가 단층 또는 다층 재료들로 구성될 수 있고, 하이브리드 재료들, 임의선택적으로 2개의 이상의 반사 및 밀봉 재료 등을 구비하는 것과 같이 다수의 라미네이트되거나 라미네이트되지 않은 계층화(layering)를 포함하도록 방법들 및 장치들을 포함하되, 양생 환경의 필요 필수적인 기구들을 정확히 제어(조절)하여 배합물 컨포넌트 기구들을 향상하고 특성이 특정 엔지니어링 수요들을 충족시키도록 설계된 재료 배합물 비율(즉 고성능 콘크리트(HPC) 또는 플라이애시(용광로에서 분쇄된 입자 슬래그)와 같은 혼합 시멘트질 재료)을 최적화함으로써 고성능 콘크리트 혼합물에 대한 포괄적인 복잡한 잠재력을 획득하기 위해 다양한 시멘트질 및 비시멘트질 배합물들을 위한 배합물 타설 환경을 포함하고 조절하여 다양한 양생 특성을 최적화하기 위한 다양한 온사이트 자동화된 슬립폼 프린팅 적용 예에 적합한데, 초기 높은 강도, 높은 인성(high touchness)을 갖는 높은 작업성을 온사이트에서 제공하며, 임의선택적으로 "지속 가능한 내구성" 및/또는 노출 조건에 대한 높은 지속성의 중요 컴포넌트를 증가시키기 위한 현장 사이트에서 제자리에 슬립폼 프린팅된 하이 볼륨 플라이 애쉬(HVFA) 콘크리트 배합물들을 채택한다.
본 발명의 다양한 컨테인먼트 슬리브들은 수밀성(water tightness)을 조절하고 플라이애시와 같은 혼합 고성능 시멘트질 재료들을 캡슐화(포함)하는 것과 같이 조건들을 노출하기 위해 지속성을 개선하여 매우 높은 초기 각도, 높은 인성을 갖는 높은 정도의 온사이트 프린팅 예측 가능성을 획득하되, 임의선택적으로 하이 볼륨 플라이 애쉬(HVFA)를 채택하는데, 그 이유는 중요 벽돌 컴포넌트 "지속 가능한 내구성"을 증가시키고 온사이트 자기 수축(autogenous shrinkage) 및 열 균열(thermal cracking)을 예측 가능하게 최소화하기 위한 것으로서, 더 구체적으로는 HVFA의 인터페이스 천이 구역(interfacial transition zone) 콘크리트 프린팅이 내균열성의 현장 발현을 가능하게 하고, 알칼리-실리카 팽창(alkali-silica expansion)으로 인한 열 균열을 감소시키며, 또한 질량당 더 높은 절연성을 갖고 내구성이 더 큰 온사이트 프린팅된 "브릭들"을 획득하고, 황산염 공격으로부터의 저항력을 제공하고 다양한 광물 또는 합성 혼화제와 호환된다.
다른 특정 실시 예에서, 본 발명은 예를 들어 슬립폼 프린팅 HVFA 콘크리트가 개선된 치수 안정성을 갖는 더 내균열적이고 더 내구성이 있는 프린트, 즉 건조 수축이 적고 궁극 강도가 향상된 프린트의 개발을 가능하게 하는 경우 인터페이스 천이 구역을 축소 내지 배제하는 이전에는 이용할 수 없었던 온사이트 성능 특징들을 갖는 창의적인 사전 엔지니어링 "슬리브"를 채택하는 것을 포함한다. 이는 본 발명의 목적이다.
참고로, 미립자의 부피 및 낮은 수분 함량으로 인해, HVFA 배합물들의 신선한 콘크리트 배합물들은 종종 매우 점성이 있으며 블리딩(bleeding) 또는 재료분리(segregation)를 보이지 않는다.
참고로, HVFA는 수축으로 인한 자기 균열을 포함하여 플라스틱 수축 및 균열이 발생하기 쉬운 논블리딩(non-bleeding) 저수분 시멘트 콘크리트 배합물(들)이다.
몇몇 특정 실시예에서, 본 발명은 본 발명의 섬유 보강 슬리브(들)를 채택하는 방법들 및 장치들이 콘크리트 표면이 급속하고 고르지 못한 수분 손실로부터 보호되어야 하므로 배치 직후 무거운 시트로 표면을 덮는 것 또는 최소 67일 동안의 축축한 양생 기간 동안 방금 프린팅된 구조 주위에 워터 포거(water fogger)의 선행 기술 사용에 의해 선행 기술 단계들을 배제한다. 이들 및 기타 다른 제한들을 극복하는 것이 본 발명의 목적이다.
대부분의 적용 분야에서, 본 발명의 방법들 및 장치들은 콘크리트를 진동시키는 선행 기술 단계들을 배제할 수 있다.
다른 특정 실시예들에서 섬유 보강 컨테인먼트 "슬리브들"이 공기 연행 방법들 및/또는 다양한 가스(즉, 질소, 아르곤) 연행을 개선하는 것을 포함한다. 이는 본 발명의 목적이다.
"슬리브"는 최대 약 2%까지의 다양한 공기 연행 및/또는 아르곤, 질소 등(미도시)과 같은 기체의 최적화 연행 방법 및 장치들과 호환 가능하다.
참고로, 이들 HPC, 논블리딩, 저수분 시멘트 콘크리트 배합물들은 플라스틱 수축 및 균열, 특히 수축으로 인한 자기 균열에 매우 취약하다. 따라서, 사전 엔지니어링된 양생용 개구 및 통기 애퍼처 갖는 본 발명의 컨테인먼트 "슬리브"는 이들 선행 기술의 제한사항들을 축소 내지 배제하는데, 타설된 콘크리트를 젖게 하고 그늘지게 하는 선행 기술의 단계들을 최적화 및/또는 배제한다. 이는 본 발명의 목적이다.
공기 정화 콘크리트
종래 기술은 현재 스모그 흡수/공기 정화 콘크리트를 신뢰성 있고 비용 효율적인 방식으로 온사이트 타설할 수 없으므로, 본 발명은 당업계에서 필요에 따라 시공 현장에서 공기 정화 콘크리트를 슬립폼 프린팅하기 위한, 이전에 이용할 수 없었던 방법 및 장치를 제공한다.
특정 실시예에서는, 비용 효율적으로 시공/슬립폼 프린팅 벽들 또는 벽 섹션들 등이 시공 현장에서 슬립폼 프린팅(타설)될 수 있는데, 적용 분야에 의존하여 필요에 따라 조정되거나, 적합한 분자 킬레이트(molecular chelating) 특징들을 갖는 탄소 사슬 포획과 같은 구조물의 내부 공기 청정도(purity)를 제어 및 조절하도록 특별히 설계되고 안출된 시멘트질 배합물이 이용된다.
예를 들어, 가요성 보강 컨테인먼트 "슬리브들"에 포함된 외부 슬립폼 프린팅(압출) 연동되고, 캡슐화되고, 성형된 "벽돌들"을 형상화/성형하는 슬립폼 프린팅 장치는 후속 "벽돌" 계층들에 증착될 수 있으며, 하나의 슬립폼 프린팅 "벽돌"이 단일 패스 또는 다중 패스로 다른 블록의 수용 연동 "페이스" 위에 계층적으로 배치된다. 이들 온사이트 성형 및 프린팅 "벽돌들"은 동일하거나 상이한 재료(들)로 형성될 수 있다. 예를 들어, 습도 조절 시멘트질 벽돌 재료들은 제1 패스 중에 이전 "벽돌" 표면에 프린팅될 수 있고, 기억 복원 콘크리트 또는 스모그(공해) 포착 시멘트질 재료들은 계층적 연동 방식으로 제2 패스 중에 습도 조절 "벽돌" 재료 위에 배치되어 온사이트 프린팅될 수 있다.
기억 복원 콘크리트
종래 기술은 현재 기억 복원 콘크리트를 신뢰성 있고 비용 효율적인 방식으로 시공 현장에서 타설할 수 없으므로, 본 발명은 당업계에서 필요에 따라 기억 복원 콘크리트 배합물들을 온사이트에서 슬립폼 프린팅하기 위한, 이전에 이용할 수 없었던 방법 및 장치를 제공한다.
습도 조절 콘크리트
종래 시멘트 관련 기술은 현재 습도 조절 콘크리트를 신뢰성 있고 비용 효율적인 방식으로 온사이트에서 타설할 수 없으므로, 본 발명은 사전 엔지니어링된 바람직한 내부 습도 범위 내에서 자동화된 조정 및 자가 조절을 위해 당업계에서 필요에 따라 내부 습도 조절 콘크리트 배합물들을 온사이트에서 슬립폼 프린팅하기 위한, 이전에 이용할 수 없었던 방법 및 장치를 제공한다.
특정 실시예에서는, 슬립폼 프린팅 "벽돌" 벽들 또는 벽 섹션들은 사전 엔지니어링되고 바람직한 약 30% 내지 60% 사이의 습도 범위 내에서 자동화된 조정 및 자체 조절을 위해 구조물의 내부 습도 범위를 제어하고 자동화된으로 자체 조절하도록 특별히 설계되고 안출된 사전 엔지니어링된 시멘트질 배합물을 이용하여 슬립폼 프린팅될 수 있는데, 바람직하게는 45% 내지 55% 사이에서 자체 조절되며, 또는 설계 특징들 및 적용에 의존하여 필요에 따라 조정된다.
본 발명은 열 저장을 최적화하고 자체 조절 습도/균형 효과(balancing effect)를 획득하기 위한 방법 및 컴포넌트들을 포함한다.
본 발명은 필요에 따라 사전 엔지니어링된 위킹(wicking) 특징들을 갖는 다양한 시멘트질 재료들을 타설하는 것을 더 포함한다. 본 발명은 이로 제한되는 것은 아니지만, 슬립폼 프린팅 시멘트질 배합물 입자 경계, 벽 효과(wall effects), 응집(aggregation), 침투성(permeability), 다공성 저항(porosity resistance), 시어 강도(sheer strength), 내알칼리성(alkali resistance), 내산화성(oxidation resistance), 내식성(erosion resistance), 무게 또는 질량, 압축 강도(compressive strength), 장력 저항(tension resistance), 기억 복원, 연성(ductility), 동결 융해 저항(freeze thaw resistance), 내구성(durability), 응력 변위(stress displacement) 등을 최적화하는 것과 같이 온사이트 슬립폼 프린팅을 개선하는 것을 포함한다.
본 발명은 벌레 퇴치 벽들을 온사이트 슬립폼 프린팅을 더 포함한다.
몇몇 특정 실시예에서, 본 발명은 방사선에 대한 자율적 차폐를 온사이트 슬립폼 프린팅하는 것, 즉 EMP 차폐 콘크리트 및 EMF 차폐 콘크리트 배합물을 포함한다.
임시 및 비상 구조물들
본 발명의 다른 이점은 긴급 구조물들이 온사이트에서 신속하고 용이하게 시공된다는 것이며, 특히 자연 재해 및 인재로 화폐해진 영역들에 중요하다.
본 발명의 방법 및 장치들은 다양하고 내구성 있는 긴급 및 임시 구조물들을 온사이트에서 신속하고 비용 효과적으로 (1시간 내지 4시간 내에) 프린팅하는 것을 포함하되, 동시에 및/또는 순차적으로 작업하는 다수의 조정 가능하고 단순화된 경량의 아암을 임의선택적으로 갖는 기계 아암(들) 당 다수의 단순화된 슬립폼 프린터들을 통합할 수 있는데, 방마다 또는 방들에서 동시에 다수의 시공 도구들이 작동하고/하거나 모놀리식 다중 방 구조들 근처에 시공한다.
창의적인 시공 방법 및 장치는 다양한 슬립폼 프린팅 구조 구성들을 온사이트에서 시공하는 것을 가능하게 하는, 이전에는 이용 불가능했던 단순성, 속도 및 다기능성을 제공하되, 동일한 기본 시공 기법들을 이용하여 동일한 기본 컴포넌트들로부터 다양한 사이즈 및 형상으로 임시 및/또는 긴급 구조물들을 포함하는데, 일례로 영구적인 구조물들, 예를 들어 문간, 벽 등에서 임시적인 미지지 아치 및 임시적인 벽 섹션을 시공하는 것을 포함할 수 있으며, 임시 미지지 콘크리트 아치들을 최대 약 4피트까지 슬립폼 프린팅하고 임시 벽 섹션들 및 구조물들을 슬립폼 프린팅하는 것을 더 포함한다.
선택사항으로서, 벽돌들은 착탈식 임시 현장-타설 임시 구조 지지부들, 또는 다양한 구조적 컴포넌트(들)와 호환 가능한 브레이싱 또는 모조 보 지지 구조물들을 시공하는 것을 포함하는 임시 및/또는 착탈식 지지부들 위에 슬립폼 프린팅될 수 있다.
선택사항으로서, 본 발명은 구조물의 임시 부위들을, 예를 들어 영구적으로 보이는 출입구, 벽, 아치 및 부벽, 플라잉 아치(flying arch), 플라잉 부벽(flying buttress)을 시공하는 것을 포함한다.
본 발명은 임의선택적으로 토착(native; indigenous) 점토를 이용하여 집들을 3D 프린팅하는 능력을 제공함으로써 적정 주택(affordable housing)에 기여할 수 있다. 선택사항으로서 다수의 로케일(locale)에 풍부한 지역의 점토와 종종 비상 사태 또는 적정 대피소들이 필요한 지역에서 집들이 프린팅될 수 있다.
본 발명의 방법 및 장치는 선행 기술에 비해 벽돌들의 압축 강도 및 인장 강도를 더 증가시키고, 비바람에 잘 견디고 화재, 허리케인 급의 바람, 설하중(snow load), 홍수, 토네이도, 지진, 및 대기 복사와 같인 자연재해에 강한 임시 구조물들을 신속하고 비용 효과적으로 시공한다. 몇몇 슬립폼 프린팅 구조물들은 쓰나미 및 홍수에서도 최소 내지 전혀 구조적 손상 없이 침수되거나 파헤쳐 질 수 있다.
본 발명은 바람 및 모래 고정 벽들, 및 바람 및 모래의 사막화 제어를 위한 수직 녹색 벽들을 슬립폼 프린팅하는 방법 및 장치들을 포함한다.
복토건축(earth sheltering)
본 발명의 방법 및 장치는 복토된(earth bermed; sheltered) 지하 구조물(미도시)을 온사이트에서 비용 효과적으로 프린팅하는 것을 포함한다. 복토건축은 계절적 온도 극단성에 대한 신뢰 가능한 보호를 위해 에너지 효율이 우수하고 및 수명 주기 비용이 낮은 열적으로 안정화된 환경들을 제공하는데, 에너지 사용이 실질적으로 감소하거나 잠재적으로 거의 0에 가깝다.
본 발명은 다음과 같은 이점을 갖는 복토 건축된 지하 구조물들을 신속하고 용이하게 온사이트 시공하는데, 즉 종래의 시공에 적합하지 않은 구조물들을 온사이트에서 용이하게 시공하고, 보다 조용한 생활 환경을 제공하고, 어스 튜브 성능 특징들을 용이하게 통합하고 개선하되, 본 발명은 에어 형성 돔(air formed dome)(둔턱(berm) 등)과 호환 가능하다.
리트로피팅(Retrofitting) 및 리퍼비싱(Refurbishing)
본 발명의 방법 및 장치는 혁신적인 다기능성 온사이트 보강 콘크리트 시공 방법 및 장치를 포함하되, 브라운필드 프로젝트(brownfields projects)와 같이 비용 효과적이며 에너지 효율적인 리트로피팅 및 리퍼비싱을 위해 채택되며, 이로 제한되는 것은 아니지만, 수리, 리모델링과 같이 다양한 구조물들을 상당히 구조적으로 업그레이드 하고/하거나, 필요에 따라 추가적인 구조적 보강부, 절연재, 지진 및 바람 저항력 등을 제공하여 지속 가능성에 추가한다.
이 방법 및 장치는 이전에는 이용할 수 없었던 온사이트 내진 재활 기법(seismic rehabilitation technique)을 푸팅, 벽, 슬래브(slab)-온 그레이드 또는 서브그레이드(노반), 폼, 보강, 배치, 압밀(consolidation), 및 마감(finishing)과 같은 보강 콘크리트 부재들의 재활에 의해 제공하되, 본원에 개시된 바와 같이 온사이트 양생 특징들 및 속도들이 개선된다.
구조물들의 건축 방법들은 원 구조물에 대한 방해를 최소화하면서 용이하게 확장(추가)된다.
특수 구조물들
본 발명은 클래딩을 갖는 요새화 구조물(fortified structure)을 포함하는 다양한 특수 콘크리트 구조물들을 신속하고 비용 효과적으로 시공한다.
특정 실시예에서, 본 발명의 방법 및 장치들은 예를 들어 달 위에 있는 외계 구조물들을 슬립폼 프린팅하는 것과 같이 원거리 위치들에서의 온사이트 시공에 적합하다.
특정 실시예에서, 본 발명의 방법 및 장치는 수중 보강 콘크리트 시공에 적합하다.
다른 특정 실시예들은 종래의 보강 콘크리트 구조들에 비해, 구조적 응력 작용으로 인한 창의적인 구조물의 붕괴 또는 파열 시에, 보강 외부 컨테인먼트 슬리브(들) 및/또는 내부 보강 메쉬가 상이한 사이즈와 타입의 보강 루프/코일과 함께 특히 파쇄 효과들로부터 수량 및 심각성을 감소시키도록 창의적인 방법 및 장치들을 포함한다. 이는 본 발명의 목적이다.
선택사항으로서 또는 임의선택적으로, 본 발명은 탄소 섬유 컨테인먼트 슬리브들 및 추진 침투(projectile penetration)에 저항하는 내부 보강부를 채택할 수 있다.
본 발명은 벙커, 사일로, 및 재해 대피소뿐만 아니라 독성 물질들의 장기간 캡슐화를 위한 구조물들의 비용 효과적 시공을 포함하는 다양한 다른 요새화 구조물들을 신속하고 비용 효과적으로 시공하는 것을 포함한다.
본 발명의 방법 및 장치들을 이용하여 시공된 현저한 s파 상쇄 특징을 구비한 보강 "링"/"코일" 시스템을 갖는 상기 시너지 효과가 있는 보강 컨테인먼트 슬리브들을 채택하는 이러한 혁신적으로 보강 구조물들은 필요하거나 요구되는 경우 가장 엄격한 코드 요건들보다 3배 더 높은 내진력(지진 저항성)을 견딜 수 있다. 이로 제한되는 것은 아니지만, 유정(wellhead), 기반시설(infrastructure), 경기장(stadium)과 같은 추가적인 예시들로서, 상위 등급 및 하위 등급 시설들 및 기타 다른 보강 구조물들의 보호를 위해 다양한 폭발 및 지상 가속(지진) 완화 방안들을 제공할 수 있다. 기억 복원 금속들이 바람직하다.
본 발명에 포함되는 추가적인 예들은 도 42, 도 43, 및 도 44의 예시에서와 같이 이로 제한되는 것은 아니지만 현장-프린팅 현장-방치 기억 복원 보강과 같은 외장(armoring) 및 보강 콘크리트 충돌(지진) 상쇄 특성들을 더 포함하여 다양한 건물, 경기장, 다리, 및 그 밖의 기반시설의 보호에 대한 개선이 오일과 물의 파이프라인, 물, 와인, 및 기름 탱크를 보호하는데, 나아가 지진 위험이 있는 주택, 벙커, 우물, 암거, 사일로를 제공하고 보호하며, 움푹 파여서 나중에 재사용될 수 있는 극한의 물 및 홍수 저항성을 더 제공한다.
와이어 및/또는 케이블 "코일" "링"과 같은 중첩 연속 비접촉 보강 기억 복원은 본 원에 개시된 바와 같이 새롭고 매우 복잡한 방식으로 발생하는 S파 충격력 감쇠 특징들을 상당히 개선할 수 있으며, 다수의 가능한 기억 복원 "코일" "링" 케이블 구성들 중 4개를 묘사하는 도 44a, 도 44b, 도 44c, 및 도 44d, 그리고 다수의 가능한 코일형 기억 복원 와이어 구성들 중 2개를 묘사하는 도 44e 및 도 44f를 참조한다.
도 43a 및 도 43b는 연속 중첩 비접촉 보강 기억 복원 와이어 및/또는 케이블 "코일"을 예시한다. 구조적 보강 본드는 본원에 개시된 바와 같은 다양한 시멘트질 재료 내에 위치되고 매입/성형되는 상기 연속 비접촉 보강 기억 복원 "코일" "링"을 중첩시킴으로써 구성될 수 있는데, 필요에 따라 내진 장치 또는 컴포넌트들을 제공한다(도 42, 도 43, 및 도 44 참조).
부가적으로, 본원에 개시된 바와 같이 (다양한 호환 가능한 시멘트질 재료들에 매입될) 보강 모듈들과 같은 본 발명의 다양한 구성 어레이에서 다기능성 내진 구조 보강 특징들을 갖는다. 예를 들어, 비접촉 중첩을 갖는 입방형 기하학 형태들은 적절한 드래프트 각도(draft angle)에 의해 달성될 수 있는데, 이는 입방형 및/또는 곡선형 보강 내진 기억 복원 "벽돌" 벽 시스템 또는 유닛들(미도시)을 서로 연동시키고 겹쳐 쌓는다. 이들 비접촉 보강 기억 복원 유닛들 "큐브들"은 예시된 것보다 더 조밀하게 중첩될 수 있으며(도 42, 도 43a, 및 도 43b 참조), 이로써 이로 제한되는 것은 아니지만 고성능 내진 S파 보호 구조물들과 같이 필요하거나 요구되는 대로 초조밀 보강 내진 기억 복원 S파 주파수 포착 및 무효화하는 특징들을 획득할 수 있다. 이들은 콘크리트 시공 기술분야에 이전에는 알려지지 않았던 다양한 보강 기억 복원 재료들 및 감쇠 치수들을 위한 기본 빌딩 블록으로서, 이로 제한되는 것은 아니지만 필요에 따라 다양한 보강 기억 복원 "코일," "링," "네트," "직조물" 및 기타 다른 보강 기억 복원 구성들이 있다.
가장 바람직하게는, 본원에 기술되고 개시된 바와 같이 니티놀 보강 와이어 및/또는 케이블 및 그 변형물 등의 합금으로 구성되는데, 예를 들어 창의적인 내진 연속 보강 외부 컨테인먼트 슬리브들과 통합되며, 바람직하게는 특정 적용 예에 의존하여 필요에 따라 호환 가능 시멘트질 배합물 또는 다른 본딩 복합체 또는 기타 다른 재료들을 이용하여 매입된다.
몇몇 특정 실시예들은 창의적인 기억 복원 내진 보강 장치들이 보다 적은 복합체를 보강하기 위해 온사이트에서 함께 정확하게 배치, 고정, 및 슬립폼 프린팅될 수 있다. 하나의 기억 복원 보강 모듈들(큐브들)을 포함하는 "코일" 표면들은 사전 엔지니어링되고 제조될 수 있으며, 이로 제한되는 것은 아니지만 필요에 따라 연속 바, 로드, 케이블, 와이어, 또는 필라멘트(들)일 수 있다(도 44 참조). 선택사항으로서, 인접한, 바람직하게는 중첩된 연속적인 비접촉 기억 복원 "코일" "링"을 교차점들에 배치하기 위한 직교 접합부에서 꼬인 연속적인 케이블 및/또는 와이어 "코일"을 가지며, 필요에 따라 상이한 적용 분야를 위해 달라질 수 있다. 특정 실시예는 중첩되고 연속적인 비접촉 기억 복원 "코일" "링"을 갖는 기억 복원 내진 보강 프린팅 부재들의 종단(단부들)이 그들의 "코일"을 연장시킬 수 있고, 바람직하게는 필요에 따라 단부들을 이들이 갈고리형 및/또는 코일형 단부들(미도시)을 갖는 것을 포함한다.
다른 특정 실시예들은 경제적 이점들을 갖는 것을 포함한다. 더 작은 내진 기억 복원 보강부는 터미널 앵커링(terminal anchoring)을 위해 사용될 수 있으며, 필요에 따라 각각의 기억 복원 보강 "벽돌" 유닛(들) 내에 포함된다. 특정 실시예는 필요에 따라 컴퓨터 다양한 내진 기억 복원 특징들의 컴퓨터 제어 휨 및 비틀림을 위한 방법 양태를 포함한다.
바람직하게는, 여기에 개시된 바와 같은 구성들은 필요에 따라 다양한 내진 기억 복원 보강물의 제조 용이성을 위한 정확한 입방 스케일 조정을 허용하는데, 바람직하게는 다양한 보호 내진 구성들 내에 프린팅(타설)된 중첩 비접촉 기억 복원 "코일" "링"을 갖는다.
도 42는 필요에 따라 스케일 조정되는 다양한 기하학적 케이지(cage)들(모든 면들)을 갖는 중첩 연속 비접촉 "코일" "루프" "링" 기억 복원 보강을 갖는 예시적 목적을 위해 과장된 다수의 가능한 내진 구성들 중 하나를 예시한다. 내진 프린팅된 "벽돌" 구조 에지들을 따라 감손된 기억 복원 "코일" "링" 밀도들. 선택사항으로서, 상기 내진 감쇠 보상 특징들은 바람직하게는 표면 강도로 또는 그 근처에서 벽돌의 에지 구조 보강을 증가시키기 위해 설계 및 제조될 수 있다. 도 42는 슬립폼 프린팅된 "벽돌"의 표면들 또는 그 근처에 배치된 더 작은 기억 복원 보강 "코일" "링"을 가지고 임의선택적으로 통합될 수 있는 감손된 내진 링 밀도를 예시한다. 추가 예시로서, 바람직하게 보강 큐브들은 긴 사슬에서와 같이 "링"의 형태이다. 기억 복원 내진 보강 구조물들은 내구성이 극히 높고 강도가 높은 재료들을 이용하여 시공되는 것이 바람직하며, 여기에 개시된 바와 같이 또는 필요에 따라 니티놀 합금 또는 다양한 기억 복원 합금으로 구성되는 것이 바람직하다.
추가 예시로서, 일련의 중첩 증강 연속 비접촉 케이블 및/또는 와이어 "코일" 또는 "링"이 바람직한데(도 42 참조), 예를 들어 중첩 연속 비접촉 와이어 및/또는 케이블 "코일" "링"의 외부 부위를 일주하는데, 각 "코일" "링"의 내부 원주가 3차원 발생된 S파 충격 주파수 감쇠 특징들을 갖는 더 적은 내진 보강부를 요구한다는 점에서 이전에는 이용 불가능했던 내진 이점을 갖고, 다른 이전에 이용 불가능했던 이러한 내부 공극 또는 구역의 압축 기능(들)을 포함하는 보호 및 안전 특징들을 갖는다. 그러므로, 기억 복원 내진 보강부(들)는 가장 효율적인 장소인 프린팅된 "벽돌" 표면의 내측 에지에 중심을 두는 것이 바람직하다.
여러 예시 실시예들에서, 본 발명은 기억 복원 보강 3차원 중첩 연속 비접촉 "코일" "루프들 "큐브들" 또는 "링"의 혁신적인 내진 이점을 갖는 방법 및 장치들을 포함하는데, 압축 공간 시의 이점들을 갖는 기억 복원 높은 인장력을 레버리지(leverage)한다.
선택사항으로서, 소형 케이블 및/또는 와이어 연속 중첩 비접촉 보장 기억 복원 "코일" "링"의 추가적인 적용은 직각 위치하는 것이 바람직하며, 필요에 따라 공유 셀 "구역들"을 더 보강하고 동시에 감쇠하도록 배치되는 것이 유리할 수 있다. 이들 소형 중첩 연속 내진 비접촉(비주파수 전달) 와이어 및/또는 케이블 "코일" "링"(미도시)은 내진 "구역"에서 충분히 우세한 것이 바람직하며 이로써 전단(shearing) 및 기타 다른 복잡한 내진성을 충격 주파수 생성 힘들로부터 충분히 저항하도록 돕는다.
그러므로 매우 복잡한 S파 충격력의 감쇠가 클수록 보강 부재 또는 부재들에 따르는 단일 지점에서의 복합 응력을 제공하지 않는 창의적인 이점을 가질 것이다.
본원에는 기억 복원 보강부(들)가 예시되어 있는데(도 42 참조), 특정 적용 예들을 위해 요구되는 바와 같이 기억 복원 합금 선택(들)을 위한 다수의 가능한 보강부(들) 기하 구조들 중 하나를 비교하며, 당업계에서 필요에 따라 실시간으로 튜닝 가능 동적 응답 특징들을 갖는다.
특정 실시예는 특정 상기 기억 복원 보강부(들)(환형 보강 장치)를 포함하며, 컴포넌트 사양들은 특정 내진 적용에 의존하여 필요에 따라 달라질 수 있다. 몇몇 특정 보강 적용 예에서, 본 발명의 보강 및 내진 시스템들은 "모놀리식" 구조물들 근처에서 내진성 내에 적합할 수 있다.
본원에 개시된 임의의 타입의 내진 중첩 연속 비접촉 기억 복원 보강 와이어 및/또는 케이블 "코일" "링"이 필요에 따라 사용될 수 있다는 것은 본 발명의 범위 내에 있는 것으로 고려 및 의도된다. 또한, 본원에 개시된 바와 같이, 임의의 타입의 기억 복원 내진 보강부가 다양한 직조물, 메쉬, 또는 네트를 갖는 외부 컨테인먼트 슬리브와 시너지 조합으로 포함되는 것이 바람직하다.
본원에 개시된 바와 같이 직조물, 메쉬, 또는 네트 보강부와 조합하여 채택되는 것이 바람직한 이러한 상기 보강 내진 중첩 연속 비접촉 기억 복원 "코일" "루프" 링들 보강부들은 복원에 개시된 바와 같은 보강 요소들 사이의 연속 고정 링크 연결을 임의선택적으로 포함할 수 있으며, 엣지 내부의 연동 중인 벽돌에 인접 내지 근접하여 배치되는 추가적인 보강 섹션(들) 및/또는 벽돌 계층(들)을 제공한다. 중첩 연속 비접촉 보강 기억 복원 와이어 및/또는 케이블 "코일" 또는 "링"은 일련의 "링" 또는 "코일"일 수 있으며, 일련의 내진 보강 중첩 연속 비접촉 기억 복원 "코일" "링"은 필요에 따라 내진 비접촉 중첩 행들에 배치될 수 있다.
기억 복원 보강 "링" "코일"과 외부 보강 "벽돌" 장치의 통합은 내진 프린팅 구조물을 형성하기 위해 결합될 수 있다. 대안으로, 중첩 보강 연속 비접촉 기억 복원 "코일들," "루프들," 또는 "링"의 어느 한 쪽에 사용되는 시멘트질 필러 또는 본딩 재료(들)의 양에 대해 조정할 수 있는데, 시멘트질 충진 계층의 중간 부위에 가까워지거나 멀어질 수 있다. 직조물, 메쉬, 또는 네트 보강 재료들 또한 중첩 기억 복원 연속 비접촉 "코일들," "루프들," 또는 "링"을 대신하거나 이와 함께 사용될 수 있으며, 이로 제한되는 것은 아니지만, 도 42 및 도 43에 도시된 패턴들 및 배열들을 포함한다. 본원에 포함되는 중첩 연속 비접촉 기억 복원 "코일들," "루프들," 및 "링"을 형성하는데 사용되는 임의선택적 보강 재료들은 이로 제한되는 것은 아니지만, 금속, 강철, 마이크로 튜브, 현무암, 탄소강, 강 합금, 스테인리스 강, 케블라(Kevlar®), 폴리프로필렌, 니티놀, 또는 그래핀(graphene)을 포함한다. 현무암 및 니티놀 합금들이 가장 바람직하다. 현무암 및 니티놀 합금 와이어 및 테이블은 중공 또는 중실(solid) 코어일 수 있으며, 일반적으로 중공 코어가 바람직하다.
내진 보강 기억 복원 와이어 및/또는 케이블 "코일" "루프" "링"은 또한 선택사항으로서 또는 대안으로서 "결합 해제" "링" 구성들을 포함할 수 있다. 중첩 보강 연속 내진 비접촉 기억 복원 "코일" "링" 장치는 궁극적인 내진 충격 강도를 경제적으로 개선한 훨씬 더 넓은 범위의 시멘트질 배합물들을 채택할 수 있으며, 바람직하게는 이들 시멘트질 배합물에 특별히 맞춤화되어 조정되되, 이전에 이용 불가능한 내진 방법 및 장치 및 재료들로부터 제공되는 창의적인 시너지를 가능하게 하는 내진 프린팅 구조물 전체에 대해 내진 충격 감쇠 제어 특징들이 향상된다.
이 혁신적인 내진 보강 기억 복원 장치 및 시스템은 내진 기억 복원 보강부(들) 표면(들) 전체에 대해 또는 프린팅 벽돌(들)의 표면 근처에서 인장 범위 및 강도의 확장을 생성 및 획득한다. 이는 본 발명의 목적이다.
선행 기술에 비해 현저한 이점들은 갖는다는 것은 1) 환형 기억 복원 보강부의 배치 용이성, 2) 양생 국면 중에 미세 수척의 감소를 포함하여 더 적은 골재 또는 본딩 플라스틱 또는 수지, 3) 제한 없는 곡선의 구조적 형상 및 사이즈, 4) 가볍고 강하게 프린팅된 벽돌 배치 실용성; 5) 더 넓은 범위의 프린팅 벽돌 두께; 6) 온사이트 및 오프사이트 연속 단일 패스 및/또는 다중 패스 프린팅 단계(들)에서 결합 근사 모놀리식 보강 내진 프린팅 구조물들 및 마감 공정들; 7) 선행 기술에 비해 직면 충격들부터의 임계 S파 주파수 범위를 다루고 축소함; 8) 더 가벼운 무게 대 강도 비; 및 9) 기억 복원 마이크로 섬유들 및 연속 중첩 비접촉 와이어 및/또는 케이블 "코일" "링"을 구비한 온사이트 슬립폼 프린팅의 용이성이다.
"코일" "링" 내진 보강부와 바람직하게 결합된 "메쉬" "네트" 구성들의 이점은 1) 중첩 연속 비접촉 기억 복원 "코일" "링" 보강 표면들을 캡슐화하는 필러 또는 본딩 수지(시멘트)를 통한 보강 기억 복원 캡슐화 용이성을 포함한다. 반대로, 일반적으로 중첩 메쉬들을 통해 플라스틱 및 수지를 더 포함하는 시멘트질 배합물들의 침투가 더 어렵다. 2) 내진 "메쉬"와 "네트"는 제조에 더 많은 산업적 노력(시간)을 요한다. 중첩 연속 비접촉 와이어/케이블 내진 "코일" 구성들은 비용 효과적으로 대량 생산될 수 있으며, 선택사항으로서 또는 임의선택적으로 인접한 플랫 와이어 및/또는 케이블 코일 나선형일 수 있다. 3) 제한적으로 사이즈가 정해진 메쉬 제품들보다 운반 및 취급이 간단하다. 4) 종래 기술에 비해 이전에는 사용할 수 없었던 S파 주파수 제어 및 상쇄 특징들을 갖는 직면 충격들로부터 특정 S파 주파수 범위를 감소 및 상쇄한다.
다른 특정 실시예들은 상이한 치수 및 원리로 작동하는 방법들 및 장치들을 포함한다. 다른 실시예에서, 본 발명은 보강 내진 기억 복원 비접촉 이격 중첩 연속 와이어 및/또는 케이블 "코일" "루프" "링" 장치들의 다양한 외경(OD) 사이즈를 포함한다(도 42 참조). 조밀 보강 기억 복원 중첩 연속 비접촉 "코일" 커버리지(또는 단위 면적당 하나 이상의 코일)는 필요에 따라 더 두껍거나 더 얇은 게이지들을 갖는 보강 내진 기억 복원 보강 "코일"을 요구할 수 있다.
플라스틱(들), 탄소 섬유, 유리 섬유 또는 다른 높은 인장 강도 재료와 같은 내진 보강 재료들의 사용은 본 발명에 의해 포함되는데, 다양한 내진 구조물들을 보강하는데 적합한 다른 복합 재료들을 포함한다.
예시적인 실시예는 창의적인 내진 방법들 및 장치들은 다음을 포함하는데, 높은 인장 기억 복원 중첩 연속 비접촉 "코일" "링" 보강부들은 저비용 압축 시멘트질 "필러" 재료(들), 예들 들어 플라스틱 및/또는 수지와 같은 첨가제와 결합될 수 있으며, 일례로서 보강 기억 복원 중첩 비접촉 "코일" "링"은 선행 기술의 인장 연속체에 의하는 대신에 압축 링크 연결에 의해 "연쇄"될 수 있다. 그러므로, 새로운 내진 장치 및 기억 복원 "압축 운반 및 연쇄"를 보강하는 방법들이 본원의 개시에 포함되며 더 적은 무게/질량을 갖는 추가적인 이점을 갖는다.
비한정적 예시로서, 보강 중첩 연속 비접촉 기억 복원 와이어 및/또는 케이블 "코일" "루프" "링"은 필요에 따라 "코일" "루프" "링"마다 1개 내지 10개 사이의 중첩 범위에 있는 중첩들을 갖도록 구성될 수 있으며(도 42 참조), 2개 또는 3개의 중첩 연속 비접촉 "코일" "링"이 가장 바람직하며, 필요에 따라 넓은 범위의 와이어 및/또는 케이블 직경들(게이지들)을 더 포함한다. 선행 기술은 (리코일링 패턴을 채택하지 않는) 내진 기억 복원 보강 구성들 또는 다른 효율적인 튜닝 가능 내진 감쇠 기하학 패턴들을 채택하지 않으며, 특히 당업계에서 필요에 따라 S파 주파수 포착 및 상쇄 특징들을 갖는다.
다른 예시적인 실시예들은 선행 기술의 단순한 장력 전달 특징들과 비교할 때 중첩 내진 연속 비접촉 "코일" "루프" "고리"는 이전에 사용 불가능하거나 또는 당업계에 알려지지 않은 직면 S파(지진) 충격 감쇠 전달로부터 더 높은 백분율의 압축 특징들을 제공하는 내진 특징들을 제공하는 것을 포함한다.
또한, 종래 기술이 이를 고려하지 않거나 무시하기 때문에, 이들 및 다른 매우 복잡한 충돌(붕괴) 지진 발생 주파수 생성 충격파 및 다른 직면 충격력 또는 파형 "주파수들"은 이전에 이용할 수 없었던 직면 충격으로부터의 지진 안전성 보호를 제공하고, 본원에 개시된 바와 같이 이전에 이용할 수 없었던 지진 포착 및 감쇄 특징들을 갖는 넓은 범위의 직면 지진 충격(들)으로부터의 보호를 제공하기 위해 토착되고 동시에 감쇠 및 댐프닝(dampened)될 필요가 있다.
직면 지진 충격(들)의 진폭과 크기는 프린팅된 구조물들에 대한 자신의 영향으로 인해 상대적으로 중대하며, 선행 기술의 기존 기구들은 돌발 지진 영향들의 만족스럽거나 현저한 축소 특징들을 제공하지 못한다. 직면 충격력의 방향은 구조물의 직면 충격들의 종축과 일반적으로 일치한다. 이들 및 다른 이유로, 지진 안정성의 설계 및 동작의 개선사항들이 당업계에서 바람직하다.
본원에서 취해진 본 발명의 혁신적인 접근법들은 직면 지진 에너지로부터의 더 효과적인 보강 기억 복원 지진 상쇄 시스템을 만들며, 특히 가능한 많은 직면 지진 벡터 힘들, 직면 충격 에너지 및 발생 주파수 힘들을 종래의 선행 기술 모델로부터 벗어남으로써 재활용(및 복원)한다 또한, 본 발명은 종래의 지진 안전 시스템과 관련된 제한들을 다루는데, 본원에 개시된 바와 같이 보다 넓은 범위의 직면 충격(들)을 무효화하기 위한 안전 방법들 및 장치들이 개선되어 있다. 본 발명의 일 양태는 일반적으로 매우 복잡한 직면 충격의 진폭 및/또는 결과를 축소하고 상쇄시키는 것이다. 이는 다수의 새로운 안전 디자인 가능성 및 안전 개선을 초래한다.
본 발명의 기본 원리 중 하나인 지진 안전성은 직면 충격 소스 또는 소스들의 종축의 외부 방향으로의 직면 S파 주파수 충격 벡터 발생 힘들의 전달이다.
이들 매우 복잡한 직면 S파 힘들을 포착하고 전달하는 기구(들)는 기억 복원 보강 지진 안정 "코일" "링"의 종축을 따라 바람직하게 구성되거나 정확하게 배향(배치)되는데, 바람직하게는 프린팅된 "메쉬" 또는 "네팅" 등과 결합되어 매우 복잡한 S파 주파수 충동들, 구체적으로는 당업계에 필요에 따라 파동렬(train waves)을 생산하는 S파 주파수 충돌들(붕괴)을 효과적으로 감쇠 또는 무효화한다. 이는 본 발명의 목적이다.
특정 실시예는 본원에 언급된 바와 같은 기억 복원 보강 장치가 외부 보장 컨테인먼트 슬리브 내에서 보강부(들)가 배치되고 포함될 곳에 유용하다는 것을 포함한다. 예를 들어, 특정 시멘트들 또는 본딩 수지들이 있다. 또한, 기억 복원 보강부(들)이 원하는 양의 인장 범위(들)를 갖도록 니티놀 함유 재료(nitinol ratios material)(들)의 바람직한 합금이 선택될 수 있는데, 충분한 S파 주파수 포착 및 상쇄 특징들을 가지며, 당업계에서 요구되는 탄성, 직면 에너지 흡수, 상쇄, 및 소실을 더 포함한다.
다른 특정 실시예들은 니티놀 합금 재료(들) 및 방법들 및 장치들을 갖는 것이 바람직한 기억 복원 보강 장치를 포함하며, 합성 및/또는 플라스틱 재료들로 이들의 외부 표현들에 코팅될 수 있으며, 다양한 라미네이트(들) 또는 시트(들) 또는 임의의 구성들에서 니티놀 실들을 직조함으로써 임의선택적으로 시공되되, 바람직하게는 약 180,000PSI 내지 200,000PSI의 소정의 인장 강도를 갖는 니티놀 실들을 가지며, 이들 실의 2개 이상의 계층은 이로 제한되는 것은 아니지만 보강 연속 비접촉 내진 환형 "코일" "루프" "링"에 중첩함으로써 결합되거나, 기본 배합물의 필러들보다 유사하거나 더 큰 인장 범위 또는 강도를 갖는다.
프린팅된 벽돌(들)은 주문 골재, 혼화제, 수지 또는 플라스틱 배합물을 갖는 다양한 시멘트질 배합물들로 사전 엔지니어링된 동일하거나 상이한 기억 복원 S파 주파수 포착 및 상쇄 구성들 및 재료들의 다수의 계층을 통합하여 필요에 따라 예측 가능한 S파를 포착 및 상쇄 특징들을 획득할 수 있다.
본원에 개시된 예시적인 실시예들 중 일부에서 설명되는 바와 같이, 직면 힘들, 특히 지진, 폭발, 풍력, 설하중 등으로부터 마주하는 것과 같은 S파 힘들의 포착 및 전달은 매우 복잡한 직면 충격 힘들, 특히 S파를 반향(반사)시켜서 분산, 소산, 및 상쇄하는 보강 "링" "코일" 상쇄 장치에 의해 포착되는데, 충격 특징들을 반향시키는 것을 포함하여 상기 구조물들의 충격 모멘트(impact moment)를 축소시킨다.
본 발명은 이전에 이용할 수 없었던 이러한 직면 파동들(충격력)의 포착 및 가이드를 제공하고, 보강된 "벽돌"의 종축의 방향으로 감쇠 파의 형태로 이들 힘을 지향시킨다. 본원에서, "충격 장치" 또는 "충격 제어 장치"라는 용어의 사용은 단일 또는 다수의 부분 또는 집합체 중 어느 하나를 지칭할 수 있다. 본 발명의 충격 제어 장치의 컴포넌트 집합체들은 추가 기능들을 임의선택적으로 서비스 제공할 수 있으며, 예를 들어 다양한 구조물들 및 본 발명에 장착된 포상 설치(emplacement)를 위한 이들의 컴포넌트에 대한 또는 이들을 위한 보강 및 외장 보호를 제공할 수 있으며, 사전 엔지니어링된 프린팅 외장 도금(armor plating)을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 양태는 충격 상쇄 컴포넌트들 또는 장치는 적용 예에 따라, 일례로서, 소산하고/하거나 뒤따르게 하도록 운동(들)에 대한 힘 및 파동 "가이드"로서 창의적인 돌발 충격 흡수 및 가이딩 제어 시스템의 사용인데, 일례로서, 보강된 프린팅 벽돌의 종축에 따른 방향으로 이러한 돌발 힘들을 재지향하며, 이로써 본원에 설명된 돌발 충격력들 및 다른 유해한 효과들을 전달한다.
본 발명은 또한 이로 제한되는 것은 아니지만, 냉각 타워, 얼음 저장고(ice house), 풍동(wind tunnel), 빙탑(ice tower), 윈드캣쳐(windcatcher)(카나트(qanat)), 모래 고정 벽 등과 같이 온사이트에서 신속하고 정확하게 시공된 다양한 특수 보강 콘크리트 구조물들을 프린팅할 수 있다.
콘크리트 테스팅
이 신기술은 이전에 사용할 수 없었던 사전 엔지니어링된 시멘트질의 외부 보강 컨테인먼트 "슬리브들"을 통합하는데, 바람직하게는 사전 엔지니어링된 통기 애퍼처를 가지고 있어서 테스트 견본(test specimen)들이 컨테인먼트 슬리브에서 최적으로 프린팅되고 온사이트에서 바람직하게 양생되는 것을 보장한다(바람직하게 튜브형 슬리브 내의 배합물을 프린팅함). 이들 혁신은 이들의 시공 방법들 및 도구들을 실제 현장 시공의 현실에 더 잘 적용한다. 일례로서, 낮은 콘크리트 강도 시험 결과들은 주로 더운 날씨에서의 타설에 기인하며, 종종 배합물 테스트 견본들의 초기 양생 레이트 및 불량한 배합물 양생 보호에 의해 초래된다.
본원에 개시된 바와 같이, 다목적 기계 및/또는 로봇식 시스템들을 구비한 본 발명의 슬립폼 프린팅 조립체들의 일부 실시예들을 설명했고, 본 원에 개시된 본 발명의 보강 콘크리트 시공 프린팅을 자동화된화하고/하거나 반자동화된화함에도 불구하고, 이들 실시예에서의 함축적 개념들이 또한 다른 실시예들에 사용될 수 있다는 점이 이해되어야 한다. 요컨대, 이러한 적용의 보호는 청구항들에 의해 엄격히 제한된다.
열거된 실시예들, 도면들 또는 예시들의 범위에서 본 발명(들)에서 이전에 언급된 바와 같이, 오히려 당업자는 본 발명의 범위 내에 완전히 포함되는 본원에 구체적으로 개시되지 않은 다수의 실시예를 설계/제조하고 사용하기 위해 상기 원리 및 예시를 채택할 수 있다.
논의되었던 컴포넌트, 단계, 특색, 목적, 혜택, 및 이점은 단지 예시일 뿐이다. 이들 중 어느 것도 이들과 관련된 어떠한 논의도 임의의 방식으로 보호 범위를 제한하려 하는 것은 아니다. 더 적은, 추가 및/또는 상이한 컴포넌트, 단계, 특색, 목적, 혜택 및 이점을 갖는 실시예들을 포함하여 다수의 다른 실시예 또한 고려된다. 컴포넌트 및 단계 또한 상이하게 배열 및 정렬될 수 있다.
이들 청구항에서, 단수의 구성요소에 대한 언급은 특별히 언급되지 않는 한 "하나 및 하나만"을 의미하는 것이 아니라 "하나 또는 그 이상"을 의미한다. 당해 기술 분야의 당업자에게 공지되거나 추후 공지될 본 개시물 전반에 걸쳐 설명된 다양한 실시예들의 구성 요소에 대한 모든 구조적 및 기능적 등가물은 본원에 참조로서 명시적으로 통합되며, 청구항들에 포함되는 것으로 의도된다. 더욱이, 본원에 개시된 어떠한 것도 이러한 개시가 청구항들에서 명시적으로 언급되었는지와 무관하게 대중에게 전념하려는 의도는 없다.

Claims (20)

  1. 전체 건축 스케일의 자동화된 3차원 슬립폼 성형 장치로서,
    수직으로 적하 가능한 모듈형 자동화된 시공 시스템, 운반 및 작동 트레일러 플랫폼, 및 온사이트 슬립폼 프린팅 보강 콘크리트 시공 시스템을 포함하며, 상기 장치는,
    제1 상부 플랫폼 및 프레임, 및 상기 제1 상부 플랫폼에 부착되어 상기 제1 상부 플랫폼으로부터 하류로 돌출하는 후방 인터페이스 측면을 포함하고, 스페어 휠 및 타이어 조립체를 수용하도록 적응되는 상기 제1 상부 프레임 아래의 리세스를 갖는, 전방 지지 프레임;
    상기 전방 지지 프레임에 연결되어 이로부터 연장되는 트레일러 넥;
    상기 제1 상부 플랫폼의 실질 부위에 부착되어 상기 제1 상부 플랫폼의 실질 부위를 커버하는 제1 평면 데크 플레이트;
    레이저, 음향, 기포, 레벨 지시 시스템을 갖는 장착 작동 페데스탈 조립체 장치;
    상기 후방 인터페이스 측면에 근접하게 부착되는 한 쌍의 조정 가능한 캐스터 휠;
    제2 상부 플랫폼 및 프레임, 및 상기 제2 상부 플랫폼 및 프레임에 부착되어 상기 제2 상부 플랫폼 및 프레임으로부터 하류로 돌출하는 전방 인터페이스 측면을 갖는, 후방 지지 프레임;
    상기 제2 상부 플랫폼의 실질 부위에 부착되어 상기 제2 상부 플랫폼의 실질 부위를 커버하는 제2 평면 데크 플레이트;
    상기 전방 인터페이스 측면에 부착된 제3 조정 가능한 캐스터 휠; 및
    상기 후방 프레임 인터페이스 측면 및 전방 인터페이스 측면을 상호 연결하는 적어도 하나의 힌지를 포함하고,
    상기 자동화된 시공 시스템 운반 및 작동 플랫폼은 상기 후방 및 전방 프레임 인터페이스가 서로 인접하게 위치되는 전개 모드로 구성되도록 적응됨으로써, 상기 전방 및 후방 지지 프레임은, 한정된 공간에서의 추가적인 운반 및 360도 회전 작동(현장에서)을 갖는 완전 자동화된 건설 슬립폼 성형 및 프린팅 시스템 온사이트 리프팅 및 위치 설정 장치를 지지하고 작동시키기 위한 대체로 배향된 공통 평상형 작동 플랫폼을 형성하는,
    전체 건축 스케일의 자동화된 3차원 슬립폼 성형 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 장치는 현장 타설되는 보강 콘크리트를 타설하기 위한 외부 섬유 보강 컨테인먼트 튜브를 제공하는, 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 장치는 온사이트 천공된 구멍에 삽입되어 합치된 후에 양생 가능한 콘크리트로 충진되도록 적응될 수 있는, 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 외부 섬유 보강 컨테인먼트 튜브는 위치 변형 가능한 온사이트 직조된 재료로 형성된 본체 부분을 포함하는, 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 장치는 대체 가능한 형틀 또는 다이를 더 포함하고 보강 콘크리트 지붕을 프린팅할 수 있는, 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 장치는 크기 조정 가능하고 대체 가능한 형틀을 더 포함하는, 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 장치는 현장에서 위치되어 프린팅될 프린팅 압출된 다이 또는 성형된 벽돌의 소스를 패스스루 펌핑할 수 있는 연동 벽돌 다이 또는 성형 위치 설정 및 적재 장치를 더 포함하는, 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 장치는 로봇 아암이 범용 장착 부착 결합된 적어도 2개의 지반 맞물림 및 지지 작동 베이스를 더 포함하는, 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 장치 제어기는 제어 데이터에 기초하여 상기 다목적 기계식 모듈형 아암의 위치를 제어할 수 있는, 장치.
  10. 복수의 가요성으로부터 슬립폼 시공된 내부 형틀 위치 벽돌로의 전체 건축 스케일의 연동 보강 콘크리트 구조물의 현장 프린팅 건설을 위한 전체 건축 스케일의 자동화된 대체 가능한 슬립폼 다이 성형, 외부 섬유 보강, 현장 방치, 현장 프린팅, 패스스루, 계층별 벽돌 배치 및 프린팅 장치로서,
    키홈 연동 벽돌 배치 및 계층별 프린팅 다목적 자동화된 시스템을 갖는 외부 섬유 보강, 현장 방치, 현장 프린팅 슬립폼으로서, 상기 다목적 자동화된 시스템에는 일 단부에서 이동 가능한 위치 설정 및 지지 구조물에 결합된 지지 및 작동 베이스가 제공되며, 대체 가능한 다이 또는 형틀 슬립폼 압출된 프린팅 연동 벽돌 계층별 타설 시스템이 상기 이동 가능한 작동 및 지지 페데스탈 구조물의 대향 단부에 착탈식으로 결합되고, 상기 현장 프린팅 슬립폼은 프린팅 노즐을 가지며, 상기 프린팅 노즐은, 성형 압출된 연동 계층별 타설 슬립폼 프린팅된 벽돌을 위치시키고 프린팅하도록 작동 가능한 적어도 하나의 대체 가능한 슬립 포밍 다이 또는 형틀 자동화된 조작기를 포함하는, 외부 섬유 보강, 현장 방치, 현장 프린팅 슬립폼;
    상기 패스스루 전체 건축 스케일의 슬립폼 대체 가능한 다이 또는 형틀을 통해 상기 외부 현장 방치, 현장 프린팅 섬유 보강 프린팅된 벽돌의 3차원 위치를 실시간으로 측정하고, 해당 3차원 위치 데이터를 건설 현장에서 실시간으로 생성하는, 조정 가능한 동적 응답 피드백 측정 시스템으로서, 상기 참조되는 측정값은 조정 가능한 동적 응답 피드백 시스템을 달성하도록 조정되며, 상기 이동 가능한 지지 및 작동 페데스탈(들) 구조물의 대향 단부 상의 3차원 위치를 정확하게 결정하기 위해, 상기 자동화된 지지 및 작동 페데스탈(들) 상에 또는 이로부터 근접하게 위치된 시선 위치 측정 시스템을 갖는 비접촉식 광학 측정 장치를 포함하는, 조정 가능한 동적 응답 피드백 측정 시스템; 및
    상기 건축 스케일의 위치 데이터를 수신하고, 상기 전체 건축 스케일의 슬립폼 장치에 대한 상기 저장된 미리 결정된 위치와 상기 전체 건축 스케일의 위치 데이터 간의 비교에 기초하여 제어 데이터를 생성하는, 프로그램 가능한 제어기를 포함하며,
    상기 전체 건축 스케일의 슬립폼 장치는, 상기 외부 현장 방치 현장 프린팅 철근 벽돌을 현장에서 프린팅하고, 상기 전체 건축 스케일의 철근 구조물을 위한 미리 결정된 위치에서 연동 벽돌을 프린팅하며,
    상기 제어기는, 대체 가능한 전체 건축 스케일의 패스스루 벽돌 다이 또는 형틀을 갖는 상기 슬립 포머의 초기 조악한 위치 설정을 갖는 방법 및 장치의 조정 가능한 동적 응답을 제공하기 위해, 몇몇 고정식 및/또는 이동 가능한 작동 및 지지 플랫폼(들)을 갖는 상기 자동화된 로봇식 건설 장치를 제어하고, 상기 슬립폼 프린팅된 연동 벽돌의 정밀한 3차원 위치 설정을 제공하기 위해 적어도 하나의 조작기를 제어하며,
    상기 정밀한 3차원 전체 건축 스케일의 위치 설정 장치는 상기 초기 조악한 위치 설정보다 더 정밀한 위치 설정을 제공하고,
    상기 제어기는, 상기 슬립폼 프린팅 이동 가능한 및 지지 작동 구조물이 저속 동적 응답으로 이동하여 정확하게 위치되도록 제어하며, 상기 현장 방치, 현장 프린팅 이동 가능한 지지 및 작동 장치의 발생된 동적 영향 및 편향을 보정하기 위해, 상기 적어도 하나의 로봇 조작기가 고속 동적 응답으로 이동하도록 제어하고, 상기 고속 조정 가능한 동적 응답은 상기 저속 동적 응답보다 더 빠른,
    전체 건축 스케일의 자동화된 대체 가능한 슬립폼 다이 성형, 외부 섬유 보강, 현장 방치, 현장 프린팅, 패스스루, 계층별 벽돌 배치 및 프린팅 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 장치는 대체 가능한 형틀 또는 다이를 더 포함하고 보강 콘크리트 지붕을 프린팅할 수 있는, 장치.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 장치는 자체-레벨링인, 장치.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 장치는 크기 조정 가능하고 대체 가능한 형틀을 더 포함하는, 장치.
  14. 제10항에 있어서,
    상기 장치는 현장에 위치되어 프린팅될 프린팅 압출된 다이 또는 성형된 벽돌의 소스를 패스스루 펌핑할 수 있는 연동 벽돌 다이 또는 성형 위치 설정 및 적재 장치를 더 포함하는, 장치.
  15. 제10항에 있어서,
    상기 장치는 로봇 아암이 범용 장착 부착 결합된 적어도 2개의 지반 맞물림 및 지지 작동 베이스를 더 포함하는, 장치.
  16. 제10항에 있어서,
    상기 장치 제어기는 상기 제어 데이터에 기초하여 상기 다목적 기계식 모듈형 아암의 위치를 제어할 수 있는, 장치.
  17. 제10항에 있어서,
    상기 제어기는, 특정 사전 엔지니어링된 가요성 외부 현장 방치, 현장 프린팅 섬유 보강 연동 벽돌을 위한 기준면에서 대체 가능한 형틀 또는 다이를 갖는 상기 슬립폼 성형 프린팅 헤드의 위치를 유지시키기 위해, 다목적 모듈형 기계식 아암의 위치를 제어할 수 있는, 장치.
  18. 제10항에 있어서,
    건설되는 상기 전체 건축 스케일의 3차원 슬립폼 프린팅 구조물의 전체 영역에 걸쳐서 도달하도록, 운반 가능한 지지 및 작동 구조물이 적응될 수 있는, 장치.
  19. 제10항에 있어서,
    상기 장치는 범용 장착 부착 모듈형 로봇식 지지 및 작동 페데스탈 구조물을 더 포함하고, 상기 범용 장착 부착 모듈형 로봇식 지지 및 작동 페데스탈 구조물은, 크레인, 갠트리, 작동 플랫폼을 갖는 운반 가능한 접이식 트레일러, 가이드 레일 시스템, 및 경량 모래 및/또는 물로 충진된 재사용 가능한 지지 및 작동 페데스탈, 보강된 현장 방치 현장 타설 작동 페데스탈 플랫폼, 임시적인 오거 지지 및 작동 플랫폼으로 이루어진 그룹 중 하나를 포함하는, 장치.
  20. 제1항 내지 제19항 중 어느 한 항에 따른 방법 및 장치로서,
    가이드 레일 트랙 시스템을 따라 운반 트레인의 이동을 제어하는 단계를 포함하고,
    상기 가이드 레일 트레인 시스템은 상기 가이드 레일 트랙 시스템을 따라 위치된 복수의 구동 스테이션에 의해 구동되며, 상기 운반 트레인은 리드 차량(lead car) 및 리어 차량(rear car)을 포함하고, 각각의 차량은 상기 가이드 레일 트랙 시스템을 따라 롤링하기 위한 휠을 가지며, 각각의 차량은 그 위에 측면 플레이트를 갖고, 각각의 상기 복수의 구동 스테이션은 상기 가이드 레일 트랙 시스템을 따라 상기 운반 트레인을 이동시키기 위해, 상기 가이드 레일 트랙 시스템을 따라 미리 선택된 간격으로 상기 측면 플레이트와 마찰 접촉하도록 위치된 구동 타이어를 가지며, 상기 방법은,
    각각의 상기 복수의 구동 스테이션에 제1 및 제2 센서를 제공하는 단계;
    상기 구동 스테이션에서 상기 가이드 레일 트랙 시스템을 따라 롤링하는 각각의 차량의 위치를 감지하기 위해 상기 제1 센서를 위치시키는 단계;
    상기 측면 플레이트의 존재를 감지하기 위해 상기 제2 센서를 위치시키는 단계;
    미리 선택된 속도로 상기 가이드 레일 트랙 시스템을 따라 상기 운반 트레인을 이동시키기 위해 상기 복수의 구동 스테이션 중 제1 구동 스테이션을 작동시키는 단계;
    상기 리드 차량 및 상기 리어 차량 중 적어도 하나를 감지하는 단계;
    상기 구동 타이어의 제1 가속도의 상기 운반 트레인을 상기 운반 트레인을 위한 타겟 속도로 상기 제1 구동 스테이션이 초기에 가속시키고, 상기 복수의 구동 스테이션 중 제2 구동 스테이션을 향해 상기 타겟 속도로 상기 운반 트레인을 구동시키는 단계;
    상기 운반 트레인의 각각의 차량이 상기 제1 구동 스테이션에 대한 상기 트레인의 위치를 결정하기 위해 상기 제1 센서를 통과함에 따라 각각의 차량을 감지하는 단계;
    상기 리드 차량에 의해 적재된 제1 측면 플레이트의 리딩 에지를 감지하는 단계로서, 상기 리딩 에지 감지는 상기 운반 트레인이 존재한다는 것을 확인하는 신호를 제공하는, 단계;
    상기 리드 차량이 상기 제2 구동 스테이션으로부터 미리 선택된 거리 내에 있는 경우, 고속 가속 명령 신호를 상기 제2 구동 스테이션으로 전송하는 단계로서, 시작 신호는 상기 제1 및 제2 센서로부터의 신호로 인해 생성되는 운반 트레인 길이 및 이의 존재에 기초하여 개시되는, 단계;
    상기 제1 구동 스테이션을 상기 제2 구동 스테이션과 동기화하기 위해, 상기 고속 가속 명령 신호에 대응하여, 상기 제2 구동 스테이션에서의 상기 구동 타이어를 상기 제1 가속도보다 더 큰 제2 가속도의 상기 타겟 속도로 가속시키는 단계;
    상기 운반 트레인을 계속 구동하기 위해 상기 제2 구동 스테이션에서 상기 운반 트레인을 수용하는 단계;
    상기 제2 구동 스테이션에 대한 상기 운반 트레인의 위치를 결정하기 위해, 각각의 차량이 상기 제2 구동 스테이션에서 상기 제1 센서를 통과함에 따라 상기 운반 트레인의 각각의 차량을 감지하는 단계;
    상기 운반 트레인의 존재를 확인하기 위해 상기 제2 구동 스테이션에서 상기 제2 센서에 의해 상기 제1 측면 플레이트의 리딩 에지를 감지하는 단계; 및
    상기 제1 구동 스테이션의 상기 구동 타이어를 정지 상태로 고속 감속시키기 위해 상기 제1 구동 스테이션으로 정지 명령을 전송하는 단계를 포함하고,
    상기 구동 타이어를 감속시키기 위한 감속도는 상기 제2 가속도의 절대값에 근접하는,
    제1항 내지 제19항 중 어느 한 항에 따른 방법 및 장치.
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