KR20190058218A - 비정형 거푸집 제조 장치 및 비정형 거푸집 제조 방법 - Google Patents

비정형 거푸집 제조 장치 및 비정형 거푸집 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 3D 폼라이너 프린터로부터 복수 개의 폼라이너 플레이트를 생성하는 3D 폼라이너 플레이트 제조 단계와, 상기 3D 폼라이너 플레이트를 거푸집 폼에 정렬 장착하는 폼라이너 거푸집 폼 결합 단계와, 상기 3D 폼라이너 중의 적어도 하나 이상의 외주의 적어도 일부를 모서리 제거하여 인접한 3D 폼라이너 간의 모서리 단차를 줄이는 폼라이너 챔퍼링 단계를 포함하는 비정형 거푸집 제조 방법 및 비정형 거푸집 제조 장치를 제공한다.

Description

비정형 거푸집 제조 장치 및 비정형 거푸집 제조 방법{EPS FORMWORK SURFACE FINISHING METHOD OUTPUT TO 3D PRINTING EQUIPMENT}
본 발명은 3D 프린팅 장비로 생성한 플레이트를 적층하여 입체적 거푸집을 형성하는 장치 및 제조 방법에 관한 것이다.
종래의 비정형 건축물의 거푸집 공사 경우, 목재 및 철재를 소재로 한 거푸집을 활용하여 비정형 건축물의 형태에 대응하고 있으나, 이는 거푸집 제작시간이 길고, 제작비용이 많이 들며, 건축물 형태의 품질이 저하되는 등의 단점이 있다.
이를 극복하기 위해 최근 건축공사에서 단열재로 사용되고 있는 소재, 예를 들어 EPS를 활용하여 비정형 거푸집을 생산하여 공사에 활용하는 경우가 늘어나고 있다. 기존 비정형 EPS 거푸집제작은 CNC(Computer Numerical Control)기술을 사용하고 있다. 이 기술을 활용하여 출력된 거푸집의 표면은 정밀하나, 거푸집 제작기간이 매우 길다는 단점이 있다.
이를 해결하기 위해 3D 프린팅 기술을 활용하여 EPS를 빠르게 컷팅하고 적층하는 공정이 개발되었으나, 적층된 EPS간의 단차의 문제로 인하여 연속적이며 완만한 형상의 3차원 곡면 형상 구현의 어려움이 있다.
본 발명은 상술한 점을 감안하여 안출된 것으로서, 비정형의 입체적 형상 구현을 가능하게 하는 비정형 거푸집을 제공하는 비정형 거푸집 제조 장치 및 비정형 거푸집 제조 방법을 제공하여, 입체적인 표면 형성을 가능하게 하고 종래의 표면 단차로 인한 문제를 해소하여 연속적이며 완만한 곡면을 형성 가능하게 하고 콘크리트와의 탈형에도 기존의 문제점을 보완할 수 있는 3D 프린팅 장비로 출력된 재료, 예를 들어 EPS로 제조되는 거푸집 제조 장치 및 표면마감 처리 가능한 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상술한 바와 같은 목적을 해결하기 위한 본 발명에 따른 3D 프린팅 장비로 출력된 거푸집, 특히 EPS 거푸집 표면마감 처리방법은, EPS 거푸집 레이어를 제작하는 단계; 상기 EPS 거푸집 레이어를 접착하여 EPS 거푸집을 형성하는 단계; 상기 EPS 거푸집에 롤러형 열처리를 적용하는 단계; 상기 EPS 거푸집에 프라이머를 도포하는 단계; 상기 EPS 거푸집에 폴리우레아를 코팅하는 단계;를 포함한다.
본 발명에 따른 3D 프린팅 장비로 출력된 EPS 거푸집 표면마감 처리방법은, 상기 EPS 거푸집에 폴리우레아를 코팅한 후, 2차로 폴리우레아를 코팅하는 단계;를 포함할 수 있다.
보다 구체적으로, 본 발명의 일면에 따르면, 본 발명은 3D 폼라이너 프린터로부터 복수 개의 폼라이너 플레이트를 생성하는 3D 폼라이너 플레이트 제조 단계와, 상기 3D 폼라이너 플레이트를 거푸집 폼에 정렬 장착하는 폼라이너 거푸집 폼 결합 단계와, 상기 3D 폼라이너 중의 적어도 하나 이상의 외주의 적어도 일부를 모서리 제거하여 인접한 3D 폼라이너 간의 모서리 단차를 줄이는 폼라이너 챔퍼링 단계를 포함하는 비정형 거푸집 제조 방법을 제공한다.
상기 비정형 거푸집 제조 방법에 있어서, 상기 폼라이너 챔퍼링 단계가 실행된 후, 상기 비정형 거푸집의 상기 3D 폼라이너 플레이트의 외주면 측에 라이너 코팅액을 도포하는 라이너 코팅 도포 단계를 더 포함할 수도 있다.
상기 비정형 거푸집 제조 방법에 있어서, 상기 라이너 코팅 도포 단계는: 상기 3D 폼라이너의 외측 외주면 내지 상기 3D 폼라이너 간의 사이 간극에 배치 충진되는 라이너 이너 코팅액을 도포하여 라이너 이너 코팅부를 형성하는 라이너 이너 코팅 도포 단계를 포함할 수도 있다.
상기 비정형 거푸집 제조 방법에 있어서, 상기 라이너 이너 코팅부를 형성하는 라이너 이너 코팅액은 프라이머일 수도 있다.
상기 비정형 거푸집 제조 방법에 있어서, 상기 라이너 코팅 도포 단계는: 상기 3D 폼라이너의 외측부 측을 연속적으로 도포하여 라이너 아우터 코팅부를 형성하는 라이너 아우터 코팅 도포 단계를 포함할 수도 있다.
상기 비정형 거푸집 제조 방법에 있어서, 상기 라이너 아우터 코팅부를 형성하는 라이너 아우터 코팅액은 폴리우레아를 포함할 수도 있다.
상기 비정형 거푸집 제조 방법에 있어서, 상기 폼라이너 챔퍼링 단계는 열처리 가공 실행을 포함하는 폼라이너 에지 가공부를 통하여 실행될 수도 있다.
상기 비정형 거푸집 제조 방법에 있어서, 상기 폼라이너 에지 가공부는 히팅 롤러를 포함하는 라이너 에지 히팅 롤러부를 포함하고, 상기 폼라이너 챔퍼링 단계는 상기 라이너 에지 히팅 롤러부를 통하여 열처리 가공 실행될 수도 있다.
본 발명의 다른 일면에 따르면, 본 발명은 3D 프린팅 공정을 통하여 비정형 거푸집을 제조하는 비정형 거푸집 제조 장치로서, 복수 개의 폼라이너 플레이트를 생성하는 3D 폼라이너 프린터와, 거푸집 폼에 장착되고 접합된 상기 복수 개의 폼라이너 플레이트의 상기 폼라이너 플레이트 중 적어도 하나 이상의 외주의 적어도 일부를 모서리 제거하여 인접한 3D 폼라이너 플레이트 간의 모서리 단차를 줄이는 폼라이너 에지 가공부를 포함하는 비정형 거푸집 제조 장치를 제공한다.
상기 비정형 거푸집 제조 장치에 있어서, 상기 폼라이너 에지 가공부는 열처리 가공 실행하는 라이너 에지 히팅 롤러부를 포함하고, 상기 라이너 에지 히팅 롤러부는: 상기 폼라이너 플레이트 중 적어도 하나 이상의 외주에 접촉하는 하나 이상의 히팅 롤러와, 상기 히팅 롤러가 회동 가능하게 배치되는 롤러 샤프트와, 상기 롤러 샤프트에 연결하여 상기 롤러 샤프트를 지지하는 롤러 메인 바디를 포함할 수도 있다.
상기 비정형 거푸집 제조 장치에 있어서, 상기 롤러 샤프트는 상기 히팅 롤러에 가압력이 전달되는 경우 사전 설정된 탄성 강도로 탄성 변형 가능할 수도 있다.
상기 비정형 거푸집 제조 장치에 있어서, 상기 히팅 롤러는 복수 개가 상기 롤러 샤프트에 회동 가능하게 장착될 수도 있다.
상기 비정형 거푸집 제조 장치에 있어서, 상기 히팅 롤러 사이에는 상호 이격 거리를 형성하도록 배치되는 롤러 스페이서가 더 구비될 수도 있다.
상기 비정형 거푸집 제조 장치에 있어서, 상기 히팅 롤러는: 상기 롤러 샤프트에 회동 가능하게 장착되는 롤러 바디와, 상기 히팅 롤러 바디의 외주 측에 배치되어 외부로 열을 제공하는 롤러 히터 라인과, 상기 롤러 샤프트에 배치되고 일단은 상기 롤러 히터 라인의 일단과 접속되는 롤러 히터 전원 라인과, 상기 롤러 샤프트에 배치되고 일단은 상기 롤러 히터 라인의 타단과 접속되고 접지되는 롤러 히터 접지 라인을 포함할 수도 있다.
상기 비정형 거푸집 제조 장치에 있어서, 상기 폼라이너 에지 가공부를 통하여 적어도 일부의 모서리가 제거된 상기 폼라이너 플레이트의 외주면 측에 라이너 코팅액을 도포하는 라이너 코팅 모듈부를 포함할 수도 있다.
상기 비정형 거푸집 제조 장치에 있어서, 상기 라이너 코팅 모듈부는: 상기 3D 폼라이너의 외측 외주면 내지 상기 3D 폼라이너 간의 사이 간극에 배치 충진되는 라이너 이너 코팅액을 도포하여 라이너 이너 코팅부를 형성하는 라이너 이너 코팅 모듈을 포함할 수도 있다.
상기 비정형 거푸집 제조 장치에 있어서, 상기 라이너 이너 코팅부를 형성하는 라이너 이너 코팅액은 프라이머일 수도 있다.
상기 비정형 거푸집 제조 장치에 있어서, 상기 라이너 코팅부는: 상기 3D 폼라이너의 외측부 측을 연속적으로 도포하여 라이너 아우터 코팅부를 형성하는 라이너 아우터 코팅 모듈을 포함할 수도 있다.
상기 비정형 거푸집 제조 장치에 있어서, 상기 라이너 아우터 코팅부를 형성하는 라이너 아우터 코팅액은 폴리우레아를 포함할 수도 있다.
본 발명은 3D 프린팅 장비로 출력되어 적층된 EPS 거푸집의 표면에 생긴 단차를 제거하고, 거푸집에 타설한 콘크리트를 탈형하였을 때 손쉽게 탈형이 가능하고, 콘크리트의 표면이 매끄럽게 나올 수 있도록 할 수 있는 효과가 있다.
즉, 본 발명의 비정형 거푸집 제조 방법 및 이를 위한 비정형 거푸집 제조 장치는, 비정형 건축물 시공 시 사용되는 EPS로 형성되는 비정형 거푸집의 폼라이너의 표면을 모서리 단차 제거 공정을 실행하여 폼라이너 플레이트 간의 단차를 제거 내지 최소화하되, 경우에 다라 롤러형 열처리 기술로 통해 EPS 거푸집의 폼라이너 레이어의 단차를 극복함과 동시에 시공 시간을 단축할 수 있어, 비정형 거푸집의 폼라이너의 표면 마감 작업의 생산성을 높일 수 있다.
또한, 라이너 코팅 단계를 실행하여 EPS로 제조되는 폼라이너 플레이트 단부의 표면을 정밀하게 코팅 가능하며, 콘크리트와 잘 섞이지 않은 폴리우레아와 같은 라이너 아우터 코팅액으로 형성되는 라이너 아우터 코팅부를 통해 거푸집 탈형 시 콘크리트의 표면이 정밀하게 나와 콘크리트 표면의 품질을 향상시킬 수 있으며, 콘크리트 견출 또는 후속 미장작업 등의 후속 공정을 줄여 작업의 생산성을 향상시킬 수 있다. 그리고 이로 인해 비정형 건축물의 품질 향상과 시공의 생산성을 더욱 증가시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 비정형 거푸집 제조 장치의 개략적인 블록선도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 비정형 거푸집 제조 장치의 3D 프린터에 의하여 생성된 폼라이너 플레이트의 개략적인 적층 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 비정형 거푸집 제조 장치의 라이너 조립부에서 비정형 거푸집을 조립하기 위하여 사용되는 폼 거푸집의 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 비정형 거푸집 제조 장치의 3D 프린터에 의하여 생성된 폼라이너 플레이트가 폼 거푸집과 결합된 조립 상태의 개략적인 사시도이다.
도 5 내지 도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 비정형 거푸집 제조 장치의 라이너 에지 가공부의 개략적인 부분 정면도, 부분 투시도 및 부분 사시도이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 비정형 거푸집 제조 장치의 라이너 에지 가공부의 다른 일예의 개략적인 부분 단면도이다.
도 9 및 도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 비정형 거푸집 제조 장치를 통하여 생성되어 폼라이너 거푸집 폼 결합 단계 후의 제조 적층된 3D 폼라이너의 개략적인 부분 단면도 및 부분 사시도이다.
도 11 및 도 12는 3D 폼라이너가 폼라이너 챔퍼링 단계가 실행된 후의 3D 폼라이너의 개략적인 부분 단면도 및 부분 사시도이다.
도 13 및 도 14는 3D 폼라이너가 라이너 이너 코팅 도포 단계가 실행된 후의 3D 폼라이너의 개략적인 부분 단면도 및 부분 사시도이다.
도 15 및 도 16은 3D 폼라이너가 라이너 아우터 코팅 도포 단계가 실행된 후의 3D 폼라이너의 개략적인 부분 단면도 및 부분 사시도이다.
이하, 본 발명에 따른 3D 프린팅 장비로 출력된 EPS 거푸집 표면마감 처리방법을 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
본 발명의 일면에 따르면, 본 발명은 비정형 거푸집 제조 장치를 제공한다. 본 발명의 비정형 거푸집 제조 장치(10)는 3D 폼라이너 프린터(20)와, 폼라이너 에지 가공부(40)를 포함하고, 라이너 코팅부(50)를 더 구비할 수도 있고, 경우에 따라 라이너 조립부(30)를 더 구비할 수도 있다.
본 발명의 비정형 거푸집 제조 장치(10)는 3D 프린팅 공정을 통하여 비정형 거푸집(100)을 제조하는데, 3D 폼라이너 프린터(20)는 폼라이너 플레이트를 생성한다. 폼라이너 플레이트(120)는 EPS 등의 가공성이 우수한 합성재료를 통하여 형성된다. 본 발명의 3D 폼라이너 프린터(20)는 LOM(Laminated Object Manufacturing) 방식을 사용하였으나, 본 실시예에서의 3D 폼라이너 프린터는 소정의 사전 설정 두께의 폼라이너 플레이트를 제조하는 범위에서 다양한 3D 프린터가 사용될 수 있다.
3D 폼라이너 프린터(20)는 도면에 도시되는 바와 같은 복수 개의 폼라이너 플레이트(120)를 생성 제조한다. 3D 폼라이너 프린터(20)가 제조하는 폼라이너 플레이트(120)의 두께는 설계 사양에 따라 다양한 선택이 가능하다. 비정형의 자유로운 입체 구조를 형성하고자 하는 경우 폼라이너 플레이트(120)의 두께는 작은 것이 바람직하나, 하기되는 조립 공정에서의 공정수를 증가시켜 제조 비용을 증가시킨다는 점에서 제조되는 거푸집의 사이즈 등의 사양에 따라 적절한 두께가 선택될 수 있다.
본 발명의 비정형 거푸집 제조 장치(10)는 라이너 조립부(30)를 포함할 수도 있다. 라이너 조립부(30)는 3D 폼라이너 프린터(20)가 제조한 복수 개의 폼라이너 플레이트(120)를 층층이 적층 조립하고 적층 조립된 복수 개의 폼라이너 플레이트(120)를 폼 거푸집(110)과 연결하여 조립한다. 폼 거푸집(110)은 통상적인 유로폼 등의 정형 거푸집이 사용될 수도 있다. 복수 개의 폼라이너 플레이트(120)는 접착제 등을 통하여 적층 접합되는 구조를 취한다. 라이너 조립부(30)는 제어부(미도시)를 통하여 가동되는 정렬 및 접합 공정을 이루는 가동 장치 들로 구성될 수도 있는 등 다양한 변형이 가능하다. 또한, 장치 내의 각 파트 별 이송은 별도의 이송수단을 통하여 이루어질 수 있다.
복수 개의 폼라이너 플레이트(120)의 일단 측은 유로폼과 같은 정형화된 거푸집인 폼 거푸집(110)에 접촉하여 정렬되며 배치되는 폼라이너 플레이트(120) 간의 접착제가 도포된 후 순차적으로 적층 결합됨으로써, 복수 개의 폼라이너 플레이트(120) 간에 그리고 복수 개의 폼라이너 플레이트(120)와 폼 거푸집(110) 간의 결합이 이루어진다.
이와 같이 조립된 폼라이너 플레이트(120)와 폼 거푸집(110)은 입체면을 갖는 예비적인 비정형 거푸집을 형성하는데, 본 발명의 비정형 거푸집 제조 장치(10)는 폼라이너 에지 가공부(40)를 구비한다. 폼라이너 에지 가공부(40)는 거푸집 폼(110)에 장착되고 접합된 복수 개의 폼라이너 플레이트(120) 중 적어도 하나 이상의 외주 적어도 일부의 모서리를 제거하여 인접한 3D 폼라이너 플레이트 간의 모서리 단차를 줄임으로써 연속적인 비정형 형상의 거푸집 내면을 통한 콘크리트 양생 후 건물 외면의 원활한 입체적 형상 구축이 가능하다.
폼라이너 에지 가공부(40)는 열처리 가공 실행하는 라이너 에지 히팅 롤러부(41)를 포함할 수 있다. 즉, 폼라이너 에지 가공부(40)는 복수 개의 폼라이너 플레이트의 적어도 일부의 모서리를 제거하여 적층되는 복수 개의 폼라이너 플레이트의 외주면이 형성하는 형상의 모서리 단차를 최소화하여 최대한 연속적 형상 형성을 가능하게 하는 구조를 취하는 범위에서 다양한 구성이 가능한데, 본 실시예에서는 열가공 처리하는 폼라이너 에지 가공부(40)를 중심으로 설명한다.
폼라이너 에지 가공부(40)는 열 가공 실행을 이루는 라이너 에지 히팅 롤러부(41)를 포함하는데, 라이너 에지 히팅 롤러부(41)는 하나 이상의 히팅 롤러(44)를 포함한다.
라이너 에지 히팅 롤러부(41)는 롤러 메인 바디(42)와 롤러 샤프트(43)와 히팅 롤러(44)를 포함하는데, 롤러 샤프트(43)는 히팅 롤러(44)가 회동 가능하게 배치되고, 롤러 메인 바디(42)는 롤러 샤프트(43)와 연결되어 롤러 샤프트(43)의 안정적인 지지 및 동작 구현을 이루도록 한다.
본 실시예에서 명확하게 도시되지는 않았으나, 롤러 메인 바디는 별도의 모터 구동되는 롤러 메인 바디 구동부를 통하여 소정의 3차원 가동 구조를 취할 수도 있는 등 다양한 변형이 가능하다. 롤러 메인 바디(42)는 롤러 샤프트(43)의 지지 구조를 형성하고, 롤러 샤프트(43)에 배치되는 히팅 롤러(44)는 롤러 샤프트(43)에서 안정적인 회동 구조를 형성할 수 있다.
즉, 히팅 롤러(44)는 하나 이상이 구비될 수 있는데, 본 실시예에서 8개가 배치되는 구성을 취하나 이의 개수에 대하여는 설계 사양에 따라 다양한 변형이 가능하다. 본 실시예에서의 히팅 롤러(44)는 롤러 바디(45)와 롤러 히터 라인(46)을 포함하고 롤러 히터 라인(46)은 전원 측과 연결되어 전원을 공급받아 열을 생성하는 열선으로 기능한다.
본 실시예에서 롤러 바디(45)는 외면이 원통 형상을 이루는 롤러 표면에는 열선으로서의 롤러 히터 라인(46)이 권취되는 구조를 이룰 수도 있다. 롤러 히터 라인은 니크롬선으로 3.67Ω(ohm)의 저항을 보내 약 85℃의 온도를 가해지는 구성을 취할 수 있다. 롤러 바디(45)는 제조되는 비정형 거푸집의 크기와 형태에 따라 사이즈와 롤러 바디의 개수는 변형될 수 있다. 본 실시예에서 지름이 4cm, 길이가 3.5cm가 되는 원기둥 모양으로 총 8개로 구성이 되며, 각 롤러 바디에는 니크롬선을 활용한 열선으로서의 롤러 히터 라인(46)이 권취되어 있을 수도 있고, 경우에 따라 지름이 6cm, 길이 5.5cm, 총 6개로 구성되는 경우 또는 지름이 10cm, 높이 8cm 총 4개로 구성되는 경우로 실시되었으나 롤러 바디의 치수 및 개수는 변형이 가능하다.
또한, 롤러 메인 바디(42)를 통하여 제공되는 가압력은 롤러 샤프트(43)를 통하여 전달되고, 롤러 샤프트(43)에 회동 가능하게 장착된 히팅 롤러(44)에 소정의 가압력이 제공되어 열가공되는 폼라이너 플레이트(120) 중 적어도 하나 이상의 외주 적어도 일부의 모서리를 제거하는 경우 일정한 소정의 열가공 처리 동작을 원활하게 실행할 수 있다.
이때, 롤러 샤프트(43)는 소정의 사전 설정된 탄성 강도를 구비하여 탄성 변형 가능한 구조를 취할 수도 있다. 롤러 샤프트(43)의 강성이 과도한 경우 롤러 메인 바디(42)를 통하여 전달되는 가압력이 강체를 통한 단순 전달을 이루는 경우 히팅 롤러(44)와 폼라이너 플레이트(120)의 단차 간의 접촉시 과도한 가압력 전달로 인한 과도한 제거 동작이 이루어지게 되는데, 이를 방지하고 원활한 윤곽선 공정을 이루도록 할 수 있다. 이를 위하여 본 실시예에서의 롤러 샤프트(43)는 유연성 및 탄성이 우수한 베타 티타늄을 구비하는 구성을 취하나 소정의 탄성 변형 가능한 범위에서 다양한 재료 선택이 가능하다.
본 실시예에서 히팅 롤러(44)는 복수 개가 롤러 샤프트(43)에 회동 가능하게 배치되는데, 히팅 롤러(44) 사이에는 상호 이격 거리를 형성하도록 배치되는 롤러 스페이서(44a, 도 6b)가 더 구비될 수도 있다. 롤러 스페이서(44a)를 통하여 인접한 다른 히팅 롤러(44)와의 중첩으로 인한 작동 저해를 방지할 수도 있다.
한편, 본 실시예에서의 히팅 롤러(44)는 폼라이너 플레이트의 적어도 일부의 외주 모서리를 열을 통하여 제거하는 기능을 수행하는데, 본 실시예에서의 히팅 롤러(44)는 롤러 바디(45)와 롤러 히터 라인(46)과 롤러 히터 전원 라인(47)과 롤러 히터 접지 라인(48)을 포함한다. 롤러 바디(45)는 개략적인 중공형 원통 구조를 취하는데, 롤러 바디(45)의 내부에는 롤러 히터 라인(46)이 롤러 바디(45)의 길이 방향을 따라 나선형으로 내부 권취 배치되는 구조를 취한다. 경우에 따라 롤러 바디(45)의 외주에 권취되고 다른 구성으로 코팅되어 덮여져 실질적으로 외부 표면과 롤러 히터 라인(46)이 분리되도록 하는 배치 구조를 형성할 수도 있는 등 다양한 변형이 가능하다.
롤러 히터 라인(46)의 각 단부는 롤러 히터 전원 라인(47) 및 롤러 히터 접지 라인(48)과 연결되는데, 롤러 히터 전원 라인(47)은 전원부(미도시)에 연결되고 롤러 히터 접지 라인(48)은 접지되어 소정의 전원공급 구조를 취함으로써, 롤러 히터 라인(46)에 소정의 전원 공급을 통한 열원 생성을 이루도록 할 수 있다.
롤러 히터 전원 라인(47) 및 롤러 히터 접지 라인(48)은 롤러 바디(45)의 내부에 매립되고, 내부에 배치되는 롤러 히터 라인(46)의 각 단부가 롤러 히터 전원 라인(47) 및 롤러 히터 접지 라인(48)에 각각 연결되는 구조를 취할 수도 있다.
경우에 따라 롤러 히터 라인(46)과 롤러 히터 전원 라인(47) 및 롤러 히터 접지 라인(48)의 접속은 별도의 브러시를 통하여 접속되는 구조를 취할 수도 있다. 즉, 롤러 히터 전원 라인(47) 및 롤러 히터 접지 라인(48)의 각각은 라인 브러시(49)와 각각 접속되고, 각각의 라인 브러시(49)는 링 형상을 구비하며, 라인 브러시(49)는 롤러 히터 전원 라인(47)과 접촉되는 구조를 취할 수 있는데, 이와 같은 구성을 통하여 히팅 롤러(44)가 회동하는 경우에도 안정적인 전원 접속 구조를 형성할 수도 있다.
한편, 본 발명의 비정형 거푸집 제조 장치는 코팅 단계를 실행하는 라이너 코팅 모듈부(50)를 더 포함할 수 있다. 라이너 코팅 모듈부(50)는 폼라이너 에지 가공부(40)를 통하여 적어도 일부의 모서리가 제거된 폼라이너 플레이트의 외주면 측에 라이너 코팅액을 도포한다. 본 실시예에서 라이너 코팅부(50)는 라이너 이너 코팅 모듈(60)과 라이너 아우터 코팅 모듈(70)을 포함한다. 라이너 이너 코팅 모듈(60)은 3D 폼라이너의 외측 외주면에 형성된 홈 등의 흠결이나 내지 3D 폼라이너 간의 사이 간극에 배치 충진되도록 라이너 이너 코팅액을 이에 도포한다. 라이너 이너 코팅액은 프라이머가 사용되어 후속적으로 도포되는 라이너 아우터 코팅액의 표면 흡착 상태를 향상시키는 재료가 사용뒬 수도 있다.
라이너 아우터 코팅 모듈(70)은 3D 폼라이너의 외측부 측을 연속적으로 도포하는데, 라이너 아우터 코팅부를 형성하는 라이너 아우터 코팅액은 폴리우레아를 포함한다.
이하에서는, 본 발명의 도면을 참조하여 비정형 거푸집을 제조하는 비정형 거푸집 제조 방법을 설명한다. 본 발명의 비정형 거푸집 제조 방법은 3D 폼라이너 플레이트 제조 단계(S10)와, 폼라이너 거푸집 폼 결합 단계(S20)와, 폼라이너 챔퍼링 단계(S30)를 포함할 수 있다.
먼저, 3D 폼라이너 플레이트 제조 단계(S10)에서는 3D 폼라이너 프린터로부터 복수 개의 폼라이너 플레이트를 생성한다. 3D 폼라이너 프린터(20)는 앞서 기술한 바와 동일하며, 이로부터 형성된 복수 개의 폼라이너 플레이트는 폼라이너 거푸집 폼 결합 단계(S20)에서 사용된다.
폼라이너 거푸집 폼 결합 단계(S20)에서, 복수 개의 폼라이너 플레이트(120)가 거푸집 폼(110)에 정렬 장착되는데, 복수 개의 폼라이너 플레이트(120)의 일단은 정렬되오 거푸집 폼(110)의 일면에 부착되고, 타단은 3D 폼라이너 플레이트 제조 단계(S10)에서 제조된 비선형 부분을 포함하는 비정형 곡면으로 형성되는 자유단으로 구성될 수도 있다.
3D 프린터에서 생성되는 폼라이너 플레이트가 정렬 적층되는 폼라이너 거푸집 결합 단계(S20)에서 생성 적층되는 폼라이너 플레이트의 자유단은 최대 5mm의 표면 단차가 발생하게 될 수 있다. 생성되는 폼라이너 플레이트의 두께는 설계 사양에 따라 변형 가능하나, 생산성의 일면을 고려하면 대략 20mm 내지 30mm의 두께 범위를 갖게 되는데, 자유단의 표면 단차가 과도할 경우 연속적인 비정형 표면 형성이 불가능한바, 폼라이너 플레이트의 자유단은 최대 5mm의 표면 단차의 범위 내에서 단차 구성을 이루는 것이 바람직하다.
그런 후, 거푸집 폼(110)에 접합된 3D 폼라이너 플레이트(120)의 자유단인 적어도 일부의 모서리가 제거되는 폼라이너 챔퍼링 단계(S30)가 실행된다.
적층 결합된 3D 폼라이너 플레이트와 폼 거푸집의 결합을 통한 비정형 거푸집의 표면 단차를 줄여 탈형 후 연속적인 비정형 표면 형상을 구비하도록 하는 공정 단계로서 폼라이너 챔퍼링 단계(S30)가 더 구비될 수 있다. 즉, 이러한 표면 단차를 최소화하기 위하여 비정형 거푸집의 표면의 단차 요소가 제거되는 공정이 실행될 수 있다.
즉, 폼라이너 챔퍼링 단계(S30)에서 복수 개의 폼라이너 플레이트로 형성되는 3D 폼라이너 중의 적어도 하나 이상의 외주의 적어도 일부를 모서리 제거하여 인접한 3D 폼라이너 간의 모서리 단차가 줄여지거나 제거될 수 있다.
여기서, 본 발명의 폼라이너 챔퍼링 단계(S30)는 열처리 가공 실행을 포함하는 폼라이너 에지 가공부(40)를 통하여 실행될 수도 있는데, 앞서 기술된 바와 같이 폼라이너 에지 가공부(40)는 라이너 에지 히팅 롤러부(41)를 포함하고, 라이너 에지 히팅 롤러부(41)가 히팅 롤러(44)를 포함함은 비정형 거푸집 제조 장치에 대하여 앞서 기술한 바와 동일하다.
즉, 폼라이너 챔퍼링 단계(S30)는 라이너 에지 히팅 롤러부(41)를 사용하여 히팅 롤러(44)에 인가되는 열을 이용하여 필요한 위치에 대한 열처리 가공 실행을 이룬다. 즉, 라이너 에지 히팅 롤러부(41)의 히팅 롤러(44)의 롤러 히터 라인(46)에 전원이 공급되고 라이너 에지 히팅 롤러부(41)의 롤러 바디(45)는 챔퍼링 작업이 실행되어야 하는 위치로 이동하고 롤러 메인 바디(42)를 통하여 롤러 샤프트(43) 측에 외력이 인가되어 폼라이너 측과 상대 이동이 발생하는 경우 인가되는 열에 의하여 모서리 에지부의 표면 가공이 이루어질 수도 있다.
인가되는 에너지는 롤러 바디(45)에 내재되는 롤러 히터 라인(46)에 전달되고 롤러 히터 라인(46)은 열을 발산함으로써, 접촉하는 폼라이너 플레이트의 단차 부위를 녹여 단차 제거를 이루게 된다.
본 발명은 폼라이너 챔퍼링 단계(S30)가 실행된 후 라이너 코팅 도포 단계(S40)가 실행되는데, 라이너 코팅 도포 단계(S40)에서 비정형 거푸집의 3D 폼라이너 플레이트(120)의 외주면 측에 라이너 코팅액이 도포된다.
라이너 코팅 도포 단계(S40)는 라이너 이너 코팅 도포 단계(S41)와 라이너 아우터 코팅 도포 단계(S43)를 포함한다.
라이너 이너 코팅 도포 단계(S41)에서는 3D 폼라이너의 외측 외주면 내지 3D 폼라이너 간의 사이 간극에 배치 충진되는 라이너 이너 코팅액(130a)을 도포하여 라이너 이너 코팅부(130)를 형성할 수 있다. 라이너 이너 코팅부(130)를 도포 형성하는데 사용되는 라이너 이너 코팅액(130a)은 프라이머이고, 이는 소정의 건조 과정을 거쳐 경화되어 표면 틈새를 메우는 역할을 수행하고 하기되는 라이너 아우터 코팅부(140)의 원활한 표면 흡착을 가능하게 한다. 즉, 폼라이너 챔퍼링 단계(S30)를 통하여 열처리 가공 공정이 실행된 후, EPS로 형성되는 폼라이너 플레이트 사이에서 발생하는 틈새와 이의 외주면으로부터 떨어져 나온 EPS 알갱이에 의하여 형성되는 빈 공간을 메의 공간을 메워 주는 역할을 한다.
그런 후, 라이너 아우터 코팅 도포 단계(S43)가 실행된다. 라이너 아우터 코팅 도포 단계(S43)에서는 3D 폼라이너의 외측부 측을 연속적으로 도포하여 라이너 아우터 코팅부(140)가 형성된다. 여기서, 라이너 아우터 코팅부(140)를 형성하는 라이너 아우터 코팅액은 폴리우레아를 포함할 수 있다. 폴리우레아를 포함하는 라이너 아우터 코팅액은 경화되어 차후 비정형 거푸집으로부터 콘크리트를 형성한 후 탈형시 원활한 분리를 이룰 수 있다. 즉, 라이너 아우터 코팅 도포 단계(S43)에서 도포되는 폴리우레아로 형성되는 라이너 아우터 코팅부(140)는 거푸집의 표면을 매끄럽게 코팅하는 역할과 동시에 콘크리트와 섞이지 않은 특성을 활용하여 콘크리트 탈형 시 탈착이 잘 될 수 있도록 하며, 코팅액으로서의 폴리우레아가 형성하는 라이너 아우터 코팅 도포 단계(S43)의 두께를 좀 더 필요할 시 1차 도포 및 경화 후 2차 도포가 실행되는 등 복수 회의 추가 도포가 가능하며 다양한 변형이 가능하다.
이상, 본 발명을 본 발명의 원리를 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 그와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용으로 한정되는 것이 아니다. 오히려 첨부된 청구범위의 사상 및 범위를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다.
10: 비정형 거푸집 제조 장치
100 : 비정형 거푸집

Claims (19)

  1. 3D 폼라이너 프린터로부터 복수 개의 폼라이너 플레이트를 생성하는 3D 폼라이너 플레이트 제조 단계와,
    상기 3D 폼라이너 플레이트를 거푸집 폼에 정렬 장착하는 폼라이너 거푸집 폼 결합 단계와,
    상기 3D 폼라이너 중의 적어도 하나 이상의 외주의 적어도 일부를 모서리 제거하여 인접한 3D 폼라이너 간의 모서리 단차를 줄이는 폼라이너 챔퍼링 단계를 포함하는 비정형 거푸집 제조 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 폼라이너 챔퍼링 단계가 실행된 후, 상기 비정형 거푸집의 상기 3D 폼라이너 플레이트의 외주면 측에 라이너 코팅액을 도포하는 라이너 코팅 도포 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 비정형 거푸집 제조 방법.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 라이너 코팅 도포 단계는:
    상기 3D 폼라이너의 외측 외주면 내지 상기 3D 폼라이너 간의 사이 간극에 배치 충진되는 라이너 이너 코팅액을 도포하여 라이너 이너 코팅부를 형성하는 라이너 이너 코팅 도포 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 비정형 거푸집 제조 방법.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 라이너 이너 코팅부를 형성하는 라이너 이너 코팅액은 프라이머인 것을 특징으로 하는 비정형 거푸집 제조 방법.
  5. 제 2항에 있어서,
    상기 라이너 코팅 도포 단계는:
    상기 3D 폼라이너의 외측부 측을 연속적으로 도포하여 라이너 아우터 코팅부를 형성하는 라이너 아우터 코팅 도포 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 비정형 거푸집 제조 방법.
  6. 제 3항에 있어서,
    상기 라이너 아우터 코팅부를 형성하는 라이너 아우터 코팅액은 폴리우레아를 포함하는 것을 특징으로 하는 비정형 거푸집 제조 방법.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 폼라이너 챔퍼링 단계는 열처리 가공 실행을 포함하는 폼라이너 에지 가공부를 통하여 실행되는 것을 특징으로 하는 비정형 거푸집 제조 방법.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 폼라이너 에지 가공부는 히팅 롤러를 포함하는 라이너 에지 히팅 롤러부를 포함하고, 상기 폼라이너 챔퍼링 단계는 상기 라이너 에지 히팅 롤러부를 통하여 열처리 가공 실행되는 것을 특징으로 하는 비정형 거푸집 제조 방법.
  9. 3D 프린팅 공정을 통하여 비정형 거푸집을 제조하는 비정형 거푸집 제조 장치로서,
    복수 개의 폼라이너 플레이트를 생성하는 3D 폼라이너 프린터와,
    거푸집 폼에 장착되고 접합된 상기 복수 개의 폼라이너 플레이트의 상기 폼라이너 플레이트 중 적어도 하나 이상의 외주의 적어도 일부를 모서리 제거하여 인접한 3D 폼라이너 플레이트 간의 모서리 단차를 줄이는 폼라이너 에지 가공부를 포함하는 비정형 거푸집 제조 장치.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 폼라이너 에지 가공부는 열처리 가공 실행하는 라이너 에지 히팅 롤러부를 포함하고,
    상기 라이너 에지 히팅 롤러부는:
    상기 폼라이너 플레이트 중 적어도 하나 이상의 외주에 접촉하는 하나 이상의 히팅 롤러와,
    상기 히팅 롤러가 회동 가능하게 배치되는 롤러 샤프트와,
    상기 롤러 샤프트에 연결하여 상기 롤러 샤프트를 지지하는 롤러 메인 바디를 포함하는 것을 특징으로하는 비정형 거푸집 제조 장치.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 롤러 샤프트는 상기 히팅 롤러에 가압력이 전달되는 경우 사전 설정된 탄성 강도로 탄성 변형 가능한 것을 특징으로 하는 비정형 거푸집 제조 장치.
  12. 제 10항에 있어서,
    상기 히팅 롤러는 복수 개가 상기 롤러 샤프트에 회동 가능하게 장착되는 것을 특징으로 하는 비정형 거푸집 제조 장치.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 히팅 롤러 사이에는 상호 이격 거리를 형성하도록 배치되는 롤러 스페이서가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 비정형 거푸집 제조 장치.
  14. 제 10항에 있어서,
    상기 히팅 롤러는:
    상기 롤러 샤프트에 회동 가능하게 장착되는 롤러 바디와,
    상기 히팅 롤러 바디의 외주 측에 배치되어 외부로 열을 제공하는 롤러 히터 라인과,
    상기 롤러 샤프트에 배치되고 일단은 상기 롤러 히터 라인의 일단과 접속되는 롤러 히터 전원 라인과,
    상기 롤러 샤프트에 배치되고 일단은 상기 롤러 히터 라인의 타단과 접속되고 접지되는 롤러 히터 접지 라인을 포함하는 것을 특징으로 하는 비정형 거푸집 제조 장치.
  15. 제 9항에 있어서,
    상기 폼라이너 에지 가공부를 통하여 적어도 일부의 모서리가 제거된 상기 폼라이너 플레이트의 외주면 측에 라이너 코팅액을 도포하는 라이너 코팅 모듈부를 포함하는 것을 특징으로 하는 비정형 거푸집 제조 장치.
  16. 제 15항에 있어서,
    상기 라이너 코팅 모듈부는:
    상기 3D 폼라이너의 외측 외주면 내지 상기 3D 폼라이너 간의 사이 간극에 배치 충진되는 라이너 이너 코팅액을 도포하여 라이너 이너 코팅부를 형성하는 라이너 이너 코팅 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 비정형 거푸집 제조 장치.
  17. 제 3항에 있어서,
    상기 라이너 이너 코팅부를 형성하는 라이너 이너 코팅액은 프라이머인 것을 특징으로 하는 비정형 거푸집 제조 장치.
  18. 제 15항에 있어서,
    상기 라이너 코팅부는:
    상기 3D 폼라이너의 외측부 측을 연속적으로 도포하여 라이너 아우터 코팅부를 형성하는 라이너 아우터 코팅 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 비정형 거푸집 제조 장치.
  19. 제 18항에 있어서,
    상기 라이너 아우터 코팅부를 형성하는 라이너 아우터 코팅액은 폴리우레아를 포함하는 것을 특징으로 하는 비정형 거푸집 제조 장치.

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