KR20210130721A - 3d 물체의 콘크리트-함유 세그먼트를 생산하기 위한 3d 프린팅 방법 - Google Patents

3d 물체의 콘크리트-함유 세그먼트를 생산하기 위한 3d 프린팅 방법 Download PDF

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마이크 샤흐트
마르쿠스 스트라이처
보그단 모라루
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바스프 에스이
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Abstract

본 발명은, 콘크리트에 기반한 3차원(3D) 물체의 적어도 하나의 적어도 3층의 콘크리트-포함 세그먼트(하위 영역)의 (층별) 생산을 위한 3차원(3D) 프린팅 공정에 관한 것이다. 이 공정에서, 제1 콘크리트 층은 생콘크리트의 압축에 의해 먼저 생산된다. 이어서, 제1 접착층은 제1 콘크리트 층의 상향면의 상단 위에 도포되며, 그 후 제2 콘크리트 층은 제1 접착층의 상향면에 도포된다. 추가의 접착층 및 콘크리트 층이 연속적으로 선택적으로 도포될 수 있으며, 각각의 세그먼트에서의 대응하는 콘크리트 층 및 접착층은 교번하는 순서로 서로의 상단 위에 배열되고, 각각의 콘크리트-포함 세그먼트의 최상층 및 최하층은 각각의 경우 콘크리트 층에 의해 형성된다. 본 발명은, 본 발명의 공정에 의해 생산되는 3D 물체 자체의 적어도 3층의 콘크리트-포함 세그먼트를 추가로 제공한다. 본 발명은, 3D 물체를 생산하기 위한 또는 3D 물체로의 통합을 위한 것과 같은 적어도 3층의 콘크리트-포함 세그먼트 자체의 용도를 위해 추가로 제공한다. 본 발명은 본 발명의 공정에 의해 생산될 수 있는 적어도 하나의 적어도 3층의 콘크리트-포함 세그먼트를 포함하는 3차원(3D) 물체 자체를 추가로 제공한다.

Description

3D 물체의 콘크리트-함유 세그먼트를 생산하기 위한 3D 프린팅 방법
본 발명은, 콘크리트를 기반으로 하는 3차원(3D) 물체의 적어도 하나의 3층의 콘크리트-포함 세그먼트(하위 영역)의 (층별(layer-by-layer)) 생산을 위한 3차원(3D) 프린팅 공정에 관한 것이다.
이 공정에서, 제1 콘크리트 층은 먼저 생콘크리트(fresh concret)의 압출에 의해 생산된다. 이어서, 제1 접착층은 제1 콘크리트 층의 상향면(upward-facing side)의 상단 위에 도포되며, 그 후 제2 콘크리트 층은 제1 접착층의 상향면에 도포된다. 추가의 접착층 및 콘크리트 층이 연속적으로 선택적으로 도포될 수 있으며, 각각의 세그먼트에서의 대응하는 콘크리트 층 및 접착층은 교번하는 순서로 서로의 상단 위에 배열되고, 각각의 콘크리트-포함 세그먼트의 최상층 및 최하층은 각각의 경우 콘크리트 층에 의해 형성된다. 본 발명은, 본 발명의 공정에 의해 생산되는 3D 물체 자체의 적어도 3층의 콘크리트-포함 세그먼트를 추가로 제공한다. 본 발명은, 3D 물체를 생산하기 위하여 또는 3D 물체로의 통합을 위하여 적어도 하나의 적어도 3층의 콘크리트-포함 세그먼트 자체의 용도를 위해 추가로 제공한다. 본 발명은 본 발명의 공정에 의해 생산될 수 있는 적어도 하나의 적어도 3층의 콘크리트-포함 세그먼트를 포함하는 3차원(3D) 물체 자체를 추가로 제공한다.
3D 프린팅 자체는, 원칙적으로, 적절한 시작 재료가 (예를 들어, 베이스플레이트 상에) 층별로 도포되고, 그리하여 3차원(3D) 물체(작업물, 제품 또는 3D 프린팅 제품이라고도 함)는 기하구조, 형상, 크기 및/또는 구성과 관련하여 다양한 변형으로 생산될 수 있는 현재 널리 퍼진 공정이다. 3D 프린팅 분야에서, 3D 프린팅 공정의 다수의 상이한 유형/기술, 예를 들어 선택적 레이저 용융, 전자빔 용융, 선택적 레이저 소결, 스테레오리소그래피(stereolithography) 또는 융합 증착 모델링(FDM) 공정이 현재 공지되어 있다. 상기 언급된 공정들 자체는 모두 통상의 기술자에게 공지되어 있고, 특히 특정 시작 재료의 사용 및/또는 시작 재료가 원하는 3D 제품으로 변환되도록 하는 특정 공정 조건(예를 들어, 특정 레이저, 전자빔 또는 특정 용융/압출 기술의 사용)에 있어서 상이하다. 상업적으로 이용가능한 3D 프린터는 원하는 3D 프린팅 공정에 흔히 매치된다.
3D 프린팅 공정은 또한, 그 중에서도, 매우 큰 물체 또는 그러한 큰 (3D) 물체의 하위 영역(세그먼트)을 생산하기 위해 사용될 수 있다. 따라서 이제는 3D 프린팅 공정을 사용하여 건물/주택(buildings/houses)과 같은 매우 큰 물체 조차도 전체로 또는 부분적으로 생산하는 것이 꽤나 가능하다. 이러한 경우, 콘크리트-포함 재료는 또한 3D 프린팅 공정의 시작 재료로 사용된다. 대형 물체 - 예를 들어 콘크리트-포함 재료로 만들어진 건물 - 의 생산에 있어서 3D 프린팅 공정의 가장 큰 장점은 해당 물체 또는 세그먼트의 생산이 층별로 이루어진다는 것이고, 이는 기하구조, 형상, 크기 및/또는 구성과 관련한 매우 다양함을 허용하지만, 반면에, 고전적인 콘크리트 생산 공정(또는 콘크리트로 구성된 물체를 생산하는 고전적인 공정)의 경우, 해당 물체 또는 하위 영역은 일반적으로 사용되어야 하는 콘크리트 타설용 몰드(mold)와 함께 한 조각으로 생산되며, 이는 성형 또는 추가 가공을 훨씬 더 어렵게 만든다.
더욱이, 3D 프린팅 공정은 원칙적으로, 해당 세그먼트 또는 전체 3D 물체가 기계, 즉 3D 프린터를 사용하여 미리 정의된 시공 계획을 기반으로 하여 대부분 또는 완전히 기계적으로 생산되는 자동화 공정이라고 할 수 있는 반면, 고전적인 방법의 경우 많은 작업 단계가 수동으로 (수동 작업의 형태로) 수행된다. 따라서 고전적인 콘크리트 생산 공정은 시간이 많이 걸리고 비용이 많이 들고/들거나 상당히 많은 인력을 필요로 한다.
3D 프린팅 공정이 콘크리트-포함 물체의 생산에 사용되는 경우, 이것은 실제 주로 콘크리트 재료의 압출에 의해 영향을 받으며, 적절한 콘크리트 재료가 예를 들어 건물의 벽 또는 다른 부분을 세우기 위해 노즐을 통해 층별로 압출되거나 제 위치에 배치된다. 여기서 일반적인 문제는, 사용된 콘크리트 재료가 측면으로 퍼지지 않고 위에 도포되는 추가 층의 무게를 견딜 수 있도록 비교적 신속하게 고강도를 얻어야 한다는 것이다. 비교적 신속하게 건조되거나 비교적 신속하게 고강도를 발현하는 콘크리트 재료는 상업적으로 이용가능하다.
이러한 상업적으로 이용 가능한 속건성(quick-drying) 콘크리트 재료에도 불구하고, 해당 3D 프린팅 공정의 실질적인 문제는, 예를 들어, 벽 또는 다른 원하는 세그먼트의 수평 도포 길이가 크게 다를 수 있고 따라서 일 부분에서는 건조 공정 및/또는 양생 공정이 상당한 정도로 진행되었지만 다른 부분에서는 표면이 여전히 다음 콘크리트 층에 접합될만큼 충분히 젖어 있기 때문에, 사용된 재료가 단일 층 내에서 다른 정도로 건조 및/또는 양생되었다는 것이다. 더욱이, 새로 도포된 각 콘크리트 층은 대응하는 밑에 있는 층과 다른 평균 건조도 또는 양생도(degree of curing)를 갖는다. 개개의 층이 건조할수록 각각의 층에 의해 더 많은 하중을 감당할 수 있지만, 개개의 층 사이의 경계면(interface)에서의 접착력은 더 나빠진다. 따라서 3D 프린팅 공정에서 개개의 콘크리트 층 사이의 연결 경계면은 특히, 그곳에서 안정성이 가장 낮기 때문에, 그에 따라 생산된 3D 물체의 잠재적인 약점으로 간주될 수 있다.
US-B 7,814,937은 시멘트-포함 재료를 사용하여 주택과 같은 대형 3차원 물체를 층별로 생산하기 위한 방법을 개시한다. 시멘트-포함 재료는 복잡한 3D 물체, 특히 주택을 제공하기 위해 복잡한 압력 장치의 구성요소인 노즐을 사용하여 층별로 가공된다. 마지막으로, US-B 7,814,937은 3D 프린터가 차량, 특히 화물 차량의 고정된 위치에 설치되는 3차원 프린팅 공정을 개시한다. 특정 적용, 예를 들어 주택의 생산 전에, 차량에 설치된 3D 프린터는 작동-준비 상태가 되며, 3D 프린터는 (차량 운송을 위해) "접힌 상태"에서 작동-준비 상태로 전환되어야 한다. 시멘트-포함 재료의 층별 도포는 궁극적으로 아마도 콘크리트를-포함하는 3차원 물체, 특히 주택을 (사용된 시멘트를 기반으로) 생산한다. 그러나, 이 문서나 아래에 언급된 두 개의 문서 모두에서는, 개개의 3D-인쇄된 레이어들 사이의 접착력 문제가 어떻게 극복될 수 있는지에 대한 어떠한 암시도 없다.
노즐을 통해 시멘트-포함 재료를 압출하는 데 사용될 수 있는 추가의 3차원 프린팅 시스템은 US-A 2010/0025349에 개시되어 있다. 여기에 설명된 3D 프린터는 갠트리 로봇 시스템(gantry robotics system)이라고 한다. 공간 내 모든 방향(X, Y 및 Z 방향)으로의 노즐의 이동은, 시멘트-포함 재료를 위한 압출 노즐이 부착된 적절하게 이동 가능한 브리지에 의해 원하는 대로 수행될 수 있으며, 그 결과 시멘트-포함 재료는 임의의 원하는 형상으로 인쇄될 수 있다.
US-A 2010/0257792는 시멘트-포함 재료를 포함하는 건축 재료의 압출을 위한 자동화 시스템을 개시한다. 자동화 시스템은 압출 노즐로 구성된다. 더욱이, 적어도 두 개의 별도로 작동 가능한 압출 노즐을 갖는 압출 노즐 시스템이 개시되어 있다. 예를 들어, 그에 따라 생산된 3차원 물체의 측면에 특정 층(벽)을 갖는 3차원 물체는 적어도 두 개의 압출 노즐을 사용하는 이러한 시스템에 의해 생산될 수 있다.
EP-B 0 950 484는 복합재 블록을 생산하기 위한 공정 및 장치를 개시한다. 이 공정은 3D 프린팅 공정이 아니라, 그곳에서 양생시키기 위해 콘크리트가 몰드에 타설되는 고전적인 공정이다. 구체적으로, 사용 위치에서 서로 밀접하게 결합된 상부 천연석 판과 하부 콘크리트 지지층을 포함하는 복합재 블록을 생산하는 공정이 그곳에 기술된다. 자연석 판은 그것의 상측이 아래로 향한 채로 모재(substrate) 위에 놓이고 자연석 판을 에워싸는 탄성 요소를 사용하여 몰드 박스로 단단히 에워싸인다. 뒤이어 콘크리트가 몰드 박스 안으로 도입되고 압축된다. 몰드 박스는 최종적으로 복합재 블록으로부터 분리된다. 따라서 복합재 블록은 (양생된) 콘크리트로 구성된 구성요소와 자연석 판으로 구성된 구성요소를 포함한다.
콘크리트-포함 3D 물체를 생산하기 위해 3D 프린팅 공정 또는 고전적인 공정이 사용되는지 여부에 관계없이, 통상의 기술자는 콘크리트-포함 재료의 가공에서 특정 규칙을 준수해야 한다는 것을 알 것이며, 그리고 어떤 특정 화학 화합물/조성물이 통상의 기술자에 의해 "콘크리트"라는 용어로 이해되는지 알 것이다(예를 들어, "콘크리트"라는 용어로 온라인 백과사전 Wikipedia 참조: https://en.wikipedia.org/wiki/concrete; 2019년 1월 10일 버전). 미리 양생된 콘크리트를 단단한 콘크리트(solid concrete)라고 하지만, 생콘크리트, 즉, 아직 양생되지 않은 콘크리트를 사용하여 가공이 수행된다. 콘크리트는 다양한 조성으로 얻을 수 있지만, 시멘트(바인더로서 기능함), (골재로서) 석재의 크기 분율(size fraction of stone) 및 물이 일반적으로 기본 구성요소로 포함된다. 생콘크리트에서 시멘트 페이스트, 즉 물, 시멘트 및 추가의 미세 입자 구성요소는 아직 응결되지 않는다. 그 결과, 생콘크리트는 여전히 가공이 가능한, 즉, 성형 가능하고 때로는 유동성이 있다. 콘크리트의 침강(settling) 및 가능한 조기 응결을 억제하기 위해, 생콘크리트는 실제로는 일반적으로 예를 들어 화물 차량에도 존재할 수 있는 믹서 형태로 계속 움직인다. 이에 따라 해당하는 생콘크리트 혼합물의 침강 및 (적어도 부분적인) 양생이 억제된다. 대안으로서, 화학 첨가제가 생콘크리트에 첨가될 수도 있다.
본 발명에 의해 해결하고자 하는 문제는 콘크리트를 기반으로 하는 3차원 물체 또는 그것의 세그먼트(하위 영역)를 생산하기 위한 새로운 3D 프린팅 공정을 제공하는 것이다.
이 문제는 다음의 a) 단계 내지 c) 단계를 포함하는 3차원(3D) 물체의 적어도 3층의 콘크리트-포함 세그먼트의 층별 생산을 위한 3D 프린팅 공정에 의해 해결된다:
a) 상향면을 포함하는 제1 콘크리트 층(B1)을 형성하기 위해 생콘크리트를 압출하는 단계,
b) 적어도 하나의 접착제를 사용하여 제1 콘크리트 층(B1)에 제1 접착층(K1)을 도포하는 단계로서, 여기서 제1 접착층(K1)은 제1 콘크리트 층(B1)의 상향면을 완전히 또는 적어도 부분적으로 덮음,
c) 제1 접착층(K1)의 상단 위에 생콘크리트를 압출하여 제2 콘크리트 층(B2)을 도포하는 단계로서, 여기서 3D 물체의 적어도 3층의 콘크리트-포함 세그먼트를 형성하기 위하여, 제2 콘크리트 층(B2)은 제1 접착제(K1)의 상향면을 완전히 또는 적어도 부분적으로 덮으며, 제1 콘크리트 층(B1)은 최하층을 형성하고, 제1 접착층(K1)은 중간 층을 형성하며 제2 콘크리트 층(B2)은 적어도 3층의 콘크리트-포함 세그먼트의 최상층을 형성함.
3차원(3D) 물체의 세 개 이상의 층을 갖는 콘크리트-포함 세그먼트는 본 발명의 공정에 의해 유리한 방식으로 생산될 수 있다. 본 발명에 따르면 사용된 콘크리트의 양생도에 관계없이 층들이 서로 접착식으로 결합되기 때문에 이러한 콘크리트-포함 세그먼트는 통상적으로 생산된 적층 세그먼트에 비해 증가된 안정성을 갖는다. 이러한 콘크리트-포함 세그먼트의 안정성이 더 크기 때문에, 하나 이상의 이러한 다층 콘크리트-포함 세그먼트로 구성된 해당 3차원 물체, 예를 들어 건물의 안정성 또한 더 크다.
해당하는 적어도 3층의 또는 다층의 콘크리트-포함 세그먼트는 본 발명의 공정에 의해 보다 신속하게 및/또는 보다 높고/보다 크게 생산될 수 있다. 따라서, 같은 기간에, 고전적인 콘크리트 생산 공정 및 콘크리트 기반의 공지된 3D 프린팅 기술과 비교하여 보다 신속하게 그리고 보다 높게/보다 크게 구축할 수 있다. 개개의 콘크리트-포함 층 사이에 존재하는 접착층으로 인해, 다수의 중첩된 층은 아래 층의 충분하거나 완전한 양생을 기다릴 필요 없이 보다 신속하게 또는 보다 높게 도포될 수 있다.
접착층이 본 발명의 3D 프린팅 공정에서 개개의 콘크리트 층 사이에 사용된다는 사실 때문에, 먼저 콘크리트 층의 퍼짐을 배제할 수 있고 동시에 다음 콘크리트 층에의 매우 단단한 결합을 달성하기 위하여 아래의 콘크리트 층이 완전히 또는 적어도 상당히 건조될 때까지 더 이상 기다릴 필요가 없다. 본 발명의 목적을 위해, 접착층은 바람직하게는 각각의 콘크리트 층의 상향면이 단단한 콘크리트로 적어도 부분적으로, 바람직하게는 완전히 양생되자마자, 아래의 콘크리트 층의 상단 위에 도포될 수 있다. 그러나, 본 발명에 따르면, 아래에 위치한 전체 콘크리트 층의 완전한 또는 적어도 상당한 양생은 필요하지 않다.
콘크리트 층의 표면이 양생되었는지 여부를 결정하는 것은 기술적으로 비교적 간단하지만, 이것은 완전한 콘크리트 층의 양생도를 결정하는 데 적용되지 않는다. 실제로 전체 콘크리트 층의 양생는 일반적으로 3D 프린팅 공정 중 정확하게 결정될 수 없다. 따라서, 새로 도포된 상부 콘크리트 층의 추가 압력 하에서 충분히 양생되지 않은 하부 콘크리트 층이 퍼지는 것을 확실히 방지할 수 있도록, 3D 프린팅 공정에서 다음 콘크리트 층이 기존 콘크리트 층의 상부 위에 도포될 수 있기 전에 비교적 오랜 시간 동안 기다리는 것이 실제 보통이다. 추가 중량 때문에 하부 콘크리트 층이 부분적으로 퍼지면, 그로 인해 그것의 형태가 손실되고, 이는 차례로 접점에서의 개개의 층의 접착력에 부정적인 영향을 미친다. 그러나, 이러한 접착력은 본 발명에 따라 사용된 접착층에 의해 개선되고, 따라서 아직 완전히 양생되지 않았을 하부 콘크리트 층에 간접적으로 압력 평형을 야기한다. 결과적으로, 본 발명의 공정에서, 후속하는 중첩된 콘크리트 층의 3D 프린팅 직전의 시점에 접착층이 아래의 콘크리트 층에 도포될 수 있다는 것이 특히 유리하다. 접착층은 예를 들어, 다음 콘크리트 층의 도포를 위해 대응하는 노즐 또는 대응하는 인쇄 헤드 바로 앞에 설치된 추가 노즐 또는 추가 인쇄 헤드를 통해 도포될 수 있다. 따라서 두 가지 작업은 단일의 3D 프린팅 장치를 사용하여 차례로 직접 수행될 수 있다.
통상적인 콘크리트 가공 방법과 비교하여, 본 발명의 3D 프린팅 공정은 그것이 원칙적으로 자동화된 공정이라는 이점이 있으며, 해당 세그먼트 또는 전체 3D 물체는 기계, 즉 3D 프린터를 사용하여 일반적으로 미리 정의된 건물 평면을 기반으로 대부분 또는 완전히 기계적으로 생산된다. 이와 대조적으로, 작업 단계의 대부분은 고전적인 콘크리트 생산 공정에서 수동으로 수행된다. 이것은 훨씬 더 많은 시간과 비용이 소요되며; 특히, 더 많은 인원을 요구한다. 또한, 통상적인 (고전적인) 콘크리트 생산 방법과는 대조적으로, 본 발명의 공정에서는 생콘크리트로 타설하기 위한 몰드를 사용할 필요가 없다.
서로에 대한 개개의 층의 더 나은 접착력으로 인해, 각각의 층의 상이한 건조 상태의 문제는 최소화되거나 완전히 제거된다. 따라서 개개의 콘크리트-포함 층 및/또는 다층 콘크리트-포함 세그먼트 또는 전체 3D 물체는 보다 안정적이다. 예를 들어, 특히 각각의 콘크리트-포함 층이 접촉하는 위치에서, 균열이 없거나 더 적게 나타난다. 이것은 예를 들어 접착 인장력의 측정에 의해 결정될 수 있다. 사이에 접착층이 없는 두 개의 콘크리트 층 - 이는 3D 프린팅 공정에서 서로의 상단 위에 도포됨 - 에 대한 접착 인장력은 일반적으로 0 내지 0.1 N/mm² 범위에 있다. 이와 대조적으로, 사이에 접착층을 갖는 본 발명의 공정 후 대응하는 인장 강도는 0.5 내지 3 N/mm²에 있으며, 이는 상당히 개선된 접착력/안정성에 해당한다. 예를 들어, 접착 인장력은 표준 DIN 1048(1979-06-13)에 따라 결정될 수 있다.
따라서, 본 발명의 공정을 사용하여 생산된 다층 콘크리트-포함 세그먼트의 안정성은, (예를 들어, EP-B 0 950 484에서 설명된 바와 같은) 기하구조를 형성하기 위해 적절한 몰드를 사용하는 고전적인 단일-단계 공정에 의해 생산된 해당 콘크리트 조각의 안정성과 비슷하다. 그러나, 콘크리트-포함 물체를 가공하기 위한 그러한 고전적인 방법과 비교하여, 본 발명의 층별 생산 공정은 해당 콘크리트-포함 물체의 기하구조, 형상, 크기 및 구성과 관련한 상당히 큰 변동의 이점을 갖는다.
본 발명의 목적을 위해, 표시된 모든 방향, 예를 들어 X 방향, Y 방향 또는 Z 방향 및 XY 평면은 (달리 표시되지 않는 한) 3차원 공간에서 직교 좌표계와 관련된다. 이것은 3개의 방향 축(X축, Y축 및 Z축)이 각각 서로 직교, 즉, 각 경우에 서로 90°의 각도를 형성한다는 것을 의미한다. Z축(Z 방향)은 또한 "수직축"이라고 한다. XY 평면은 수평 평면이라고 할 수도 있으며, 복수의 XY 평면은 수직 방향으로(즉, Z 축을 따라) 서로 평행하게 배열될 수 있다. Z축을 따른 움직임은 "위쪽으로" 또는 "아래쪽으로"라고 할 수도 있다.
본 발명은 아래에서 보다 구체적으로 정의될 것이다.
본 발명은 먼저 3차원(3D) 물체의 적어도 3층의 콘크리트-포함 세그먼트의 층별 생산을 위한 3D 프린팅 공정을 제공하고, 이는 하기의 a) 내지 c) 단계를 포함한다:
a) 상향면을 포함하는 제1 콘크리트 층(B1)을 형성하기 위해 생콘크리트를 압출하는 단계,
b) 적어도 하나의 접착제를 사용하여 제1 콘크리트 층(B1)에 제1 접착층(K1)을 도포하는 단계로서, 여기서 제1 접착층(K1)은 제1 콘크리트 층(B1)의 상향면을 완전히 또는 적어도 부분적으로 덮음,
c) 제1 접착층(K1)의 상단 위에 생콘크리트를 압출하여 제2 콘크리트 층(B2)을 도포하는 단계로서, 여기서 3D 물체의 적어도 3층의 콘크리트-포함 세그먼트를 형성하기 위하여, 제2 콘크리트 층(B2)은 제1 접착제(K1)의 상향면을 완전히 또는 적어도 부분적으로 덮으며, 제1 콘크리트 층(B1)은 최하층을 형성하고, 제1 접착층(K1)은 중간 층을 형성하며 제2 콘크리트 층(B2)은 적어도 3층의 콘크리트-포함 세그먼트의 최상층을 형성함.
본 발명의 목적을 위해, 용어 "콘크리트"는 다음의 의미를 갖는다: 콘크리트는 시멘트, 석재의 크기 분율, 그리고 또한 물을 주성분으로 포함하는 혼합물이다. 원하는 적용에 따라서, 추가 첨가제가 콘크리트에 포함될 수도 있다. 절대적으로 필요한 구성요소를 이루는 시멘트는 바인더 역할을 한다. "석재의 크기 분율(size fraction of stone)"이라는 표현은, 본 발명의 목적을 위해, 으깨진 바위(crushed rock), 자갈(gravel) 또는 선택적으로 또한 모래와 같은 성분을 포함한다. 석재의 크기 분율은 콘크리트의 골재(aggregate)라고도 한다. 콘크리트에 포함된 물은 첨가수/보충수라고도 하며 콘크리트의 응결을 위한 역할을 한다.
본 발명에 따르면, 콘크리트는 바람직하게는 25 중량% 이하, 더욱 바람직하게는 20 중량% 이하의 범위 내에, 특히 바람직하게는 10 내지 15 중량% 범위 내의 바인더 비율, 바람직하게는 시멘트 비율을 포함한다. 콘크리트에서 바인더의, 바람직하게는 시멘트의 최소 비율은 일반적으로 적어도 1 중량% 이며, 바람직하게는 적어도 5 중량% 이다.
본 발명에 따르면, 시멘트로서, 통상의 기술자에게 공지된 임의의 시멘트를 사용하는 것이 가능하다. 시멘트는 순수한 형태로 여기에서 사용될 수 있지만, 시멘트는 바인더로서 마찬가지로 기능할 수 있는 추가 첨가제, 예를 들어 비산재(fly ashes), 슬래그 또는 포졸란(pozzolans)과 흔히 혼합된다(표준 DIN EN196 참조). 본 발명에 따르면, 콘크리트가 240 내지 320 kg/m³의 전체 비율의 바인더를 포함하는 것이 또한 바람직하다.
유사한 상황이 용어 "콘크리트-포함" 또는 용어 "콘크리트 층"에 또한 적용된다. 본 발명에 따르면, 신속하게 양생되고/되거나 높은 치수 안정성을 갖는 콘크리트 또는 콘크리트 층이 바람직하다.
본 발명의 맥락 안에서 달리 표시되지 않는 한, 용어 "콘크리트"는 바람직하게는, 이미 (적어도 부분적으로) 양생된, 특히 완전히 양생된 콘크리트를 지칭하는데, 이는 "단단한 콘크리트(solid concrete)"라고도 칭해질 수 있다. 단단한 콘크리트의 경우, 물에 의해 시작되는 응결 공정, 즉 바인더 시멘트 및/또는 석재의 크기 분율과의 물의 화학적 결합은 따라서 완전히 또는 적어도 대부분이 종결되어 있다.
본 발명의 목적을 위해, 용어 "생콘크리트"는 해당 콘크리트가 여전히 가공될 수 있음을 의미한다. 콘크리트의 개별 기본 요소, 특히 바인더와 물은, 아직 서로 반응하지 않았거나 적어도 약간만 서로 반응하여 양생은 아직 일어나지 않았다. 따라서 생콘크리트는 여전히 성형 가능하고 적어도 부분적으로 유동성이 있다.
본 발명에 따르면, 용어 "콘크리트-포함 세그먼트"는 다음과 같은 의미를 갖는다: 콘크리트-포함 세그먼트는 다수의 (복수의) 콘크리트 층 및 접착층으로 구성되며, 콘크리트 층 및 접착층이 교번하는 순서로 서로 위에 배열된다. 각각의 콘크리트-포함 세그먼트의 최상층(상측) 및 최하층 (하측)은 콘크리트 층에 의해 각기 형성된다. 콘크리트-포함 세그먼트에서, 콘크리트는 일반적으로, 특히 생산 공정이 완료된 후에는, 이미 완전히 양생된 상태이다. 콘크리트-포함 세그먼트 자체는 마찬가지로 3차원 물체일 수 있다. 그러나 일반적으로 이러한 복수의 콘크리트-포함 세그먼트는 조립되어 3차원 물체를 형성하거나, 3차원 물체는 적어도 하나의 이러한 콘크리트-포함 세그먼트를 포함한다.
본 발명에 따르면, 콘크리트-포함 세그먼트는 임의의 수의 개개의 콘크리트 층으로 구성될 수 있다. 본 발명에 따르면, "가장 작은 콘크리트-포함 세그먼트"(가장 작은 단위)는 3층의 콘크리트-포함 세그먼트이다. 본 발명에 따르면, 3층의 콘크리트-포함 세그먼트는 a) 공정 단계 내지 c) 공정 단계가 각각 한 번 수행될 때 얻어진다. 따라서 3층의 콘크리트-포함 세그먼트는 최하층(하측)으로서 제1 콘크리트 층(B1), 중간 층으로서 제1 접착층(K1) 및 최상층(상측)으로서 제2 콘크리트 층(B2)을 갖는다.
그러나, 본 발명에 따르면, 콘크리트-포함 세그먼트는 또한 3차원(3D) 물체의 전술한 (적어도) 3층의 콘크리트-포함 세그먼트보다 (훨씬) 더 많은 수의 층으로 생산될 수 있다. 더 많은 수의 층 또는 많은 층을 갖는 이러한 콘크리트-포함 세그먼트를 생산하기 위해, 전술한 b) 단계 및 c) 단계가, 본 발명에 따라, 적어도 한 번 반복된다(본 발명에 따른 d) 단계).
각각의 콘크리트 층은 생산에 사용되는 생콘크리트와 관련하여 상이하거나 동일한 기하구조, 두께 및/또는 화학 조성을 가질 수 있다. 그러나, 본 발명에 따르면, 콘크리트-포함 세그먼트에 포함된 개개의 콘크리트 층이 그들의 화학 조성, 그들의 형상, 기하구조 및/또는 크기와 관련하여 동일하거나 적어도 대부분 동일한 것이 바람직하다.
유사한 상황이 접착층 및/또는 콘크리트 층에 대한 접착층의 비율에도 적용되며, 접착층 및 콘크리트 층은 바람직하게는 그들의 두께(Z 방향으로의 신장)와 관련하여 서로 상이하다.
본 발명의 목적을 위해, 용어 "3차원(3D) 물체" 또는 "(본 발명에 따른) 적어도 3층의 콘크리트-포함 세그먼트를 포함하는 3D 물체"는 해당 3D 물체가 또한 본 발명에 따른 두 개 이상의 콘크리트-포함 세그먼트로 구성될 수 있음을 의미한다. 또한, 3D 물체는 본 발명의 콘크리트-포함 세그먼트와 다른 하위 영역/부품을 포함할 수도 있다. 본 발명에 따른 3D 물체가 예를 들어 건물인 경우, 해당 3D 물체의 부분(영역/세그먼트)은 본 발명의 공정에 의해 생산될 수 있다. 예시는 주택의 벽이다. 이러한 3D 물체의 다른 부분은 다른 공정에 의해 생산되고/되거나 그들은 다른 재료로 생산될 수 있다. 이러한 부품은 예를 들어 주택의 문, 창문 및/또는 지붕일 수 있다.
3D 물체 또는 그것의 부분을 제공하기 위해 본 발명에 따른 두 개 이상의 적어도 3층의 콘크리트-포함 세그먼트를 서로 및/또는 다른 부품에 결합/조립하는 방법은 통상의 기술자에게 공지되어 있다. 이것은 예를 들어 함께 나사 체결 또는 접착 결합에 의해 영향을 받을 수 있다. 본 발명에 따르면, 건물과 같은 3차원(3D) 물체가 본 발명에 따른 단일의 다층 콘크리트-포함 세그먼트로 층별로 만들어지는 것도 이론적으로 생각할 수 있다.
세 개 이상의 층을 갖는 본 발명에 따른 콘크리트-포함 세그먼트를 생산하기 위해, 즉 다층(다층 또는 큰 수의 층을 가짐) 콘크리트-포함 세그먼트를 생산하기 위해, 다음과 같이 정의되는 선택적인 d) 공정 단계는 본 발명에 따라 수행된다:
d) 3D 물체의 다층 콘크리트-포함 세그먼트를 형성하기 위해, b) 단계 및 c) 단계를 적어도 한 번 반복하는 단계로서, 여기서 각각의 콘크리트 층과 접착층은 다층 콘크리트-포함 세그먼트에서 교번하는 순서로 서로 위에 배치되고, 콘크리트-포함 세그먼트의 최상층 및 최하층은 콘크리트 층에 의해 각각 형성된다.
본 발명에 따르면, 선택적인 d) 공정 단계는 원하는 만큼 자주 수행될 수 있다. d) 공정 단계가 수행될 때마다, 본 발명에 따른 b) 단계 및 본 발명에 따른 c) 단계가 따라서 각각 한 번 반복된다. 본 발명에 따르면, 선택적인 d) 공정 단계는 바람직하게는 적어도 한 번 수행된다. 이러한 방식으로, 3차원(3D) 물체의 다층 콘크리트-포함 세그먼트를 생산하는 것이 가능하다.
예를 들어, 콘크리트-포함 세그먼트가 본 발명에 따라 네 개의 콘크리트 층으로 만들어지는 경우, 제1 콘크리트 층(B1)은 본 발명에 따라 적절한 생콘크리트의 압출에 의해 먼저 생산된다(단계 a)). 그 뒤에 제1 접착층(K1)은 단계 b)에 따라 제1 콘크리트 층(B1)의 상단 위에 도포된다. 그 뒤에 제2 콘크리트 층(B2)은 단계 c)에서 제1 접착층(K1)의 상단 위에 생콘크리트를 압출하여 도포된다.
제2 콘크리트 층(B2)의 생콘크리트는 제1 콘크리트 층(B1)을 생산하기 위해 사용된 생콘크리트와 동일한 화학 조성을 가질 수 있다. 두 개의 콘크리트 층(B1, B2)은 또한 해당하는 생콘크리트의 화학 조성 또는 기하학적 형상 및/또는 층 두께와 관련하여 선택적으로 상이할 수 있다. 각각의 콘크리트 층(B1, B2) 및 또한 임의의 추가 콘크리트 층은 바람직하게는 사용된 생콘크리트 및 기하구조, 형상 및 층 두께와 관련하여 매치한다.
선택적인 발명적인 d) 단계는 후속적으로 두 번 수행되고; 따라서, 총 네 개의 콘크리트 층을 갖는 콘크리트-포함 세그먼트가 생산될 때까지 상기 언급된 b) 공정 단계 및 c) 공정 단계는 두 번 반복된다. 따라서 이 다층 콘크리트-포함 세그먼트는 총 네 개의 콘크리트 층(B1, B2, B3 및 B4)으로 구성되며, 제1 콘크리트 층(B1)과 제4 콘크리트 층(B4)이 각각 해당 콘크리트 세그먼트의 최하층 또는 하측(B1)과 최상층 또는 상측(B4)을 형성한다. 따라서, 세 개의 접착층(K1 내지 K3)이 총 네 개의 콘크리트 층(B1 내지 B4) 사이에 존재한다. 따라서, 위에서 언급한 예에서, 교번하는 순서로 네 개의 콘크리트 층(B1 내지 B4)과 세 개의 접착층(K1 내지 K3)을 포함하는 7층의 콘크리트-포함 세그먼트가 생산된다.
따라서, 본 발명의 목적을 위해, 용어 "다층 콘크리트-포함 세그먼트"는 항상 교번하는 콘크리트 층과 접착층의 합을 지칭한다. 이러한 맥락에서, 각 콘크리트-포함 세그먼트는 항상 최상층 및 최하층으로서 콘크리트 층을 갖기 때문에, 다층은 항상 홀수의 층이다. 따라서, 다층 콘크리트-포함 세그먼트는 예를 들어 5-층, 7-층, 9-층, 51-층 콘크리트-포함 세그먼트 또는 훨씬 더 많은 수의 층을 갖는 콘크리트-포함 세그먼트일 수 있다.
본 발명에 따르면, 대안적인 카운팅 방식은 각각의 다층 콘크리트-포함 세그먼트에서 오로지 콘크리트 층의 수만이 세어지도록 수행될 수 있다. 카운팅 방식에 관계없이 본 발명에 따라 임의의 원하는 수의 콘크리트 층을 갖는 다층 콘크리트-포함 세그먼트를 생산하는 것이 그리하여 가능하다는 것은 통상의 기술자에게 명백할 것이다. 예를 들어, 5, 10, 100 또는 그 이상의 콘크리트 층을 갖는 콘크리트-포함 세그먼트 또한 이러한 방식으로 생산될 수 있다. 따라서 100개의 콘크리트 층을 갖는 콘크리트-포함 세그먼트는 사이에 위치된 99개의 접착층(K1 내지 K99)을 갖는 100개의 콘크리트 층(B1 내지 B100)을 포함한다. 100개의 콘크리트 층을 갖는 콘크리트-포함 세그먼트는 본 발명에 따른 전술한 첫 번째 카운팅 방식에 따라 199-층 콘크리트-포함 세그먼트이다.
콘크리트-포함 세그먼트의 개개의 층의 각각의 두께(Z 방향)는 임의의 치수로 가정할 수 있다. 3층의 또는 다층의 콘크리트-포함 세그먼트 내의 각각의 콘크리트 층은 바람직하게는 (대부분이) 동일한 층 두께를 갖는다. 유사한 상황이 각각의 경우에 존재하는 접착층에도 적용된다. 더욱이, 적어도 하나의 콘크리트 층, 바람직하게는 모든 콘크리트층이 적어도 하나의 접착층, 바람직하게는 모든 접착층보다 더 두꺼운 두께를 갖는 것이 바람직하다. 거기에 도포된 접착층의 평균 두께에 대한 콘크리트 층의 평균 두께의 비가 > 1:1, 바람직하게는 > 3:1, 특히 6:1 내지 50:1인 것이 훨씬 더 바람직하다. 본 발명에 따르면, 0.2 내지 10 mm의 두께를 갖는 접착층 및/또는 10 내지 300 mm의 두께를 갖는 콘크리트 층이 바람직하다. 보다 바람직하게는, 접합층은 1 내지 5mm의 두께를 갖고, 콘크리트 층은 10 내지 100mm의 두께를 갖는다.
본 발명에 따른 b), c) 및/또는 선택적으로 d) 단계에서, 각 경우에 후속층(접착층 또는 콘크리트 층 중 어느 하나)은, 아래에 위치한 층의 상향면이 (X 및/또는 Y 방향으로) 완전히 또는 적어도 부분적으로 덮이도록, 각각의 경우에 도포된다. 본 발명에 따르면, 각각의 경우에 도포되는 층은 바람직하게는 아래에 위치한 층 위에 완전히 또는 거의 완전히 도포된다. 대응하는 후속층이 아래 층의 일부에만 도포되는 경우, 본 발명에 따르면, 아래 층의 상향면의 전체 면적 중 적어도 50%가 대응하는 후속층에 의해 덮이는 것이 바람직하며, 보다 더 바람직하게는 적어도 75%, 특히 적어도 90%이다. 거기에 도포되는 후속층에 의한 밑에 있는 층의 불완전한 커버(coverage)는, 그 중에서도, 예를 들어 창문 또는 문과 같은 개구부가 대응하는 적어도 3층의 콘크리트-포함 세그먼트에 통합되거나 고려될 때 수행될 수 있다. 밑에 있는 콘크리트 층 또는 접착층과 비교하여 상이한 기하구조, 형상, 길이(X 방향) 및/또는 너비(Y 방향)가 후속 콘크리트 층에서 실현되어야 하는 경우에 이것은 또한 유사하게 적용될 수 있다.
본 발명에 따른 a) 공정 단계, c) 공정 단계 및 선택적으로 d) 공정 단계에서 수행되는 것과 같은 생콘크리트의 압출은 통상의 기술자에게 공지되어 있다. 본 발명에 따르면, 이것은 적절한 3D 프린터를 사용하는 3D 프린팅 공정의 틀에서 수행된다. 3D 프린팅 프로세서 자체 및/또는 콘크리트-포함 물질을 사용하는 3D 프린터 자체는 통상의 기술자에게 공지되어 있으며, 예를 들어, 전술한 선행 기술 US-B 7,814,937, US-A 2010/0025349 또는 US A 2010/0257792에 개시된다.
본 발명에 따른 b) 단계에서의 제1 접착층(K1)의 도포 및, 선택적으로, 선택적인 d) 단계에서의 그것의 반복은 반드시 해당 접착제의 압출에 의해 수행될 필요는 없다. 그러나, 본 발명에 따르면, 사용된 적어도 하나의 접착제의 압출에 의해 b) 공정 단계를 수행하는 것이 바람직하다. 이것은 선택적인 d) 공정 단계에서의 b) 단계의 임의의 반복에도 유사하게 적용된다. 각각의 접착층이 각각의 경우에 아래에 위치한 콘크리트 층에 압출에 의해 도포되지 않은 경우에, 이는 본 발명에 따라 통상의 기술자에게 공지된 모든 방법, 예를 들어 브러싱, 스프레이 또는 다른 도포 방법에 의해 수행될 수 있다. 접착층의 도포는, 본 발명의 목적을 위해, 일반적으로 수동 또는 자동으로 수행되고 바람직하게는 자동으로 수행된다.
본 발명에 따르면, 접착제로서, 통상의 기술자에게 공지된 임의의 화합물, 특히 양생된 콘크리트와 생콘크리트 사이의 안정적인 결합을 가능하게 하고/하거나 적어도 부분적으로 액체 상태로 압출될 수 있는 화합물을 사용하는 것이 가능하다. 콘크리트 슬러리를 접착제로 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명의 목적을 위해, 용어 "콘크리트 슬러리"는 통상적인 (급속-양생) 콘크리트 또는 생콘크리트보다 더 액체인 콘크리트 유형을 지칭한다. 콘크리트 슬러리는 바람직하게는 2/3의 시멘트와 1/3의 모래를 포함하며 여기에 15 내지 40중량%의 물이 차례로 첨가된다.
콘크리트 슬러리는 본딩 슬러리라고도 할 수 있다. 콘크리트 슬러리는 통상적인 콘크리트, 특히 높은 비율의 시멘트에 비해 높은 비율의 바인더뿐만 아니라 석재의 크기 분율, 특히 으깨진 바위, 자갈 또는 모래와 같은 추가 성분을 포함할 수 있다. 마찬가지로, 물 및/또는 다른 첨가제는 콘크리트 슬러리에 포함될 수 있다. 다른 첨가제로서, 콘크리트 슬러리는 바람직하게는 본 발명에 따라 가소제(plasticizers)(예를 들어, 폴리카르복실레이트 에테르), 셀룰로오스, 특히 메틸 셀룰로오스, 라텍스 분산액 또는 분산 분말을 포함한다. 라텍스 분산액 또는 분산 분말은 바람직하게는 스티렌-아크릴레이트, 비닐 아세테이트-에틸렌, 비닐 아세테이트 또는 스티렌-부타디엔을 기반으로 한다. 또한, 본 발명에 따르면, 습윤제 또는 증점제와 같은 추가 첨가제는 콘크리트 슬러리로의 통합을 개선하기 위해 첨가될 수 있다. 셀룰로오스는 수분 보유제로서 또한 사용된다.
본 발명에 따르면, 또한 콘크리트 슬러리가 적어도 30 중량%의 바인더, 바람직하게는 시멘트, 훨씬 더 바람직하게는 50 내지 70 중량%의 바인더, 특히 시멘트를 포함하는 것이 바람직하다. 콘크리트 슬러리에서의 물의 함량은 바람직하게는 15 내지 40 중량%이며, 물은 선택적으로 액화제(liquefiers) 또는 가소제로 전체 또는 적어도 부분적으로 대체될 수 있다.
따라서, 본 발명에 따르면, 적어도 하나의 접착제가 b) 단계 및/또는 선택적으로 d) 단계에서 아래의 콘크리트 층에 압출에 의해 도포되는 것이 바람직하다.
더욱이, 3D 프린팅 공정은 바람직하게는 3D 압출 프린팅 공정으로서 수행되며, 특히 모든 a) 내지 d) 공정 단계는 3D 압출 프린팅 공정으로서 수행된다.
더욱이, 본 발명에 따르면, 3D 프린팅 공정이 컴퓨터 지원으로 특히 적어도 하나의 슬라이서(slicer) 소프트웨어를 사용하여 수행되는 것이 바람직하다. 3D 프린팅 공정 및/또는 적절한 슬라이서 소프트웨어를 수행하기 위한 컴퓨터-지원 방법은 그 자체로 통상의 기술자에게 공지되어 있다.
더욱이, a), c) 및/또는 선택적으로 d) 단계에서의 생콘크리트의 압출은, 본 발명에 따르면, 바람직하게는 제1 노즐(D1)을 사용하여 수행되고; 노즐(D1)은 바람직하게는 3D 프린터의 구성요소이며 노즐(D1)은 특히 3D 프린터의 인쇄 헤드에 포함된다.
더욱이, 본 발명에 따르면, 접착제의 압출은 바람직하게는 제2 노즐(D2)을 사용하여 수행되고; 노즐(D2)은 바람직하게는 3D 프린터의 구성요소이고, 노즐(D2)은 특히 3D 프린터의 인쇄 헤드에 포함된다.
마찬가지로 본 발명의 목적상 노즐들(D1, D2)은 동일한 3D 프린터의 구성요소인 것이 바람직하며, 여기서
i) 2개의 노즐들(D1, D2)은 바람직하게는 3D 프린터의 동일한 인쇄 헤드에 배열되고 결합된 방식으로 작동되거나, 또는
i) 2개의 노즐들(D1, D2)은 바람직하게는 3D 프린터의 별개의 인쇄 헤드에 배열되고 서로 별도로 작동된다.
본 발명의 공정의 바람직한 실시예에서, 접착제는 b) 단계 및/또는 선택적으로 d) 단계에서, 오로지 각각의 콘크리트 층의 상향면이 단단한 콘크리트로 적어도 부분적으로, 바람직하게는 완전히 양생되었을 때에만, 아래의 콘크리트 층에 도포된다.
더욱이, 본 발명에 따르면, c) 단계 및/또는 선택적으로 d) 단계에서 각각의 접착층의 상향면의 상단 위에 다음 콘크리트 층의 도포는 바람직하게는 다음에 의해 수행된다.
i) 아래의 콘크리트 층 상에 접착층이 완전히 형성된 직후 다음 콘크리트 층이 도포되는 것, 또는
ii) 접착층의 대응하는 하위 영역을 형성하도록 아래의 콘크리트 층에 접착제가 도포된 위치에서만 다음 콘크리트 층을 형성하기 위해 생콘크리트가 압출되면서, 접착제와 동시에 다음 콘크리트 층이 아래의 콘크리트 층으로 도포되는 것
다음 콘크리트 층이 아래의 콘크리트 층의 상단 위에 접착제와 동시에 도포되는 것이 특히 바람직하며, 다음 콘크리트 층을 형성하기 위한 생콘크리트는 접착층의 대응하는 하위 영역을 형성하도록 아래의 콘크리트 층의 상단 위에 접착제가 도포된 위치에만 압출된다.
본 발명에 따르면, 3D 물체는 바람직하게는 건물 또는 건물의 일부이고, 건물은 바람직하게는 주택, 주거지(dwelling), 홀, 차고 및/또는 상점이다. 건물의 일부는 본 목적을 위해 바람직하게는 축벽(masonry wall), 벽, 발코니, 지붕, 바닥 및/또는 쉘 구조이다. 건물 또는 건물의 일부는 또한 3D 프린팅 공정에 의해 생산되지 않은 다른 물체, 예를 들어 문, 창문, 지붕 홈통(roof gutters) 및 다른 비슷한 부품과 함께 제공되거나 결합될 수 있다.
더욱이, 본 발명에 따르면, 각각의 3D 물체에서, 모든 적어도 3층의 콘크리트-포함 세그먼트 또는 적어도 3층의 콘크리트-포함 세그먼트의 적어도 주요 부분, 바람직하게는 모든 적어도 3층의 콘크리트-포함 세그먼트가, a) 단계 내지 c) 단계 및 선택적으로 d) 단계를 포함하는 공정에 의해 생산되는 것이 바람직하다.
본 발명은 전술한 공정에 의해 생산될 수 있는 3D 물체의 적어도 3층의 콘크리트-포함 세그먼트를 추가로 제공한다.
3D 물체는 바람직하게는 건물 또는 건물의 일부이고, 건물은 바람직하게는 주택, 주거지, 홀, 차고 및/또는 상점이다.
따라서 본 발명은 3D 물체를 생산하거나 3D 물체에 통합하기 위한 본 발명에 따른 적어도 하나의 적어도 3층의 콘크리트-포함 세그먼트의 용도를 추가로 제공하며, 3D 물체는 바람직하게는 건물 또는 건물의 일부이고, 건물은 바람직하게는 주택, 주거지, 홀, 차고 및/또는 상점이다.
본 발명은, 본 발명에 따른 적어도 하나의 적어도 3층의 콘크리트-포함 세그먼트를 포함하는 3차원(3D) 물체를 추가로 제공한다.

Claims (15)

  1. 3차원(3D) 물체의 적어도 3층의 콘크리트-포함 세그먼트를 층별로 생산(layer-by-layer production)하기 위한 3차원(3D) 프린팅 공정에 있어서,
    a) 상향면(upward-facing side)을 포함하는 제1 콘크리트 층(B1)을 형성하기 위해 생콘크리트(fresh concrete)를 압출하는 단계,
    b) 적어도 하나의 접착제를 사용하여 상기 제1 콘크리트 층(B1)에 제1 접착층(K1)을 도포하는 단계로서, 상기 제1 접착층(K1)은 상기 제1 콘크리트 층(B1)의 상기 상향면을 완전히 또는 적어도 부분적으로 덮는, 상기 제1 접착층 도포 단계, 및
    c) 상기 제1 접착층(K1)의 상단 위에 생콘크리트를 압출하여 제2 콘크리트 층(B2)을 도포하는 단계로서, 3D 물체의 적어도 3층의 콘크리트-포함 세그먼트를 형성하기 위하여, 상기 제2 콘크리트 층(B2)은 상기 제1 접착제(K1)의 상향면을 완전히 또는 적어도 부분적으로 덮으며, 상기 제1 콘크리트 층(B1)은 최하층을 형성하고, 상기 제1 접착층(K1)은 중간 층을 형성하며 상기 제2 콘크리트 층(B2)은 상기 적어도 3층의 콘크리트-포함 세그먼트의 최상층을 형성하는, 상기 제2 콘크리트 층 도포 단계인
    상기 a) 내지 c) 단계를 포함하는
    3D 프린팅 공정.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 공정은
    d) 3D 물체의 다층 콘크리트-포함 세그먼트를 형성하기 위해, b) 단계 및 c) 단계를 적어도 한 번 반복하는 단계로서, 각각의 콘크리트 층과 접착층은 상기 다층 콘크리트-포함 세그먼트에서 교번하는 순서로 서로 위에 배치되고, 상기 콘크리트-포함 세그먼트의 최상층 및 최하층은 콘크리트 층에 의해 각각 형성되는, 상기 b) 단계 및 c) 단계의 적어도 한 번의 반복 단계인
    추가의 상기 d) 단계를 포함하는
    3D 프린팅 공정.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    i) 상기 공정은 3D 압출 프린팅 공정으로서 수행되고/되거나,
    ii) a) 단계, c) 단계 및/또는 선택적으로 d) 단계에서의 생콘크리트의 압출은 제1 노즐(D1)을 사용하여 수행되고, 상기 노즐(D1)은 바람직하게는 3D 프린터의 구성요소이며, 상기 노즐(D1)은 특히 3D 프린터의 인쇄 헤드에 포함되고/되거나,
    iii) 상기 공정은 컴퓨터의 지원을 받아, 특히 적어도 하나의 슬라이서(slicer) 소프트웨어를 사용하여, 수행되는
    3D 프린팅 공정.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 접착제는 b) 단계 및/또는 선택적으로 d) 단계에서 아래의 콘크리트 층에 압출에 의해 도포되는
    3D 프린팅 공정.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    콘크리트 슬러리가 접착제로서 사용되는
    3D 프린팅 공정.
  6. 제4항 또는 제5항에 있어서,
    상기 접착제의 압출은 제2노즐(D2)을 사용하여 수행되며, 상기 노즐(D2)은 바람직하게는 3D 프린터의 구성요소이고, 상기 노즐(D2)은 특히 3D 프린터의 인쇄 헤드에 포함되는
    3D 프린팅 공정.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 노즐들(D1, D2)은 동일한 3D 프린터의 구성요소이며,
    i) 상기 두 개의 노즐들(D1, D2)은 바람직하게는 3D 프린터의 동일한 인쇄 헤드에 배열되고 결합된 방식으로 작동되거나, 또는
    ii) 상기 두 개의 노즐들(D1, D2)은 바람직하게는 3D 프린터의 별개의 인쇄 헤드에 배열되고 서로 별도로 작동되는
    3D 프린팅 공정.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 접착제는 b) 단계 및/또는 선택적으로 d) 단계에서, 오로지 각각의 콘크리트 층의 상향면이 단단한 콘크리트로 적어도 부분적으로, 바람직하게는 완전히 양생되었을 때에만, 아래의 콘크리트 층에 도포되는
    3D 프린팅 공정.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    c) 단계 및/또는 선택적으로 d) 단계에서 각각의 접착층의 상향면의 상단 위에 다음 콘크리트 층(next concrete layer)을 도포하는 단계는,
    i) 아래의 콘크리트 층 상에 접착층이 완전히 형성된 직후 다음 콘크리트 층이 도포되는 것, 또는
    ii) 접착층의 대응하는 하위 영역을 형성하도록 아래의 콘크리트 층에 접착제가 도포된 위치에서만 다음 콘크리트 층을 형성하기 위해 생콘크리트가 압출되면서, 접착제와 동시에 다음 콘크리트 층이 아래의 콘크리트 층으로 도포되는 것
    에 의해 수행되고,
    상기 다음 콘크리트 층은 바람직하게는 아래의 콘크리트 층의 상단 위에 상기 접착제와 동시에 도포되며, 상기 다음 콘크리트 층을 형성하기 위한 상기 생콘크리트는 상기 접착층의 대응하는 하위 영역을 형성하도록 아래의 콘크리트 층의 상단 위에 접착제가 도포된 위치에만 압출되는
    3D 프린팅 공정.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 3D 물체는 건물 또는 건물의 일부이고, 상기 건물은 바람직하게는 주택(house), 주거지(dwelling), 홀(hall), 차고(garage) 및/또는 상점인
    3D 프린팅 공정.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    모든 적어도 3층의 콘크리트-포함 세그먼트 또는 상기 적어도 3층의 콘크리트-포함 세그먼트의 적어도 주요 부분, 바람직하게는 모든 적어도 3층의 콘크리트-포함 세그먼트는, 각각의 3D 물체에서, a) 단계 내지 c) 단계 및 선택적으로 d) 단계를 포함하는 공정에 의해 생산된
    3D 프린팅 공정.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    콘크리트 층에 도포된 접착층의 평균 두께에 대한 콘크리트 층의 평균 두께의 비율은 1:1 초과, 바람직하게는 3:1 초과, 특히 6:1 내지 50:1 인
    3D 프린팅 공정.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 따른 공정에 의해 생산될 수 있는 3D 물체의 적어도 3층의 콘크리트-포함 세그먼트에 있어서,
    상기 3D 물체는 바람직하게는 건물 또는 건물의 일부이고, 상기 건물은 바람직하게는 주택, 주거지, 홀, 차고 및/또는 상점인
    적어도 3층의 콘크리트-포함 세그먼트.
  14. 3D 물체를 생산하거나 3D 물체에 통합하기 위한 제13항에 따른 적어도 하나의 적어도 3층의 콘크리트-포함 세그먼트의 용도에 있어서,
    상기 3D 물체는 바람직하게는 건물 또는 건물의 일부이고, 상기 건물은 바람직하게는 주택, 주거지, 홀, 차고 및/또는 상점인
    용도.
  15. 제13항에 따른 적어도 3층의 콘크리트-포함 세그먼트를 적어도 하나 포함하는 3차원(3D) 물체.
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