KR20230049865A - 다중 배합을 통한 3d 프린팅 방법 - Google Patents
다중 배합을 통한 3d 프린팅 방법 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20230049865A KR20230049865A KR1020210132870A KR20210132870A KR20230049865A KR 20230049865 A KR20230049865 A KR 20230049865A KR 1020210132870 A KR1020210132870 A KR 1020210132870A KR 20210132870 A KR20210132870 A KR 20210132870A KR 20230049865 A KR20230049865 A KR 20230049865A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- mixture
- mixing
- printing method
- admixture
- printing
- Prior art date
Links
- 238000002156 mixing Methods 0.000 title claims abstract description 34
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 25
- 238000007639 printing Methods 0.000 title claims abstract description 6
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 53
- 238000010146 3D printing Methods 0.000 claims abstract description 25
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims abstract description 9
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 claims description 12
- 239000011247 coating layer Substances 0.000 claims description 11
- 239000012783 reinforcing fiber Substances 0.000 claims description 8
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 4
- 238000012546 transfer Methods 0.000 abstract description 20
- 239000002994 raw material Substances 0.000 abstract description 8
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 8
- 239000004568 cement Substances 0.000 description 7
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 6
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 description 6
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 5
- 238000007711 solidification Methods 0.000 description 5
- 230000008023 solidification Effects 0.000 description 5
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- 238000003475 lamination Methods 0.000 description 4
- 239000000047 product Substances 0.000 description 4
- 239000001856 Ethyl cellulose Substances 0.000 description 3
- ZZSNKZQZMQGXPY-UHFFFAOYSA-N Ethyl cellulose Chemical compound CCOCC1OC(OC)C(OCC)C(OCC)C1OC1C(O)C(O)C(OC)C(CO)O1 ZZSNKZQZMQGXPY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 description 3
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N ether Substances CCOCC RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229920001249 ethyl cellulose Polymers 0.000 description 3
- 235000019325 ethyl cellulose Nutrition 0.000 description 3
- ZZUFCTLCJUWOSV-UHFFFAOYSA-N furosemide Chemical compound C1=C(Cl)C(S(=O)(=O)N)=CC(C(O)=O)=C1NCC1=CC=CO1 ZZUFCTLCJUWOSV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229920000609 methyl cellulose Polymers 0.000 description 3
- 239000001923 methylcellulose Substances 0.000 description 3
- 235000010981 methylcellulose Nutrition 0.000 description 3
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 3
- 239000013535 sea water Substances 0.000 description 3
- 229920000663 Hydroxyethyl cellulose Polymers 0.000 description 2
- 239000004354 Hydroxyethyl cellulose Substances 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000009472 formulation Methods 0.000 description 2
- 238000001879 gelation Methods 0.000 description 2
- 238000006703 hydration reaction Methods 0.000 description 2
- 235000019447 hydroxyethyl cellulose Nutrition 0.000 description 2
- 239000001866 hydroxypropyl methyl cellulose Substances 0.000 description 2
- 229920003088 hydroxypropyl methyl cellulose Polymers 0.000 description 2
- 235000010979 hydroxypropyl methyl cellulose Nutrition 0.000 description 2
- UFVKGYZPFZQRLF-UHFFFAOYSA-N hydroxypropyl methyl cellulose Chemical compound OC1C(O)C(OC)OC(CO)C1OC1C(O)C(O)C(OC2C(C(O)C(OC3C(C(O)C(O)C(CO)O3)O)C(CO)O2)O)C(CO)O1 UFVKGYZPFZQRLF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 2
- 229920002401 polyacrylamide Polymers 0.000 description 2
- 238000000110 selective laser sintering Methods 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- PQUXFUBNSYCQAL-UHFFFAOYSA-N 1-(2,3-difluorophenyl)ethanone Chemical compound CC(=O)C1=CC=CC(F)=C1F PQUXFUBNSYCQAL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- SMZOUWXMTYCWNB-UHFFFAOYSA-N 2-(2-methoxy-5-methylphenyl)ethanamine Chemical compound COC1=CC=C(C)C=C1CCN SMZOUWXMTYCWNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 2-Propenoic acid Natural products OC(=O)C=C NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920002134 Carboxymethyl cellulose Polymers 0.000 description 1
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 description 1
- 229920003171 Poly (ethylene oxide) Polymers 0.000 description 1
- CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L Sodium Carbonate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]C([O-])=O CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229920006397 acrylic thermoplastic Polymers 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 239000012615 aggregate Substances 0.000 description 1
- 239000000440 bentonite Substances 0.000 description 1
- 229910000278 bentonite Inorganic materials 0.000 description 1
- SVPXDRXYRYOSEX-UHFFFAOYSA-N bentoquatam Chemical compound O.O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O SVPXDRXYRYOSEX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 230000036571 hydration Effects 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 230000001151 other effect Effects 0.000 description 1
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 229920003229 poly(methyl methacrylate) Polymers 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 1
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 1
- 229940047670 sodium acrylate Drugs 0.000 description 1
- 239000012265 solid product Substances 0.000 description 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
- ISXSCDLOGDJUNJ-UHFFFAOYSA-N tert-butyl prop-2-enoate Chemical compound CC(C)(C)OC(=O)C=C ISXSCDLOGDJUNJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920001169 thermoplastic Polymers 0.000 description 1
- 239000012815 thermoplastic material Substances 0.000 description 1
- 239000004416 thermosoftening plastic Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B28—WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
- B28B—SHAPING CLAY OR OTHER CERAMIC COMPOSITIONS; SHAPING SLAG; SHAPING MIXTURES CONTAINING CEMENTITIOUS MATERIAL, e.g. PLASTER
- B28B15/00—General arrangement or layout of plant ; Industrial outlines or plant installations
- B28B15/002—Mobile plants, e.g. on vehicles or on boats
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B28—WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
- B28B—SHAPING CLAY OR OTHER CERAMIC COMPOSITIONS; SHAPING SLAG; SHAPING MIXTURES CONTAINING CEMENTITIOUS MATERIAL, e.g. PLASTER
- B28B1/00—Producing shaped prefabricated articles from the material
- B28B1/001—Rapid manufacturing of 3D objects by additive depositing, agglomerating or laminating of material
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B28—WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
- B28B—SHAPING CLAY OR OTHER CERAMIC COMPOSITIONS; SHAPING SLAG; SHAPING MIXTURES CONTAINING CEMENTITIOUS MATERIAL, e.g. PLASTER
- B28B1/00—Producing shaped prefabricated articles from the material
- B28B1/52—Producing shaped prefabricated articles from the material specially adapted for producing articles from mixtures containing fibres, e.g. asbestos cement
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B28—WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
- B28B—SHAPING CLAY OR OTHER CERAMIC COMPOSITIONS; SHAPING SLAG; SHAPING MIXTURES CONTAINING CEMENTITIOUS MATERIAL, e.g. PLASTER
- B28B11/00—Apparatus or processes for treating or working the shaped or preshaped articles
- B28B11/04—Apparatus or processes for treating or working the shaped or preshaped articles for coating or applying engobing layers
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B28—WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
- B28B—SHAPING CLAY OR OTHER CERAMIC COMPOSITIONS; SHAPING SLAG; SHAPING MIXTURES CONTAINING CEMENTITIOUS MATERIAL, e.g. PLASTER
- B28B13/00—Feeding the unshaped material to moulds or apparatus for producing shaped articles; Discharging shaped articles from such moulds or apparatus
- B28B13/02—Feeding the unshaped material to moulds or apparatus for producing shaped articles
- B28B13/0215—Feeding the moulding material in measured quantities from a container or silo
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B28—WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
- B28C—PREPARING CLAY; PRODUCING MIXTURES CONTAINING CLAY OR CEMENTITIOUS MATERIAL, e.g. PLASTER
- B28C5/00—Apparatus or methods for producing mixtures of cement with other substances, e.g. slurries, mortars, porous or fibrous compositions
- B28C5/40—Mixing specially adapted for preparing mixtures containing fibres
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B28—WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
- B28C—PREPARING CLAY; PRODUCING MIXTURES CONTAINING CLAY OR CEMENTITIOUS MATERIAL, e.g. PLASTER
- B28C7/00—Controlling the operation of apparatus for producing mixtures of clay or cement with other substances; Supplying or proportioning the ingredients for mixing clay or cement with other substances; Discharging the mixture
- B28C7/02—Controlling the operation of the mixing
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B40/00—Processes, in general, for influencing or modifying the properties of mortars, concrete or artificial stone compositions, e.g. their setting or hardening ability
- C04B40/0028—Aspects relating to the mixing step of the mortar preparation
- C04B40/0032—Controlling the process of mixing, e.g. adding ingredients in a quantity depending on a measured or desired value
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
- B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
- B33Y10/00—Processes of additive manufacturing
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
- E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
- E02D2250/00—Production methods
- E02D2250/0061—Production methods for working underwater
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
Abstract
본 발명은 해상 또는 해저에서 적어도 2개의 프린팅 원료를 혼합하여 제1혼합물을 생성하는 제1혼합 단계; 상기 제1혼합물과 혼화제를 분리 이송하는 단계; 상기 제1혼합물과 상기 혼화제를 토출 노즐 단부 직전 영역에서 혼합하여 제2혼합물을 생성하는 제2혼합 단계; 및 해저에서 상기 제2혼합물을 토출하여 구조물을 형성하는 단계를 포함하는 다중 배합을 통한 3D 프린팅 방법을 개시한다.
Description
본 발명은 다중 배합을 통한 3D 프린팅 방법에 관한 것이다.
3D 프린팅(3D printing)은 최근 각광받고 있는 제조기술로서, 플라스틱 액체 혹은 기타 원료를 사출하거나 적층, 응고시켜 3차원 형태의 고체 제품을 제작하는 기술을 말하며, 전통적인 재료 가공 기술에 비해 속도, 가격, 사용 편리성 등 다양한 측면에서 우위를 나타내고 있다.
3D 프린팅은 원료에 따라 액체, 파우더, 고체로 나뉘며, 레이저, 열, 빛 등의 소스를 기반으로 응고/적층하는 다양한 방식이 존재하는데, 3D 프린팅 방식은 현재까지 다양하게 개발되어 왔으며 각각의 방식은 제품 제작에 있어 장단점을 가지고 있다.
3D 프린팅 방식은 각각의 분야마다 다른 형태의 방식이 사용될 수 있으며, 크게 FDM(Fused Deposition Modelling), DLP(Digital Light Processing), SLA(Stereolithography), SLS(Selective Laser Sintering), PolyJet(Photopolymer Jetting Technology), DMT(Direct Metal Tooling), PBP(Powder Bed & inkjet head 3d printing), LOM(Laminated Object Manufacturing) 등의 방식으로 구분될 수 있다.
일반적으로는, 열가소성 플라스틱으로 된 와이어 또는 필라멘트를 공급릴과 이송릴을 통해 공급하고, 공급된 필라멘트를 작업대에 대하여 상대적으로 XYZ 세 방향으로 위치 조절되는 3차원 이송기구에 장착된 히터노즐에서 용융시켜서 배출함으로써, 2차원 평면형태를 만들면서 이를 작업대 상에 한 층씩 적층하여 3차원으로 성형하는 용융 수지 압출 조형 방법(FDM)이 널리 사용되고 있다.
이렇게 압출헤드에서 나오는 응고성 모델링 재료의 층을 융착시켜 3차원 모델을 제조하는 방법 및 장치의 예는 기존의 특허에서 많이 찾아볼 수 있으며, 고체 막대 형태나 공급릴 상에 감긴 유연 필라멘트 형태로 압출 헤드에 공급될 수 있다. 이때, 압출헤드는 응고시 적당한 결합으로 앞의 층에 접착하는 응고성 재료를 사용하며, 열가소성 재료가 이러한 용융 적층에 특히 적당한 것으로 알려져 주로 사용되고 있다.
또한, 최근에는 각종 건축 및 토목 구조물의 구조체로 사용되는 콘크리트는 물과 시멘트, 골재 등이 섞여있는 물질로서, 시멘트가 물과 반응하여 굳어지는 수화반응을 이용하는데, 3D 프린팅 기법으로 별도 거푸집 없이 다양한 형상의 콘크리트를 제조하고자 할 경우 압출헤드에서 압출되는 속도에 비해 콘크리트의 응고 속도가 느려서, 3D 프린터에 의한 3D 형상 제작시간이 응고속도에 큰 영향을 받게 된다.
즉, 3D 프린터의 압출헤드는 빠른 속도로 움직이면서 콘크리트를 압출하게 되나, 압출된 콘크리트의 응고에 상당한 시간이 소요되는 관계로, 완전히 응고되지 않은 층 위로 다시 콘크리트가 압출되는 경우, 제품의 형상이 뭉개지는 문제가 있다.
또한, 콘크리트를 제조하기 위해서는 그 지속적인 공급이 가능해야 하고, 흐름에 의한 재료분리가 적어야 되며, 적층을 위한 안정화 시간이 짧아야 하고, 제조된 제품이 콘크리트 2차 제품의 기본적인 품질 특성을 만족할만한 강도, 내구성을 가지고 있어야 하며, 여기에 더하여 근래에 요구되는 친환경적인 특성까지 만족해야 하는 바, 3D프린팅 기법을 통해 콘크리트를 제조하는 데 많은 어려움이 있다.
특히, 3D 콘크리트 프린팅 기술을 이용하여 수중에서 시공하려면 초속경 콘크리트를 사용한다 하더라도 콘크리트가 해수에 풀어지게 되어 효과적인 시공이 어려운 문제가 있었다.
따라서, 종래에는 육지에서 콘크리트 구조물을 제작한 후 이를 다시 설치현장으로 옮겨 시공함으로 인해 전체적인 시공기간 및 비용이 증가하는 단점이 있었다.
본 발명은 수중에서 콘크리트를 토출하여 구조물을 형성하는 것이 가능한 다중 배합을 통한 3D 프린팅 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
한편, 본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 다중 배합을 통한 3D 프린팅 방법은 해상 또는 해저에서 적어도 2개의 프린팅 원료를 혼합하여 제1혼합물을 생성하는 제1혼합 단계; 상기 제1혼합물과 혼화제를 분리 이송하는 단계; 상기 제1혼합물과 상기 혼화제를 토출 노즐 단부 직전 영역에서 혼합하여 제2혼합물을 생성하는 제2혼합 단계; 및 해저에서 상기 제2혼합물을 토출하여 구조물을 형성하는 단계; 를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제2혼합물의 점성은 상기 제1혼합물의 점성에 비해 클 수 있다.
또한, 동일한 힘이 가해진 경우, 상기 제1혼합물의 유동성은 상기 제2혼합물의 유동성에 비해 클 수 있다.
또한, 상기 구조물에 보강부재를 배치하는 단계; 를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 보강부재는 상기 구조물 외측면에 코팅되는 코팅층일 수 있다.
또한, 상기 보강부재는 상부에서 상기 구조물을 관통하여 삽입되는 보강 섬유일 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 수중에서 콘크리트를 토출하여 구조물을 형성하는 것이 가능하다.
한편, 본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 배합을 통한 3D 프린팅 방법을 나타낸 흐름도이고,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 배합을 통한 3D 프린팅 방법을 수행하기 위한 3D 프린팅 장치를 개략적으로 나타낸 예시도이고,
도 3은 도 2의 'A'영역을 확대한 확대도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 배합을 통한 3D 프린팅 방법을 수행하기 위한 3D 프린팅 장치를 개략적으로 나타낸 예시도이고,
도 3은 도 2의 'A'영역을 확대한 확대도이다.
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면들을 참조하여 더욱 상세하게 설명한다. 본 발명의 실시 예는 여러 가지 형태로 변형할 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래의 실시 예들로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시 예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해 과장되었다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제의 해결 방안을 명확하게 하기 위한 발명의 구성을 본 발명의 바람직한 실시 예에 근거하여 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명하되, 도면의 구성요소들에 참조번호를 부여함에 있어서 동일 구성요소에 대해서는 비록 다른 도면상에 있더라도 동일 참조번호를 부여하였으며 당해 도면에 대한 설명 시 필요한 경우 다른 도면의 구성요소를 인용할 수 있음을 미리 밝혀둔다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 배합을 통한 3D 프린팅 방법을 나타낸 흐름도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 배합을 통한 3D 프린팅 방법을 수행하기 위한 3D 프린팅 장치를 개략적으로 나타낸 예시도이고, 도 3은 도 2의 'A'영역을 확대한 확대도이다.
우선, 도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 배합을 통한 3D 프린팅 방법은 제1혼합 단계(S10), 이송 단계(S20), 제2혼합 단계(S30), 토출 단계(S40) 및 추가로 보강 부재 배치 단계(S50)를 포함할 수 있다.
우선, 도 2를 참조하면, 3D 프린팅을 이용하여 제조되는 콘크리트의 원료를 선박 등을 이용해 시공 현장으로 이송한다.
여기서, 선박에 의해 이송되는 원료는 시멘트, 골재(모래, 자갈 등) 및 혼화제를 포함할 수 있다.
혼화제는 사출 시 필요한 특성을 구현할 수 있도록 시멘트와 골재 혼합 물에 혼합될 수 있다.
여기서, 혼화제는 수화시간 조절 및 수중 풀어짐 방지 등의 성질을 부여하기 위해 사용되는 혼화제를 포함할 수 있다.
구체적인 일 예에서, 혼화제는 수중불분리성 혼화제로써, 셀룰로오스계인 Methyl Cellulose (MC), Ethyl Cellulose (EC), Hydroxyethyl Cellulose(HEC), Hydro Prophylen Cellulose (HPC), Hydro Ether Methylene Cellulose (HEMC), Hydroxypropyl Methyl Cellulose (HPMC), Hydro Bentonite Methyl Cellulose (HBMC), Hydro Ether Ethyl Cellulose (HEEC), Carboxy Methyl Cellulose (CMC) 사용가능하며, 또는 아크릴계로 - 폴리아크릴 아미드, 아크릴산 소다, 포리에칠렌 옥사이드 (PEC), 폴리아크릴 아미드와 아크릴산 소다외 공중합체 등이 사용될 수 있다.
제1혼합 단계(S10)에서는 시멘트와 골재를 1차 혼합하여, 제1혼합물을 생성할 수 있다.
여기서, 제1혼합 단계(S10)는 선박 상에서 수행되는 것이 바람직하며, pan Mixer 등과 같은 기본 배합 장치를 통해 수행될 수 있다.
한편, 제1혼합 단계(S10)에서 생성된 제1혼합물은 해저로 이송되는 과정에 응고되지 않으며 낮은 점성과 높은 유동성을 가져, 깊은 수심까지 용이하게 이동될 수 있다.
여기서, 제1혼합 단계(S10)에서 시멘트와 골재의 혼합 질량비율은 대략 1:1 내지 1:6 인 것이 바람직하다. 다만, 이러한 혼합 비율은 구체적인 실시예에 불과할 뿐, 이로써 본 발명이 한정되는 것은 아니다.
이송 단계(S20)에서는 이송 파이프를 통해, 시멘트와 골재를 1차 혼합된 제1혼합물 및 혼화제 각각을 분리하여 시공 영역까지 이송할 수 있다.
여기서, 이송 파이프에는 압송 펌프 등을 통해, 고압이 제공될 수 있으며 요구하는 영역으로 제1혼합물을 이송할 수 있다.
한편, 이송 파이프 내부에는 제1혼합물의 응고를 방지하기 위해, 내부 믹싱 스크류가 배치될 수 있고 이송 과정에서도 제1혼합물을 보다 균일하게 혼합할 수 있다.
또한, 이송 파이프는 가요성 파이프로 구성될 수 있거나, 복수의 파이프 연결부가 관절을 통해 연결되어 용이하게 토출 위치를 제어할 수 있다. 여기서, 이송 파이프는 위치 제어 로봇(Self-positioning 로봇)에 의해 해저에서 배치 및 토출 위치가 변경될 수 있다.
한편, 이송 파이프에는 제1혼합물의 이송 경로와 혼화제의 이송 경로가 분리되어 배치할 수 있다.
제2혼합 단계(S30)에서는 이송 파이프의 토출 노즐 단부 직전 영역에서, 제1혼합물과 혼화제가 혼합되어 제2혼합물을 생성할 수 있다.
여기서, 제2혼합물은 제1혼합물에 의해 점성이 크고, 낮은 유동성을 가져 수중에서도 수중 불분리성을 유지할 수 있다.
구체적으로, 제1혼합물에 혼화제가 혼합되면, 제2혼합물은 빠른 경화, 수중 적층성이 용이한 특징을 가질 수 있다.
여기서, 다음의 [표 1]을 참조하면, 제2혼합물은 제1혼합물에 비해, 물성이 차별된다.
| Flow(mm) | 점도(cps) | 겔화(at 5℃ (hr) | 부착강도(N/mm2), 28일 | |
| 제1혼합물 | 204 | 6.1 | 2 | 0.8 |
| 제2혼합물 | 140 | 12.3 | 0.5~1 | 2.8 |
여기서, 겔화 수치는 타설하기 어려운 수준에 이르기 까지 걸리는 시간으로 정의할 수 있다.한편, 제2혼합 단계(S30)에서 제1혼합물과 혼화제의 혼합 비율은 1:0.0007 내지 1:0.0014일 수 있다.
여기서, 제1혼합물과 혼화제의 혼합 비율이 1:0.0007 미만인 경우, 풀림 또는 분리 문제가 있을 수 있고, 제1혼합물과 혼화제의 혼합 비율이 1:0.0014 초과인 경우, 컬링 문제가 있을 수 있다.
토출 단계(S40)에서는 제2혼합물을 노즐을 통해 토출하며 이송 파이프를 적절히 제어하여, 토출되는 제2혼합물의 적층 등을 통해 해저 지면 상에 시공하고자 하는 구조물을 생성할 수 있다.
여기서, 토출 단계(S40)에서의 토출 속도 및 형성되는 구조물의 형상은 기존에 결정된 설계도에 따를 수 있으며, 시공 현장의 유속 및 파랑 정보에 따라 적절히 변경될 수 있다.
또한, 추가적으로 수행될 수 있는 보강 부재 배치 단계(S50)에서는 수중에서 콘크리트 3D 프린팅으로 형성된 구조물에 보강 부재를 배치하여, 구조물의 강도 및 신뢰성을 향상 시킬 수 있다.
일 실시예로, 보강 부재 배치 단계(S50)에서는 제2혼합물이 토출되어 형성된 구조물의 외측면을 코팅하는 코팅층이 형성될 수 있다.
여기서, 코팅층을 형성하는 원료는 이송 파이프를 통해 선박 등의 외부에서 공급될 수 있으며, 코팅층의 원료 공급 경로는 제1혼합물의 이송 경로와 혼화제의 이송 경로가 분리되어 배치할 수 있다.
이러한 코팅층은 구조물과 해수가 직접 맞닿지 않도록 이들을 분리할 수 있으며, 일부는 구조물에 흡수/혼합되어 특정 특성을 부가할 수 있다.
예컨대, 이러한 코팅층은 속경화 수중 에폭시를 포함할 수 있다.
또한, 다른 실시예로, 보강 부재 배치 단계(S50)에서는 제2혼합물이 토출되어 형성된 구조물을 관통하도록 삽입되는 보강 섬유가 배치될 수 있다.
여기서, 보강 섬유는 이송 파이프의 외측에 배치되거나, 위치 제어 로봇의 별도의 암에 배치되어, 형성된 구조물 상에 삽입될 수 있다.
한편, 보강 섬유는 단부가 지면을 관통하여, 지면과 형성된 구조물을 결합하는 기능을 수행할 수 있다.
또한, 또 다른 실시예에서, 보강 부재 배치 단계(S50)에서는 코팅층과 보강 섬유가 순차적으로 배치될 수 있다.
즉, 구조물의 외측면에 코팅층이 형성된 후, 코팅층과 구조물을 관통하는 보강 섬유가 삽입되어, 지면에 구조물을 견고하게 고정할 수 있다.
또한, 구조물을 관통하는 보강 섬유가 삽입되어 지면에 구조물을 고정한 후, 구조물의 외측면을 덮는 코팅층이 배치되어, 추가 물성을 부여하고 해수에 의한 악영향을 억제할 수 있다.
이상의 상세한 설명은 본 발명을 예시하는 것이다. 또한 전술한 내용은 본 발명의 바람직한 실시 형태를 나타내어 설명하는 것이며, 본 발명은 다양한 다른 조합, 변경 및 환경에서 사용할 수 있다. 즉 본 명세서에 개시된 발명의 개념의 범위, 저술한 개시 내용과 균등한 범위 및/또는 당업계의 기술 또는 지식의 범위내에서 변경 또는 수정이 가능하다. 저술한 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 구현하기 위한 최선의 상태를 설명하는 것이며, 본 발명의 구체적인 적용 분야 및 용도에서 요구되는 다양한 변경도 가능하다. 따라서 이상의 발명의 상세한 설명은 개시된 실시 상태로 본 발명을 제한하려는 의도가 아니다. 또한 첨부된 청구범위는 다른 실시 상태도 포함하는 것으로 해석되어야 한다.
Claims (6)
- 해상 또는 해저에서 적어도 2개의 프린팅 원료를 혼합하여 제1혼합물을 생성하는 제1혼합 단계;
상기 제1혼합물과 혼화제를 분리 이송하는 단계;
상기 제1혼합물과 상기 혼화제를 토출 노즐 단부 직전 영역에서 혼합하여 제2혼합물을 생성하는 제2혼합 단계; 및
해저에서 상기 제2혼합물을 토출하여 구조물을 형성하는 단계; 를 포함하는 3D 프린팅 방법.
- 제 1항에 있어서,
상기 제2혼합물의 점성은 상기 제1혼합물의 점성에 비해 큰 3D 프린팅 방법.
- 제 1항에 있어서,
동일한 힘이 가해진 경우, 상기 제1혼합물의 유동성은 상기 제2혼합물의 유동성에 비해 큰 3D 프린팅 방법.
- 제 1항에 있어서,
상기 구조물에 보강부재를 배치하는 단계를 더 포함하는 3D 프린팅 방법.
- 제 4항에 있어서,
상기 보강부재는 상기 구조물 외측면에 코팅되는 코팅층인 3D 프린팅 방법.
- 제 4항에 있어서,
상기 보강부재는 상부에서 상기 구조물을 관통하여 삽입되는 보강 섬유인 3D 프린팅 방법.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020210132870A KR102628402B1 (ko) | 2021-10-07 | 2021-10-07 | 다중 배합을 통한 3d 프린팅 방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020210132870A KR102628402B1 (ko) | 2021-10-07 | 2021-10-07 | 다중 배합을 통한 3d 프린팅 방법 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20230049865A true KR20230049865A (ko) | 2023-04-14 |
| KR102628402B1 KR102628402B1 (ko) | 2024-01-23 |
Family
ID=85946395
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020210132870A KR102628402B1 (ko) | 2021-10-07 | 2021-10-07 | 다중 배합을 통한 3d 프린팅 방법 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR102628402B1 (ko) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20170125603A (ko) * | 2016-05-04 | 2017-11-15 | 국민대학교산학협력단 | 콘크리트 인쇄용 3차원 프린터 헤드 및 콘크리트 인쇄용 3차원 프린터 |
| KR101815513B1 (ko) * | 2016-07-11 | 2018-01-30 | 서울시립대학교 산학협력단 | 폴리머 시멘트 콘크리트 3d 프린터 및 이를 이용한 구조물 시공방법 |
| KR20180119568A (ko) * | 2016-03-01 | 2018-11-02 | 시카 테크놀러지 아게 | 혼합기, 건축 재료를 적용하기 위한 시스템 및 건축 재료로부터 건축물을 생산하기 위한 방법 |
| KR102016558B1 (ko) * | 2019-02-18 | 2019-09-03 | 전진용 | 3d 프린터를 이용한 인공어초 및 그 제조 방법 |
| KR102080758B1 (ko) * | 2019-05-07 | 2020-02-24 | 동산콘크리트산업(주) | 3d 프린터에 의해 제조되는 인공어초 |
-
2021
- 2021-10-07 KR KR1020210132870A patent/KR102628402B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20180119568A (ko) * | 2016-03-01 | 2018-11-02 | 시카 테크놀러지 아게 | 혼합기, 건축 재료를 적용하기 위한 시스템 및 건축 재료로부터 건축물을 생산하기 위한 방법 |
| KR20170125603A (ko) * | 2016-05-04 | 2017-11-15 | 국민대학교산학협력단 | 콘크리트 인쇄용 3차원 프린터 헤드 및 콘크리트 인쇄용 3차원 프린터 |
| KR101815513B1 (ko) * | 2016-07-11 | 2018-01-30 | 서울시립대학교 산학협력단 | 폴리머 시멘트 콘크리트 3d 프린터 및 이를 이용한 구조물 시공방법 |
| KR102016558B1 (ko) * | 2019-02-18 | 2019-09-03 | 전진용 | 3d 프린터를 이용한 인공어초 및 그 제조 방법 |
| KR102080758B1 (ko) * | 2019-05-07 | 2020-02-24 | 동산콘크리트산업(주) | 3d 프린터에 의해 제조되는 인공어초 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR102628402B1 (ko) | 2024-01-23 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP3421201B1 (en) | Cementitious mixture for a 3d printer and use thereof | |
| JP2023068064A (ja) | ゲル支持環境における付加製造 | |
| JP4256170B2 (ja) | ３次元モデリングのための方法 | |
| KR102016558B1 (ko) | 3d 프린터를 이용한 인공어초 및 그 제조 방법 | |
| EP3823801B1 (en) | Cementitious mixture for a 3d printer and use in said printer | |
| CN108115088A (zh) | 一种石膏复合聚合物粘性砂浆的熔模型壳铸造工艺 | |
| CN109704636A (zh) | 一种用于3d打印的碳化硬化材料及其制备方法和应用 | |
| CN108017378A (zh) | 一种水性氧化铝基3d打印坯体方法及其成型方法 | |
| KR102628402B1 (ko) | 다중 배합을 통한 3d 프린팅 방법 | |
| CN110748712A (zh) | 一种增强hdpe双壁波纹管及其制备方法 | |
| KR102303931B1 (ko) | 3차원 바인더 젯 프린팅용 분체 조성물 및 이를 이용한 3차원 프린팅 장치 | |
| EP3898146B1 (en) | Cementitious mixture for a 3d printer, with improved performance, and relative use in said printer | |
| KR20170131860A (ko) | 3d 프린터를 이용한 rc구조부의 시공이음부용 모듈러 거푸집 제작 방법 | |
| JPS60162612A (ja) | 複合管材の製造方法およびその方法により製造される複合管 | |
| CN107932810A (zh) | 一种船底模型的建模方法及塑模船托架 | |
| CN105500716A (zh) | 一种在液体中的三维成型方法 | |
| CN101716819B (zh) | 糙面土工膜的生产方法 | |
| CN105985610A (zh) | 一种固体浮力材料的制备方法 | |
| CN107963886A (zh) | 一种水性二氧化锆基3d打印坯体方法及其成型方法 | |
| CN110669402B (zh) | 一种3d打印涂料及其制备方法 | |
| IT201800009566A1 (it) | Procedimento di stampa 3D di una miscela cementizia e relativo apparato | |
| CN110669403B (zh) | 一种自粘贴片式涂料及其制备方法 | |
| CN106507736B (zh) | 数控铣切加工支撑模具的制作方法 | |
| WO2004063116A1 (ja) | 水硬性組成物の未水和成形体、その製造方法およびその利用方法 | |
| DE3851549T2 (de) | Form zum Schlickergiessen und Verfahren zu deren Herstellung. |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant |