WO2015133683A1 - 유연성 선상체를 이용한 3차원 격자 트러스 구조체의 제조방법 - Google Patents

유연성 선상체를 이용한 3차원 격자 트러스 구조체의 제조방법 Download PDF

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WO2015133683A1
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linear body
plane linear
truss structure
manufacturing
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강기주
최현지
한승철
김하라
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Industry Foundation of Chonnam National University
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    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21F—WORKING OR PROCESSING OF METAL WIRE
    • B21F27/00—Making wire network, i.e. wire nets
    • B21F27/12—Making special types or portions of network by methods or means specially adapted therefor
    • B21F27/128—Making special types or portions of network by methods or means specially adapted therefor of three-dimensional form by connecting wire networks, e.g. by projecting wires through an insulating layer
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21F—WORKING OR PROCESSING OF METAL WIRE
    • B21F27/00—Making wire network, i.e. wire nets
    • B21F27/02—Making wire network, i.e. wire nets without additional connecting elements or material at crossings, e.g. connected by knitting
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21F—WORKING OR PROCESSING OF METAL WIRE
    • B21F27/00—Making wire network, i.e. wire nets
    • B21F27/12—Making special types or portions of network by methods or means specially adapted therefor
    • B21F27/14—Specially bending or deforming free wire ends

Definitions

  • the present invention relates to a method for manufacturing a three-dimensional grating truss structure, and more particularly to a method for manufacturing a three-dimensional grating truss structure using a flexible linear body.
  • metal foam has been mainly used as a lightweight structural material, but recently, an open lightweight structure having a periodic truss structure has been developed as a material to replace the foamed metal.
  • This open lightweight structure is excellent in mechanical properties because it consists of a truss structure designed to have the optimum strength and stiffness through precise mathematical / mechanical calculations.
  • an octet truss (R. Buckminster Fuller, 1961, US Pat. No. 2,986,241) having a combination of a tetrahedron and an octahedron is most common.
  • Octet truss is an excellent triangle in terms of strength and stiffness because each element of the truss form an equilateral triangle.
  • the length of the truss element constituting the cargo truss is equal to 1/2 of the truss element constituting the octet truss.
  • the buckling which is the main cause of the truss failure, is suppressed more effectively, and the collapse process is much more stable even if the buckling occurs.
  • FIG. 1 illustrates such a three-dimensional kagome truss structure.
  • a method of making a truss structure out of a resin and casting a metal by using it as a mold (S. Chiras, DR Mumm, N. Wicks, AG Evans, JW Hutchinson, K. Dharmasena, HNG Wadley, S. Fichter, 2002, International Journal of Solids and Structures, Vol. 39, pp. 4093-4115).
  • This method is expensive due to the complicated manufacturing process, and can be manufactured only in the case of metal having excellent castability. Therefore, the method is narrow in scope, and the result is a defect in strength and lack of strength due to the characteristics of the cast structure. There is this.
  • a method of periodically forming holes in a thin metal plate to form a net, bending it to form a truss intermediate layer, and then attaching a face plate to the upper and lower portions respectively (DJ Sypeck and HNG Wadley, 2002, Advanced Engineering Materials, Vol. 4, pp. 759-764).
  • This method uses the method of attaching the truss intermediate
  • This method has a lot of material loss in the process of punching a thin metal plate, and when the truss intermediate layer is composed of multiple layers, there are disadvantages in terms of joining cost and strength due to excessive joining parts.
  • Korean Patent No. 0708483 has an ideal kagome truss or octet truss by intersecting a continuous group of wires in six directions having an azimuth angle of 60 degrees or 120 degrees in space
  • a method of manufacturing a three-dimensional porous lightweight structure having a shape similar to that of (see FIG. 2) is disclosed, and Korean Patent No. 1029183 discloses a method for more efficiently manufacturing such a three-dimensional porous lightweight structure, and a continuous wire is spiraled.
  • a method for producing a three-dimensional porous lightweight structure is disclosed, which is molded in advance, and inserted into a plurality of plane weaves, which are spaced apart by a predetermined distance, from the formed spiral wire.
  • Korean Patent No. 0444326 discloses a method for manufacturing a structure similar to a three-dimensional Kagome truss with a flexible linear body
  • Korean Patent No. 1114153 discloses a three-dimensional Kagome composed of the flexible linear body or rigid spiral wire described above.
  • An apparatus capable of weaving a structure similar to a truss is disclosed.
  • FIG. 3 is a perspective view and a plan view of a three-dimensional grating truss structure similar to a three-dimensional kagome truss structure woven in this manner, and FIG. 4 shows a unit cell of the structure of FIG. 3.
  • the gist of the present invention related to the above problem is as follows.
  • step (b) a direction in which a plurality of out-of-plane linear body groups are selected is perpendicular to the direction in which the free end is switched, the method for manufacturing a three-dimensional grating truss structure according to the above (1).
  • the direction in which the plurality of out-of-plane linear body groups to be cross-moved and the direction in which the free ends are cross-moved are the free ends of the plurality of out-of-plane linear body groups in (b). Is the same as the switching direction;
  • the direction in which the plurality of in-plane linear bodies are inserted is perpendicular to the direction in which the free ends of the plurality of out-of-plane linear groups are switched in the step (b), manufacturing the three-dimensional grating truss structure according to the above (1). Way.
  • step (e) the direction in which the plurality of out-of-plane linear body groups are selected and the direction in which the boundary bars are inserted are perpendicular to the direction in which the free ends of the plurality of out-of-plane linear body groups are switched in step (b). Characterized in that the three-dimensional grating truss structure according to (1).
  • step (b) the direction in which the plurality of out-of-plane linear body groups are selected is alternately made in the y direction or the x direction in each cycle unit, and the process of switching the plurality of out-of-plane linear body groups is 2
  • the cycle is performed from the outermost outboard plane group
  • the second cycle group is performed from the outboard plane group except the outermost one.
  • the plurality of out-of-plane linear body is characterized in that arranged in parallel in the z direction, the three-dimensional grating truss structure manufacturing method according to (1).
  • step (a) In the step (a), the three-dimensional lattice according to (1), wherein the plurality of out-of-plane linear body, the separation interval at the free end is larger than the separation interval Dxy at the fixed end Truss structure manufacturing method.
  • the method for producing a three-dimensional grating truss structure according to the present invention is simple in process and advantageous for mass production by weaving a flexible linear body continuously and simultaneously in in-plane direction and out-of-plane direction.
  • the three-dimensional grating truss structure manufactured according to the above manufacturing method has a foot shape and a constant side boundary so that the appearance design is excellent and the mechanical strength is excellent.
  • Figure 2 shows a three-dimensional porous lightweight structure according to the prior art, similar to a three-dimensional cargo goose truss structure.
  • FIG. 3 shows a perspective view and a projection view of a three-dimensional grating truss structure similar to a three-dimensional kagome truss structure woven in this manner.
  • FIG. 4 shows a unit cell of the structure of FIG. 3.
  • FIG. 5 shows a unit cell of a three-dimensional grating truss structure according to the present invention.
  • FIG. 6 is a perspective view of a grating truss structure similar to the three-dimensional kagome truss structure recognized from the unit cell of FIG.
  • FIG. 7 shows a schematic block diagram of an apparatus for manufacturing a three-dimensional grating truss structure according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 shows a plan view of the device according to FIG. 7.
  • FIG. 9 shows a flowchart of a three-dimensional grating truss structure according to the present invention.
  • FIG. 10 is a conceptual diagram of a unit process in the process of manufacturing a three-dimensional grating truss structure according to an embodiment of the present invention.
  • 11 to 14 are shown as a top view of the device according to FIG. 7 in connection with the embodiment of FIG. 10.
  • FIG. 15 shows a perspective view of a structure similar to a three-dimensional kagome truss made according to the embodiment of FIGS. 11-14 above.
  • FIG. 16 shows a perspective view and a projection view of a structure similar to the three-dimensional kagome truss manufactured according to the embodiment of FIGS. 11 to 14 above.
  • Figure 17 shows a perspective view of a structure similar to a three-dimensional kagome truss made in accordance with another embodiment of the present invention.
  • FIG. 18 shows a perspective view and a plan view of a structure similar to a three-dimensional kagome truss made according to the embodiment of FIG. 17.
  • FIG. 19 is a schematic structural diagram of an apparatus for manufacturing a three-dimensional grating truss structure according to another embodiment of the present invention.
  • the device illustrated in the following embodiments is illustrated only for the purpose of illustrating the manufacturing method according to the present invention, the technical significance of the manufacturing method according to the present invention is limited by the components or operation details of the device. It should not be interpreted.
  • the arrangement, the moving direction, and the like of the flexible linear body or boundary bar constituting the three-dimensional lattice truss structure will be described based on the x, y, z rectangular coordinate system shown in the drawings.
  • the xy plane is assumed to be a plane in which the in-plane linear body is located in the three-dimensional lattice truss structure according to the present invention, as described later.
  • a unit cell of a conventional three-dimensional lattice truss structure similar to a three-dimensional kagome truss structure includes three in-plane linear bodies (1, 2 and 6 in FIG. 4) and three out-of-plane linear bodies ( 3, 4, and 5) of FIG.
  • in-plane hull means a linear body located in the xy plane
  • out-of-plane hull means a linear body located in a direction penetrating the xy plane.
  • FIG. 5 shows a unit cell of a three-dimensional grating truss structure manufactured according to the present invention.
  • the unit cell according to FIG. 5 represents a unit cell recognized in a state where one of the in-plane linear bodies constituting the unit cell of FIG. 3, for example, is rotated 53 degrees clockwise around the sixth linear body of FIG. 4. .
  • FIG. 6 is a perspective view of a grating truss structure similar to the three-dimensional kagome truss structure recognized from the unit cell of FIG. 5 and a projected figure viewed in a specific direction.
  • FIG. 7 is a schematic structural diagram of an apparatus for performing a method of manufacturing a three-dimensional grating truss structure according to an embodiment of the present invention, in which the three-dimensional grating truss structure according to the present invention is partially woven.
  • the apparatus 10 according to FIG. 7 has been illustrated for convenience for explaining the manufacturing method according to the present invention, and the configuration or operation of the components 110, 120, and 130 according to the apparatus 10. It is not to be construed that the essential technical significance of the manufacturing method according to the present invention is limited by the contents.
  • the device 10 comprises a side wall frame 150 and a plate-shaped top plate 110 and a bottom plate 120 fixed to the top and bottom of the side wall frame 150, respectively.
  • the device 10 includes a contact rod 140 for closely contacting the in-plane linear body.
  • a grip 130 is disposed on the upper plate 110 to fix and support one end of the out-of-plane linear body 210 at a predetermined position, and the other end of the out-of-plane linear body 210 is fixed to the lower plate 120 at a predetermined position.
  • a perforation part (not shown) is formed so that it can support.
  • one end of the out-of-plane linear body 210 is fixedly supported by the grip 130, the grip 130 is formed of a magnetic block, for example, and the upper plate 110 is magnetic, such as a transparent acrylic plate
  • the metal block 212 and the grip 130 are interposed between the upper plate 110 with a metal block 212 attached to one end of the out-of-plane linear body 210. It can be a way of attracting and mutually attracted.
  • an end portion of the out-of-plane linear body 210 fixedly supported by the grip is recognized as a free end movable in the x or y direction in the xy plane, that is, the upper surface of the top plate 110.
  • a process in which one end of the adjacent out-of-plane linear body 210 is switched in the xy plane or the group of the out-of-plane linear body 210 selected in the y or x direction is cross-moved or restored to the original shape in the xy plane. It may be understood that the grip 130 corresponding to the end of the out-of-plane linear body 210 in position in the top plate 110 moves in the xy plane.
  • the out-of-plane linear body 210 is supported by the lower plate 120 is the other end is kept constant according to the perforated part formation position in the xy plane, but is to be able to slide in the z direction through the perforated part do.
  • This sliding process is performed when one end of the adjacent out-of-plane linear body 210 is switched in the xy plane, or when the out-of-plane linear body 210 group selected in the x or y direction is cross-moved or restored to the original shape in the xy plane.
  • the linear body 210 can enter and exit in the z direction to the region where the grating truss structure is woven, that is, the region between the upper plate 110 and the lower plate 120.
  • FIG. 8 shows a top view of the device according to FIG. 7, in particular the shape in which the grip 130 is arranged on the top surface of the top plate 110 of the device 10.
  • the grips 130 are matrixed in the x and y directions and are regularly arranged on the top plate 110, ie the xy plane.
  • the grip 130 corresponds to an end of the out-of-plane linear body (210 in FIG. 7) in position, and four types (1, in FIG. 8) for convenience of description according to the orientation of the corresponding out-of-plane linear body (210 in FIG. 7). 2, 3, 4). This corresponds to the out-of-plane linear body in FIG. 5.
  • the manufacturing method includes the steps of arranging a plurality of out-of-plane linear bodies in parallel (S10), forming an intersection between the plurality of out-of-plane linear bodies (S20), and inserting an in-plane linear body over the intersection (S30). ), The step of contacting the in-plane linear body (S40), the step of inserting the boundary bar to the outside of the out-of-plane hull body (S50), and repeating the steps S20 to S50 as a single cycle, inserting in S40 It is characterized in that arranged in-plane spaced apart from each other in the vertical direction.
  • the boundary bar is inserted for the purpose of uniformly inducing the outer contour of the three-dimensional grating truss structure by preventing the out-of-plane linear body from continuously moving in only one direction during the manufacturing of the three-dimensional grating truss structure according to the present invention. .
  • Such bar can be selectively separated from the structure when the manufacture of the three-dimensional grating truss structure is complete.
  • the boundary bar is not always inserted in each cycle consisting of the steps S20 to S50, and may vary depending on the number of out-of-plane linear bodies arranged in the x and y directions in the xy plane as described below.
  • FIG. 10 is a conceptual diagram of a unit process in the process of manufacturing a three-dimensional grating truss structure according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is shown as a front view of the device 10 according to FIG. 7, and for simplicity, the in-plane hull is inserted only in the x direction and the boundary rod is inserted only in the y direction.
  • the direction in which the upper body and the boundary rods are inserted can be clearly seen from FIGS. 11 to 14 together with the direction in which the out-of-plane linear body is switched or crossed.
  • FIG. 11 is shown as a top view of the apparatus according to FIG. 7 in connection with the embodiment of FIG. 10.
  • the selection direction, movement or insertion direction, arrangement and insertion of the boundary bar 230 of the flexible linear body 210, 220 or its ends constituting the three-dimensional grating truss structure Orientation and arrangement will be described with reference to the x, y, z rectangular coordinate system shown in the drawings.
  • the xy plane is assumed to be a plane in which the in-plane linear body 210 is located in the three-dimensional lattice truss structure according to the present invention.
  • the case where the number of the out-of-plane linear bodies 210 is arranged in the x and y directions in the xy plane is 'odd', and is illustrated as seven in detail, but the present invention is not limited thereto.
  • the out-of-plane linear body 210 has an upper end of the upper plate 110 and a lower end of the lower plate 120 of the perforated part (not shown).
  • the upper plate 110 and the lower plate 120 are arranged in parallel in the z direction at regular intervals Dxy in the x and y directions with each other (S10).
  • a predetermined tensile force is applied to the out-of-plane linear body 210.
  • the grips 130 are arranged in a matrix in the x and y directions and are regularly arranged at regular intervals Dxy in the x and y directions in the top plate 110, that is, in the xy plane, and are gripped by the grips 130.
  • An end of the out-of-plane linear body 210 that is fixedly supported is recognized as a free end that is movable in the x or y direction in the xy plane, that is, in the upper surface of the top plate 110.
  • the grip 130 corresponds to an end of the out-of-plane linear body 210 in position, and four types according to the orientation of the corresponding out-of-plane linear body 210 (1 in FIG. 8).
  • the upper plate 110 is formed with the upper end of the out-of-plane linear body 210 adjacent to each other with respect to a plurality of out-of-plane linear body groups 210Gy selected in the y direction. That is, the intersection portion 214 is formed between the plurality of out-of-plane linear bodies 210 by switching in the x direction in the xy plane (S20).
  • the lower end of the out-of-plane linear body 210 is the lower plate 120 is fixedly supported in the original position, the intersection portion 214 is formed in the area between the upper plate 110 and the lower plate 120.
  • the direction y in which the plurality of out-of-plane linear body groups 210Gy are selected is perpendicular to the direction x in which the end of the out-of-plane linear body 210 is switched in step S20.
  • the plurality of out-of-plane linear body groups 210Gx selected in the x-direction cross each other in the x-direction, and the plurality of cross-sections 214 may be used.
  • the in-plane linear body 220 is inserted in the y direction (S30).
  • the 'cross movement' means that the adjacent out-of-plane linear body groups 210Gx move in opposite directions.
  • the direction x which cross-moves with the direction in which the plurality of out-of-plane linear body groups 201Gx is selected is the same as the direction x in which the end of the out-of-plane linear body 210 is switched.
  • the direction y in which the plurality of in-plane linear bodies 220 are inserted is perpendicular to the direction x in which the ends of the out-of-plane linear structures 210 are switched in step S20.
  • the interval D1 at which the out-of-plane linear body group 210Gx cross-moves and the interval D2 at which the plurality of in-plane linear bodies 220 are inserted are two times the arrangement interval Dxy of the out-of-plane linear body.
  • the plurality of in-plane linear bodies 220 It is in close contact by moving in parallel to the z-direction using the close contact (140) (S40). In this case, the upper ends of the plurality of out-of-plane linear bodies 210 are kept in a switched state.
  • the plurality of in-plane hulls 220 are displayed in a form bent in the x direction in the process of restoring the plurality of out-of-plane hull groups 210Gx to their original positions.
  • the contact rod 140 is scheduled to enter and exit the weaving area between the upper plate 110 and the lower plate 120, the insertion direction x of the teapot 140 is in-plane linear body 220 Is perpendicular to the insertion direction y.
  • the boundary bar 240 is inserted in the y direction inside the 210Gy (S50).
  • the boundary bar 240 is a rigid material, it is inserted in the inside of the group of out-of-plane hull group 210Gy that is not switched because there is no adjacent out-of-plane hull 210 in step S20 that the out-of-plane hull continues to move in only one direction. prevent.
  • the direction in which the plurality of out-of-plane linear body groups 210Gy are selected and the direction y in which the boundary bar is inserted are perpendicular to the direction x in which the end of the out-of-plane linear body 210 is switched in step S20.
  • Boundary bar 240 is parallel to the plane, that is, the xy plane of the plurality of in-plane linearity body 220 in close contact in the step S40.
  • the method for manufacturing a three-dimensional lattice truss structure includes a step of repeatedly performing the steps S20 to S50 as one cycle, and in step S10 after performing step S10 in FIGS. 10 and 11. The example which performed once to step S50 as one cycle is shown.
  • Figures 12 to 14, like Figure 11, is shown as a plan view of the apparatus according to Figure 7 in connection with the embodiment of Figure 10, sequentially, the steps S20 to S50 as a cycle 2, 3, 4 It shows the process of performing the round. 12 to 14, some of the drawing identifiers are omitted.
  • the direction in which the plurality of out-of-plane linear body groups are selected in the step S20 of each cycle is opposite to that in the previous cycle, and is alternately made in the y direction or the x direction in each cycle unit.
  • the y direction, the x direction, the y direction, and the x direction sequentially in FIGS. 11 to 14, the y direction, the x direction, the y direction, and the x direction.
  • the process of switching a plurality of out-of-plane hull groups is performed in the opposite direction as in the previous cycle, in the first and second cycles, and is performed from the outermost hull group and in the third and fourth cycles except the outermost. From the out-of-planet gland group.
  • the out-of-plane hull group not switched in each cycle (the right-most out-of-plane hull group in FIG. 11, the bottom-most out-of-plane hull group in FIG. 12, the left-most out-of-plane hull group in FIG.
  • the ship body group is a reference for inserting the boundary bar into the inside of the cycle at step S50.
  • the cycle group consisting of the first and second cycles and the cycle group consisting of the third and fourth cycles are alternately performed.
  • step S30 of each cycle the direction in which the out-of-plane linear body group to be cross-moved and the cross-movement direction are opposite to those in the previous cycle, for example, sequentially in the x-direction, y-direction, and x in FIGS. 11 to 14.
  • Direction, y direction the direction in which the in-plane linear body is inserted is the opposite direction as in the previous cycle, for example, in the y-direction, the x-direction, the y-direction, and the x-direction sequentially in FIGS. 11 to 14.
  • the interval at which the out-of-plane linear body groups cross-move and the plurality of in-plane linear bodies are inserted is twice the arrangement interval of the out-of-plane linear bodies.
  • step S40 of each cycle the direction in which the out-of-plane linear body group to be restored and the original recovery direction are opposite to those in the previous cycle, for example, in the x direction, the y direction, and the x direction sequentially in FIGS. 11 to 14. , y direction.
  • in-plane linear bodies newly moved and formed at each turn are regularly spaced in the z direction.
  • An interval Dz in which the plurality of in-plane linear bodies are spaced in the z direction may be, for example, an interval (Dxy; see FIGS. 16 and 18) in which the plurality of in-plane linear bodies are spaced in the x and y directions in the xy plane.
  • the three-dimensional grating truss structure thus produced may be similar to the three-dimensional kagome truss structure.
  • the direction of insertion of the contact rods is, for example, the x direction, the y direction, the x direction, and the y direction sequentially in FIGS. 11 to 14.
  • the direction in which the boundary rod is inserted is the opposite direction as in the previous cycle, for example, in the y-direction, the x-direction, the y-direction, and the x-direction sequentially in FIGS. 11 to 14.
  • the direction of the outermost out-of-plane linear body selected for the boundary rod insertion is the opposite direction as in the previous cycle, for example sequentially in the y direction, the x direction, the y direction, and the x direction in FIGS. 11 to 14.
  • the boundary bar 240 is a group of out-of-plane linear hulls that are not switched in each cycle (rightmost out-of-plane in FIG. 11).
  • a boundary bar is inserted inside the linear body group, the lowermost out-of-plane linear body group in FIG. 12, the leftmost out-of-plane linear body group in FIG. 13, and the uppermost out-of-plane linear body group in FIG. Accordingly, in the embodiment, the boundary bars are shown to be inserted sequentially in the clockwise direction. Of course, it is also possible to be inserted in the opposite direction.
  • the boundary bar 240 may be selectively separated from the structure when the structure manufacturing is completed.
  • the three-dimensional grating truss structure according to the present invention is produced by repeating the above steps S20 to S50 several times according to the size of the desired structure.
  • This manufacturing method is simple in process and particularly advantageous for mass production by weaving the flexible linear body continuously and simultaneously in the in-plane direction and out-plane direction.
  • FIG. 15 is a perspective view of a structure similar to the three-dimensional kagome truss manufactured according to the embodiment of FIG. 11 to FIG. 14, wherein the cycle of the step S20 to S50 is repeated four times.
  • a three dimensional grating truss structure is shown.
  • FIG. 16 shows a perspective view and a projection view of a structure similar to the three-dimensional kagome truss manufactured according to the embodiment of FIGS. 11 to 14, wherein the structure comprises a top plate constituting the weaving device 10 illustrated in FIG. 10. Along with the 110, the bottom plate 120, and the grip 130, the remaining non-woven hulls, and the light rods, are shown removed.
  • the boundary bar used in the manufacturing process of the three-dimensional grating truss structure according to the present invention the purpose of inducing the uniform contour of the outer surface of the three-dimensional grating truss structure by preventing the out-of-plane linear body to continuously move in only one direction Is inserted. Accordingly, the three-dimensional lattice truss structure according to the present invention, unlike the three-dimensional lattice truss structure according to the prior art of Figure 4, for example, has a rectangular parallelepiped shape and a constant side boundary, excellent appearance design and mechanical strength great.
  • FIG. 17 is a perspective view of a structure similar to a three-dimensional kagome truss manufactured according to another embodiment of the present invention, and the case where the number of out-of-plane linear bodies arranged in the x and y directions in the xy plane is 'even'.
  • FIG. 18 shows a perspective view and a projection view of a structure similar to the three-dimensional kagome truss manufactured according to the embodiment of FIG. 17, and the components of the weaving device illustrated in FIG. 7 as in FIG. And the boundary rod is shown in a removed state.
  • the structure according to the embodiment of FIGS. 17 and 18 is also basically manufactured according to the process according to FIG. 9, but as shown in FIG. 17, the boundary rod insertion is performed only in the third and fourth cycles.
  • both ends of the out-of-plane linear body are arranged at a predetermined interval Dxy in the x and y directions in the xy plane, so that the out-of-plane linear body is parallel in the z direction at the start of weaving.
  • Other modified embodiments as shown in FIG. 19 are also possible.
  • FIG. 19 is a schematic structural diagram of an apparatus for manufacturing a three-dimensional grating truss structure according to another embodiment of the present invention.
  • upper ends of the plurality of out-of-plane linear bodies 210 form upper ends of the upper plate 110, that is, free ends movable in the x and y directions in the xy plane, and lower ends of the lower plates 120 are opposite. That is, the fixed end is spaced apart by a predetermined distance Dxy in the x and y directions in the xy plane.
  • the spaced interval Dxy * of the upper end of the out-of-plane linear body has a value that is relatively larger than the bottom spaced interval Dxy, and thus, unlike in the previous embodiment, the plurality of out-of-plane linear bodies in step S10 are different.
  • the arrangement of 210 in the z direction is not parallel.
  • the step S40 may be performed by applying a predetermined tensile force to each of the plurality of in-plane linear bodies 220 and downward in the z-direction using the contact rod 140 as shown by the arrow in the drawing. It is carried out in a manner of converging movement and close contact. Accordingly, the spaced distance Dxy at the bottom of the out-of-plane linear body becomes a spaced interval between the out-of-plane linear bodies 210 in the manufactured three-dimensional lattice truss structure.

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Abstract

본 발명은 유연성 선상체를 이용한 3차원 격자 트러스 구조체의 제조방법에 관한 것이다. 상기 제조방법은, 복수의 면외 선상체와 복수의 면내 선상체로 구성된 유연성 선상체를 이용하여 3차원 격자 트러스 구조체를 제조하는 방법으로서, x, y, z 직교좌표계를 기준으로 하여 방위를 정의할 때, (a) 적어도 어느 일단이 xy 평면에서 x 및 y 방향으로 이동이 가능한 자유단을 형성하고, 타단은 xy 평면에서 x 및 y 방향으로 일정 간격(Dxy)으로 이격된 상태에서 x및 y 방향으로 이동이 억제된 고정단을 형성하도록, 상기 복수의 면외 선상체를 배열하는 단계; (b) y 또는 x 방향으로 선택되는 복수의 면외 선상체 군을 대상으로, 서로 인접한 면외 선상체 군 상호간에 상기 자유단을 xy 평면에서 x 또는 y 방향으로 스위칭하여 상기 복수의 면외 선상체 상호간에 교차부를 형성하는 단계; (c) x 또는 y 방향으로 선택되는 복수의 면외 선상체 군을 대상으로, 복수의 면외 선상체 군의 자유단을 일체로 x 또는 y 방향으로 서로 교차 이동한 상태에서, 상기 교차부 위에서 상기 복수의 면내 선상체를 y 또는 x 방향으로 삽입하는 단계; (d) 상기 (c) 단계에서 서로 교차 이동된 복수의 면외 선상체 군의 자유단을 원위치로 회복된 상태에서, 상기 복수의 면내 선상체를 z 방향으로 평행 이동시키는 단계; (e) y 또는 x 방향으로 선택되며 상기 (b) 단계에서 스위칭되지 않은 복수의 면외 선상체 군의 내측에서 y 또는 x 방향으로 경계봉을 삽입시키는 단계;를 포함하며, 상기 (b) 내지 (e) 단계를 하나의 사이클로 하여 반복적으로 수행하고, 상기 복수의 면내 선상체는 z방향으로 일정 간격(Dz)으로 이격되어 배열되는 것을 특징으로 한다.

Description

유연성 선상체를 이용한 3차원 격자 트러스 구조체의 제조방법
본 발명은 3차원 격자 트러스 구조체의 제조방법에 관한 것으로, 특히 유연성 선상체를 이용한 3차원 격자 트러스 구조체의 제조방법에 관한 것이다.
종래에는 경량 구조재로 발포 금속(metal foam)이 주로 사용되어 왔으나, 최근에는 이러한 발포 금속을 대체하는 소재로서 주기적인 트러스 구조를 갖는 개방형 경량 구조체가 개발되고 있다. 이러한 개방형 경량 구조체는 정밀한 수학적/역학적 계산을 통해 최적의 강도 및 강성도를 갖도록 설계된 트러스 구조로 이루어지기 때문에 기계적 물성이 우수하다.
이러한 트러스 구조로는 정사면체와 정팔면체가 조합된 형태의 옥테트(Octet) 트러스(R. Buckminster Fuller, 1961, US Patent 2,986,241)가 가장 일반적이다. 옥테트 트러스는 트러스의 각 요소가 서로 정삼각형을 이루고 있어 강도와 강성도 면에서 우수하다.
또한, 최근에는 옥테트 트러스를 변형한 카고메(Kagome) 트러스 구조가 알려져 있다(S.Hyun, A.M.Karlsson, S.Torquato, A.G.Evans, 2003. Int. J. of Solids and Structures, Vol.40, pp.6989~6998).
이 경우, 동일 단면적을 갖는 가늘고 긴 부재로 트러스를 구성하고 트러스를 구성하는 전체 부재의 길이가 같다면, 카고메 트러스를 구성하는 트러스 요소의 길이가 옥테트 트러스를 구성하는 트러스 요소의 1/2에 불과하여 트러스가 파단하는 주요 원인인 좌굴이 보다 효과적으로 억제되고, 좌굴이 일어나더라도 그 붕괴 과정이 훨씬 안정적이다. 참고적으로, 도 1에는 이러한 3차원 카고메 트러스 구조체를 도시하였다.
한편, 트러스 형태의 다공질 경량 구조체를 제조하는 방법으로는 다음과 같은 방법들이 알려져 있다.
일례로서, 수지로 트러스 구조를 만들고, 이것을 주형으로 하여 금속을 주조하여 제조하는 방법(S. Chiras, D.R. Mumm, N. Wicks, A.G. Evans, J.W. Hutchinson, K. Dharmasena, H.N.G. Wadley, S. Fichter, 2002, International Journal of Solids and Structures, Vol.39, pp.4093~4115)이 알려져 있다. 이 방법은, 제조 공정이 복잡하여 고가의 비용이 소요되고, 주조성이 우수한 금속의 경우에만 제조가 가능하기 때문에 적용 범위가 협소할 뿐만 아니라 그 결과물은 주조 조직의 특성상 결함이 많고 강도가 부족한 경향이 있다.
다른 예로서, 얇은 금속판에 주기적인 구멍을 뚫어 그물 형태로 만들고, 이를 절곡하여 트러스 중간층을 구성한 후 상부와 하부에 면판을 각각 부착하는 방법(D.J. Sypeck and H.N.G. Wadley, 2002, Advanced Engineering Materials, Vol.4, pp.759~764) 이 알려져 있다. 이 방법은, 2층 이상의 다층 구조로 만들고자 할 때에는 상부 면판 위에 상술한 바와 같이 절곡하여 제조된 트러스 중간층을 부착하고, 그 위에 면판을 재차 부착하는 방법을 사용한다. 이 방법은 얇은 금속판에 구멍을 뚫는 과정에서 재료의 손실이 많고, 또한 트러스 중간층을 다층으로 구성하면 접합부가 지나치게 많아져 접합 비용과 강도면에서 불리한 단점이 있다.
또 다른 예로서, 수직한 두 방향의 와이어로 그물 형태의 망을 직조하고, 이것을 적층하여 접합하는 방법(D.J. Sypeck and H.G.N. Wadley, 2001, J. Mater. Res., Vol.16, pp.890~897)이 알려져 있다. 이 방법도, 트러스가 기본적으로 정사면체나 피라미드와 같은 이상적인 구조가 아니어서 기계적인 강도가 떨어지고, 망을 적층하여 서로 접합해야 하기 때문에 접합부가 지나치게 많아져 접합 비용과 강도면에서 불리한 단점이 있다.
한편, 상술한 선행기술들이 갖는 문제점을 개선한 예로서, 대한민국 특허 제0708483호에는 공간상에서 서로 60도 또는 120도의 방위각을 갖는 6방향의 연속된 와이어 군을 서로 교차시킴으로써 이상적인 카고메 트러스 또는 옥테트 트러스와 유사한 형태의 3차원 다공질 경량 구조체를 제조하는 방법이 개시되어 있고(도 2 참조), 대한민국 특허 제1029183호에는 이러한 3차원 다공질 경량 구조체를 더욱 효과적으로 제조할 수 있는 방법으로서, 연속된 와이어를 나선형으로 미리 성형하고, 성형된 나선형 와이어를 소정거리 이격된 복수의 면 직조체에 회전하면서 삽입함으로써 3차원 다공질 경량 구조체를 제조하는 방법이 개시되어 있다.
또한, 대한민국 특허 제0944326호에는 유연한 선상체로 3차원 카고메 트러스와 유사한 형태의 구조체를 제조하는 방법이 개시되어 있고, 대한민국 특허 제1114153호에는 상기한 유연한 선상체 또는 강성의 나선형 와이어로 구성된 3차원 카고메 트러스와 유사한 형태의 구조체를 직조할 수 있는 장치가 개시되어 있다.
상기한 대한민국 특허 제0708483호, 제1029183호, 제0944326호 및 제1114153호가 갖는 공통점은, 2차원 카고메 트러스와 유사한 개체를 미리 만들고 일적 간력으로 배치한 상태에서 면외 3 방향으로 유연한 선상체나 나선 와이어를 삽입하여 3차원 다공질 경량 구조체를 제조하는 방식이다.
도 3은, 이러한 방식에 따라 직조된 3차원 카고메 트러스 구조체와 유사한 3차원 격자 트러스 구조체의 사시도와 평면도를, 도 4는 도 3의 구조체의 단위셀을 나타낸다.
도 4를 참조할 때, 3 방향의 면내 선상체(1, 2, 6)와 3 방향의 면외 선상체(3, 4, 5)를 동시에 교차시켜 조립하기가 현실적으로 곤란하고, 면내에서 즉 xy 면에서 2차원 카고메 트러스와 유사한 개체를 형성하여야 하는 제약이 있기 때문에, 연속적인 공정으로 3차원 격자 트러스 구조체를 구현하기 어려운 문제가 있다. 또한, 이러한 방식으로 직육면체 형상의 3차원 다공질 경량 구조체를 제조하면, 도 3에 도시된 바와 같이 구조체의 가장자리의 형상이 층별로 일정하지 않아 미관상 좋지 않고 기계적 강도도 떨어지는 문제가 있다.
본 발명의 목적은, 유연한 선상체를 면내 방향 및 면외 방향에서 연속적인 공정으로 동시에 직조하여 3차원 격자 트러스 구조체를 제조하는 방법을 제공하는 것이다.
상기 해결과제와 관련된 본 발명의 요지는 아래와 같다.
(1) 복수의 면외 선상체와 복수의 면내 선상체로 구성된 유연성 선상체를 이용하여 3차원 격자 트러스 구조체를 제조하는 방법으로서, x, y, z 직교좌표계를 기준으로 하여 방위를 정의할 때, (a) 적어도 어느 일단이 xy 평면에서 x 및 y 방향으로 이동이 가능한 자유단을 형성하고, 타단은 xy 평면에서 x 및 y 방향으로 일정 간격(Dxy)으로 이격된 상태에서 x및 y 방향으로 이동이 억제된 고정단을 형성하도록, 상기 복수의 면외 선상체를 배열하는 단계; (b) y 또는 x 방향으로 선택되는 복수의 면외 선상체 군을 대상으로, 서로 인접한 면외 선상체 군 상호간에 상기 자유단을 xy 평면에서 x 또는 y 방향으로 스위칭하여 상기 복수의 면외 선상체 상호간에 교차부를 형성하는 단계; (c) x 또는 y 방향으로 선택되는 복수의 면외 선상체 군을 대상으로, 복수의 면외 선상체 군의 자유단을 일체로 x 또는 y 방향으로 서로 교차 이동한 상태에서, 상기 교차부 위에서 상기 복수의 면내 선상체를 y 또는 x 방향으로 삽입하는 단계; (d) 상기 (c) 단계에서 서로 교차 이동된 복수의 면외 선상체 군의 자유단을 원위치로 회복된 상태에서, 상기 복수의 면내 선상체를 z 방향으로 평행 이동시키는 단계; (e) y 또는 x 방향으로 선택되며 상기 (b) 단계에서 스위칭되지 않은 복수의 면외 선상체 군의 내측에서 y 또는 x 방향으로 경계봉을 삽입시키는 단계;를 포함하며, 상기 (b) 내지 (e) 단계를 하나의 사이클로 하여 반복적으로 수행하고, 상기 복수의 면내 선상체는 z방향으로 일정 간격(Dz)으로 이격되어 배열되는 것을 특징으로 하는, 3차원 격자 트러스 구조체 제조방법.
(2) 상기 (b) 단계에서, 복수의 면외 선상체 군이 선택되는 방향은, 상기 자유단이 스위칭되는 방향과 수직한 것을 특징으로 하는, 상기 (1)에 따른 3차원 격자 트러스 구조체 제조방법.
(3) 상기 (c) 단계에서, 교차 이동될 상기 복수의 면외 선상체 군이 선택되는 방향 및 상기 자유단이 교차 이동되는 방향은, 상기 (b) 단계에서 복수의 면외 선상체 군의 자유단이 스위칭되는 방향과 동일하고; 상기 복수의 면내 선상체가 삽입되는 방향은, 상기 (b) 단계에서 복수의 면외 선상체 군의 자유단이 스위칭되는 방향과 수직한 것을 특징으로 하는, 상기 (1)에 따른 3차원 격자 트러스 구조체 제조방법.
(4) 상기 (e) 단계에서, 복수의 면외 선상체 군이 선택되는 방향 및 경계봉이 삽입되는 방향은, 상기 (b) 단계에서 복수의 면외 선상체 군의 자유단이 스위칭되는 방향과 수직한 것을 특징으로 하는, 상기 (1)에 따른 3차원 격자 트러스 구조체 제조방법.
(5) 상기 (b) 단계는, 복수의 면외 선상체 군이 선택되는 방향은, 각 사이클 단위로 y 방향 또는 x 방향으로 교대로 이루어지고, 복수의 면외 선상체 군을 스위칭하는 과정은, 2개의 사이클을 군 단위로 하여 1회차 사이클 군에서는 최외측 면외 선상체 군으로부터 수행되고 2 회차 사이클 군에서는 최외측을 제외한 면외 선상체 군으로부터 수행되고, 이러한 1회차 사이클 군과 2회차 사이클 군이 교대로 수행되는 것을 특징으로 하는, 상기 (1)에 따른 3차원 격자 트러스 구조체 제조방법.
(6) 상기 복수의 면외 선상체 군은 x 및 y 방향으로 홀수로 구성되는 것을 특징으로 하는, 상기 (5)에 따른 3차원 격자 트러스 구조체 제조방법.
(7) 상기 경계봉은 각 사이클 단위에서 삽입되는 것을 특징으로 하는, 상기 (6)에 따른 3차원 격자 트러스 구조체 제조방법.
(8) 상기 복수의 면외 선상체 군은 x 및 y 방향으로 짝수로 구성되는 것을 특징으로 하는, 상기 (5)에 따른 3차원 격자 트러스 구조체 제조방법.
(9) 상기 경계봉은, 2 개의 사이클 단위에서 삽입되는 것을 특징으로 하는, 상기 (8)에 따른 3차원 격자 트러스 구조체 제조방법.
(10) 상기 복수의 면내 선상체가 z 방향으로 이격되는 간격(Dz)는, 상기 복수의 면외 선상체가 xy 평면에서 x 및 y 방향으로 이격되는 간격(Dxy)의
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배인 것을 특징으로 하는, 상기 (1)에 따른 3차원 격자 트러스 구조체 제조방법.
(11) 상기 (a) 단계에서, 상기 복수의 면외 선상체는 z 방향으로 평행하게 배열되는 것을 특징으로 하는, 상기 (1)에 따른 3차원 격자 트러스 구조체 제조방법.
(12) 상기 (a) 단계에서, 상기 복수의 면외 선상체는 자유단에서의 이격 간격이 고정단에서의 상기 이격 간격(Dxy) 보다 큰 것을 특징으로 하는, 상기 (1)에 따른 3차원 격자 트러스 구조체 제조방법.
본 발명에 따른 3차원 격자 트러스 구조체 제조방법은, 유연성 선상체를 면내 방향과 면외 방향에서 연속적으로 동시에 직조함으로써 공정이 단순하고 대량생산에 유리하다.
또한 상기 제조방법에 따라 제조된 3차원 격자 트러스 구조체는, 각주 형상을 가지며 측면 경계가 일정하여 외관 디자인이 우수하고 기계적 강도가 우수하다.
도 1은 3차원 카고메 트러스 구조체를 나타낸다.
도 2는 3차원 카고메 트러스 구조체와 유사한, 종래기술에 따른 3차원 다공질 경량 구조체를 나타낸다.
도 3은, 이러한 방식에 따라 직조된 3차원 카고메 트러스 구조체와 유사한 3차원 격자 트러스 구조체의 사시도 및 투영도를 나타낸다.
도 4는, 도 3의 구조체의 단위셀을 나타낸다.
도 5는, 본 발명에 따른 3차원 격자 트러스 구조체의 단위셀을 나타낸다.
도 6은 도 5의 단위셀로부터 인식되는 3차원 카고메 트러스 구조체와 유사한 격자 트러스 구조체의 사시도와 특정 방향에서 바라본 투영도를 나타낸다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 3차원 격자 트러스 구조체를 제조하는 장치의 개략적인 구성도를 나타낸다.
도 8은 도 7에 따른 장치의 평면도를 나타낸다.
도 9는 본 발명에 따른 3차원 격자 트러스 구조체의 플로우차트를 나타낸다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 3차원 격자 트러스 구조체를 제조하는 과정에서의 단위 공정에 대한 개념도를 나타낸다.
도 11 내지 도 14는 도 10의 실시예와 관련하여 도 7에 따른 장치의 평면도로서 도시되었다.
도 15는, 상기 도 11 내지 도 14의 실시예에 따라 제조된 3차원 카고메 트러스와 유사한 구조체의 사시도를 나타낸다.
도 16은, 상기 도 11 내지 도 14의 실시예에 따라 제조된 3차원 카고메 트러스와 유사한 구조체의 사시도 및 투영도를 나타낸다.
도 17은, 본 발명의 다른 실시예에 따라 제조된 3차원 카고메 트러스와 유사한 구조체의 사시도를 나타낸다.
도 18은, 상기 도 17의 실시예에 따라 제조된 3차원 카고메 트러스와 유사한 구조체의 사시도 및 평면도를 나타낸다.
도 19는, 본 발명의 다른 실시예에 따른 3차원 격자 트러스 구조체를 제조하는 장치의 개략적인 구성도를 나타낸다.
이하에서는, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙여 설명한다.
또한, 아래의 실시예에 예시된 장치는 본 발명에 따른 제조방법을 설명할 목적으로만 예시되었으며, 해당 장치의 구성 부품 또는 동작 내용에 의해 본 발명에 따른 제조방법이 갖는 기술적 의의가 제한되는 것으로 해석되어서는 아니된다.
또한, 아래의 설명에서, 3차원 격자 트러스 구조체를 구성하는 유연성 선상체나 경계봉의 배치모습, 이동방향 등과 관련하여서는 도면에 표시된 x, y, z 직교좌표계를 기준으로 하여 설명한다. 이 경우, xy 평면은 후술하는 바와 같이 본 발명에 따른 3차원 격자 트러스 구조체에서 면내 선상체가 위치되는 평면으로 예정한다.
도 4를 참조할 때, 3차원 카고메 트러스 구조체와 유사한 종래의 3차원 격자 트러스 구조체의 단위셀은, 3 방향의 면내 선상체(도 4의 1, 2, 6)와 3 방향의 면외 선상체(도 4의 3, 4, 5)로 구성되어 있다. 이 경우, "면내 선상체"라 함은 xy 평면 내에 위치한 선상체를 의미하며, "면외 선상체"라 함은 xy 평면에 관통하는 방향으로 위치한 선상체를 의미한다.
도 4의 단위셀에서는, 3방향의 면내 선상체(도 4의 1, 2, 6)가 동일 평면에서 서로 교차하기 때문에, 상술한 바와 같이 3 방향의 면내 선상체(도 4의 1, 2, 6)와 3 방향의 면외 선상체(도 4의 3, 4, 5)를 동시에 교차시켜 조립하기가 현실적으로 곤란하다.
한편, 도 5는 본 발명에 따라 제조되는 3차원 격자 트러스 구조체의 단위셀을 나타낸다. 도 5에 따른 단위셀은, 도 3의 단위셀을 구성하는 면내 선상체 중 어느 하나, 예컨대 도 4의 6번 선상체를 축으로 하여 시계방향으로 53도 회전한 상태에서 인식되는 단위셀을 나타낸다.
도 5에 따른 단위셀에서는, 2 방향의 면내 선상체(도 5의 5, 6)와 4방향의 면외 선상체(도 5의 1, 2, 3, 4)가 존재하고, 2방향의 면내 선상체(도 5의 5, 6)는 동일 평면에서 교차하지 않으며, 면내 선상체 1개와 면외 선상체 2개가 서로 교차한다. 이러한 형태의 단위셀은, 도 4와 달리 면내 선상체의 개수가 줄어들고 또한 서로 교차하지 않아, 후술하는 바와 같이 유연성 선상체를 이용하여 면외 방향과 면내 방향에서 동시에 조립 내지 직조하기에 용이하다. 도 6은 도 5의 단위셀로부터 인식되는 3차원 카고메 트러스 구조체와 유사한 격자 트러스 구조체의 사시도와 특정 방향에서 바라본 투영도(projected figure)를 나타낸다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 3차원 격자 트러스 구조체를 제조방법을 수행하는 장치의 개략적인 구성도를 나타내고, 도면에서 본 발명에 따른 3차원 격자 트러스 구조체가 일부 직조된 상태로 도시되어 있다. 다만 상술한 바와 같이, 도 7에 따른 장치(10)는 본 발명에 따른 제조방법을 설명할 목적으로 편의상 예시되었으며, 해당 장치(10)에 따른 부품(110, 120, 130)의 구성 또는 그 동작 내용에 의해 본 발명에 따른 제조방법이 갖는 본질적인 기술적 의의가 제한되는 것으로 해석되지 않는다.
도 7에 따른 장치(10)는, 측벽 프레임(150)과, 상기 측벽 프레임(150)의 상단 과 하단에 각각 고정된 판형의 상단 플레이트(110)와 하단 플레이트(120)을 포함한다. 또한, 상기 장치(10)는 면내 선상체를 하방으로 밀착시키기 위한 밀착봉(140)을 포함한다. 상단 플레이트(110)에는 면외 선상체(210)의 일단을 미리 설정된 위치에서 고정 지지하기 위하여 그립(130)이 배치되고, 하단 플레이트(120)에는 면외 선상체(210)의 타단을 미리 정해진 위치에서 지지할 수 있도록 예컨대 타공부(도면 미도시)가 형성되어 있다.
여기서, 상기 면외 선상체(210)의 일단이 그립(130)에 의해 고정 지지되는 형태는, 상기 그립(130)을 예컨대 자성블록으로 구성하고 상단 플레이트(110)를 예컨대 투명 아크릴 판과 같이 자성이 관통할 수 있는 재질로 선택하고 상기 면외 선상체(210)의 일단에는 금속블록(212)을 부착한 상태에서, 상기 금속블록(212)과 상기 그립(130)이 상단 플레이트(110)를 사이에 두고 자력에 의해 상호 유인되는 방식일 수 있다. 이 경우, 상기 그립에 의해 고정 지지되는 상기 면외 선상체(210)의 단부는 xy 평면에서, 즉 상단 플레이트(110) 상면에서 x 또는 y 방향으로 이동 가능한 자유단으로 인식된다. 또한, 후술하는 제조방법에서, 인접한 면외 선상체(210) 일단이 xy 평면에서 스위칭하는 과정이나 y 또는 x 방향으로 선택되는 면외 선상체(210) 군이 xy 평면에서 교차 이동 또는 원상으로 회복하는 과정은, 상단 플레이트(110)에서 위치상으로 면외 선상체(210)의 단부에 대응되는 그립(130)이 xy 평면에서 이동하는 것으로 이해될 수 있다.
한편, 상기 하단 플레이트(120)에 의해 지지되는 면외 선상체(210)는 그 타단이 xy면에서는 타공부 형성 위치에 따라 일정하게 유지되지만, 타공부를 관통하여 z 방향으로 슬라이딩될 수 있는 것을 예정한다. 이러한 슬라이딩 과정은, 인접한 면외 선상체(210) 일단이 xy 평면에서 스위칭하는 과정이나 x 또는 y 방향으로 선택되는 면외 선상체(210) 군이 xy 평면에서 교차 이동 또는 원상으로 회복하는 과정에서, 면외 선상체(210)가 격자 트러스 구조체가 직조되는 영역, 즉 상단 플레이트(110)와 하단 플레이트(120) 사이 영역으로 z 방향으로 출입이 가능한 것으로 이해될 수 있다.
도 8은, 도 7에 따른 장치의 평면도를 나타내며, 구체적으로는 장치(10)의 상단 플레이트(110) 상면에서 그립(130)이 배치된 형태를 나타낸다. 그립(130)은 x 및 y 방향으로 행렬을 이루며 상단 플레이트(110), 즉 xy평면에서 규칙적으로 배치되어 있다. 그립(130)은 위치상으로 면외 선상체(도 7의 210)의 단부에 대응되며, 대응되는 면외 선상체(도 7의 210)의 방위에 따라 설명의 편의상 4가지 종류(도 8의 1, 2, 3, 4)로 식별되어 있다. 이는 도 5에서 면외 선상체가 4 방향으로 존재하는 것에 대응된다.
도 9는, 본 발명에 따른 3차원 격자 트러스 구조체의 제조방법에 관한 플로우차트를 나타낸다. 상기 제조방법은, 복수의 면외 선상체를 평행하게 배열하는 단계(S10), 상기 복수의 면외 선상체 상호간에 교차부를 형성하는 단계(S20), 상기 교차부 위로 면내 선상체를 삽입하는 단계(S30), 면내 선상체를 밀착시키는 단계(S40), 면외 선상체의 외측에 경계봉을 삽입시키는 단계(S50)를 포함하고, 상기 S20 내지 S50 단계를 하나의 사이클로 하여 수회 반복 수행하되, S40에서 삽입된 면내 선상체 상호간에 상하 방향으로 일정 거리 이격되어 배열되는 것을 특징으로 한다.
이 경우, 상기 경계봉은, 본 발명에 따른 3차원 격자 트러스 구조체의 제조과정에서 면외 선상체가 계속하여 일방향으로만 이동하는 것을 방지함으로써 3차원 격자 트러스 구조체의 외면 윤곽을 균일하게 유도할 목적으로 삽입된다. 이러한 경계봉은, 3차원 격자 트러스 구조체의 제조가 완료되면 구조체로부터 선택적으로 분리될 수 있다. 또한, 상기 경계봉은, 상기 S20 내지 S50 단계로 구성된 각각의 사이클마다 항상 삽입되는 것은 아니며, 후술하는 바와 같이 xy 평면에서 x 및 y 방향으로 행열을 이루는 면외 선상체의 개수에 따라 달라질 수 있다.
이러한 본 발명에 따른 제조방법에 관한 기본적인 공정 플로우를 아래에서 더욱 구체적으로 설명한다.
도 10은, 본 발명의 실시예에 따른 3차원 격자 트러스 구조체를 제조하는 과정에서의 단위 공정에 대한 개념도를 나타낸다. 다만, 도 10은 도 7에 따른 장치(10)의 정면도로서 도시되었으며 표현의 한계상 면내 선상체는 x 방향으로만 삽입되고 경계봉은 y 방향으로만 삽입되는 것으로 단순 표시되어 있고, 보다 구체적인 면내 선상체 및 경계봉이 삽입되는 방향은 면외 선상체가 스위칭되거나 교차 이동되는 방향과 함께 도 11 내지 도 14로부터 명확히 확인될 수 있다.
도 11은 도 10의 실시예와 관련하여 도 7에 따른 장치의 평면도로서 도시되었다.
상술한 바와 같이, 실시예에 대한 설명에서, 3차원 격자 트러스 구조체를 구성하는 유연성 선상체(210, 220) 또는 그 단부의 선택 방향, 이동 또는 삽입 방향, 배치 모습과 경계봉(230)의 삽입 방향 및 배치 모습 등은 도면에 표시된 x, y, z 직교좌표계를 기준으로 하여 설명한다. 이 경우, xy 평면은 본 발명에 따른 3차원 격자 트러스 구조체에서 면내 선상체(210)가 위치되는 평면으로 예정한다.
한편, 본 실시예에서 면외 선상체(210)가 xy 평면에서 x 및 y 방향 배열되는 개수가 '홀수'인 경우를 예정하였고, 구체적으로 7개로 예시하였으나 제한적인 의미를 갖는 것은 아니다.
먼저, 도 10의 S10 및 도 11의 S10을 참조할 때, 면외 선상체(210)는, 그 상단은 상부 플레이트(110)에 그 하단은 하부 플레이트(120)의 타공부(도면 미도시)에 삽입되어 고정 지지된 상태에서, 상부 플레이트(110)와 하부 플레이트(120) 사이에서 상호간에 x 및 y방향으로 일정한 간격(Dxy)을 두고 z방향으로 평행하게 배열된다(S10). 면외 선상체(210)에 대해서는 소정의 인장력이 부여된다.
이 경우, 그립(130)은 x 및 y 방향으로 행렬을 이루며 상단 플레이트(110) 즉 xy평면에서 x 및 y방향으로 일정한 간격(Dxy)을 두고 규칙적으로 배치되어 있고, 상기 그립(130)에 의해 고정 지지되는 상기 면외 선상체(210)의 단부는 xy 평면에서, 즉 상단 플레이트(110) 상면에서 x 또는 y 방향으로 이동 가능한 자유단으로 인식된다. 또한, 앞서 도 8에서 언급한 바와 같이 그립(130)은 위치상으로 면외 선상체(210)의 단부에 대응되며, 대응되는 면외 선상체(210)의 방위에 따라 4가지 종류(도 8의 1, 2, 3, 4)로 식별되어 있고, 이는 도 5에서 면외 선상체가 4방향으로 존재하는 것에 대응된다. 이하의 도면 및 설명에서, 면외 선상체(210) 단부가 이동되는 형태는, 상단 플레이트(110)에서 그립(130)의 위치 변경으로 표시하여 설명한다.
다음으로, 도 10의 S20 및 도 11의 S20을 참조할 때, y 방향으로 선택된 복수의 면외 선상체 군(210Gy)을 대상으로 하여 서로 인접한 면외 선상체(210)의 상단을 상단 플레이트(110) 즉, xy 평면에서 x 방향으로 스위칭하여 상기 복수의 면외 선상체(210) 상호간에 교차부(214)를 형성한다(S20). 이 경우, 면외 선상체(210)의 하단은 하단 플레이트(120)은 원위치에서 고정 지지된 상태이고, 상기 교차부(214)는 상단 플레이트(110)과 하단 플레이트(120) 사이의 영역에 형성된다. 이 경우, 복수의 면외 선상체 군(210Gy)이 선택되는 방향 y는, 상기 S20단계에서 면외 선상체(210)의 단부가 스위칭되는 방향 x와 수직하다.
다음으로, 도 10의 S30 및 도 11의 S30를 참조할 때, x 방향으로 선택되는 복수의 면외 선상체 군(210Gx)이 x방향으로 서로 교차 이동된 상태에서, 상기 교차부(214)로 복수의 면내 선상체(220)을 y방향으로 삽입한다(S30). 상기 '교차 이동'이란 인접한 면외 선상체 군(210Gx)이 서로 반대 방향으로 이동하는 것을 의미한다. 이 경우, 복수의 면외 선상체 군(201Gx)이 선택되는 방향과 교차 이동되는 방향 x는, 상기 S20단계에서 면외 선상체(210)의 단부가 스위칭되는 방향 x와 동일하다. 복수의 면내 선상체(220)가 삽입되는 방향 y와 상기 S20단계에서 면외 선상체(210)의 단부가 스위칭되는 방향 x와 수직하다. 또한, 면외 선상체 군(210Gx)이 교차 이동되는 간격(D1)과 복수의 면내 선상체(220)이 삽입되는 간격(D2)은, 면외 선상체의 배열 간격(Dxy)의 2배이다.
다음으로, 도 10의 S30 및 도 11의 S40을 참조할 때, x 방향으로 교차 이동된상기 복수의 면외 선상체 군(210Gx)을 원위치로 회복한 상태에서, 상기 복수의 면내 선상체(220)를 밀착봉(140)을 이용하여 z방향 하방으로 평행 이동시켜 밀착시킨다(S40). 이 경우, 복수의 면외 선상체(210)의 상단은 스위칭된 상태로 유지된다. 도면 11의 S30에서 상기 복수의 면내 선상체(220)는 상기 복수의 면외 선상체 군(210Gx)을 원위치로 회복시키는 과정에서 x 방향으로 절곡된 형태로 표시되어 있지만, 복수의 면내 선상체(220) 각각에 소정의 인장력을 부여하면서 z 방향 하방으로 평행 이동시켜 교차부(214)에 근접함에 따라 직선 형상으로 펴지게 된다(도 15 및 도 16 참조). 상기 S40 단계 전후에서, 밀착봉(140)은 상부 플레이트(110) 및 하부 플레이트(120) 사이의 직조 영역으로 출입되는 것을 예정하며, 밀차봉(140)의 삽입 방향 x는 면내 선상체(220)의 삽입 방향 y에 수직하다.
계속하여, 도 10의 S50 및 도 11의 S50을 참조할 때, 상기 S20 단계에서 스위칭되지 않은 면외 선상체 군(210Gy)의 내측, 즉 도 11의 S50에서 가장 오른쪽에 위치하는 면외 선상체 군(210Gy)의 내측에 y 방향으로 경계봉(240)을 삽입한다(S50). 상기 경계봉(240)은 강성 재질이며, 상기 S20 단계에서 인접한 면외 선상체(210)가 없어 스위칭되지 않는 면외 선상체 군(210Gy)의 내측에 삽입됨으로써 면외 선상체가 계속하여 일방향으로만 이동하는 것을 방지한다. 이 경우, 복수의 면외 선상체 군(210Gy)이 선택되는 방향 및 경계봉이 삽입되는 방향 y는, 상기 S20단계에서 면외 선상체(210)의 단부가 스위칭되는 방향 x와 수직하다. 경계봉(240)은 상기 S40 단계에서 밀착된 복수의 면내 선성상체(220)가 이루는 평면, 즉 xy 평면과 평행하다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 3차원 격자 트러스 구조체 제조방법은, 상기 S20 내지 S50단계를 하나의 사이클로 하여 수회 반복 수행하는 과정을 포함하며, 상기한 도 10 및 도 11에서는 S10 단계 수행 후 S20 내지 S50 단계를 하나의 사이클로 하여 1회 수행한 예를 나타낸다.
한편, 도 12 내지 도 14는, 도 11과 마찬가지로, 도 10의 실시예와 관련하여 도 7에 따른 장치의 평면도로서 도시되었고, 순차적으로 상기 S20 내지 S50 단계를 하나의 사이클로 하여 2, 3, 4회차 수행하는 과정을 나타낸다. 도 12 내지 도 14에서는 도면 식별자의 일부는 생략하여 도시하였다.
도 11 내지 도 14을 참조할 때, 각 사이클의 S20 단계에서 복수의 면외 선상체 군이 선택되는 방향은, 직전 사이클에서와 반대 방향이고, 각 사이클 단위로 y 방향 또는 x 방향으로 교대로 이루어지며, 예컨대 도 11 내지 도 14에서 순차적으로, y 방향, x 방향, y 방향, x 방향이다. 또한, 복수의 면외 선상체 군을 스위칭하는 과정은, 직전 사이클에서와 반대 방향이고, 1회차 및 2회차 사이클에서는 최외측 면의 선상체 군으로부터 수행되고 3회차 및 4회차 사이클에서는 최외측을 제외한 면외 선상체 군으로부터 수행된다. 예컨대, 1회차 및 2 회차 사이클에서는, 도 11에 따라 맨 좌측 면외 선상체 군으로부터 x 방향으로, 도 12에 따라 맨 상측 면외 선상체 군으로부터 y 방향으로 스위칭이 이루어진다. 3회차 및 4회차 사이클에서는, 도 13에 따라 맨 좌측 면외 선상체 군을 제외하고 그 다음의 면외 선상체 군으로부터 x 방향으로, 도 14에 따라 맨 상측 면외 선상체 군을 제외하고 그 다음의 면외 선상체 군으로부터 y 방향으로 스위칭이 이루어진다. 이 경우, 각 사이클에서 스위칭되지 않은 면외 선상체 군(도 11에서 맨 우측 면외 선상체 군, 도 12에서 맨 하측 면외 선상체 군, 도 13에서 맨 좌측 면외 선상체 군, 도 14에서 맨 상측 면외 선상체 군)은, 후술하는 바와 같이, 각 사이클의 S50 단계에서 그 내측에 경계봉이 삽입되는 기준이 된다. 상기 1회차 및 2회차 사이클로 이루어진 사이클 군과 3회차 및 4회차 사이클로 이루어진 사이클 군은 교대로 수행된다.
또한, 각 사이클의 S30단계에서, 교차 이동될 면외 선상체 군이 선택되는 방향 및 교차 이동 방향은, 직전 사이클에서와 반대방향이며, 예컨대 도 11 내지 도 14에서 순차적으로 x 방향, y방향, x 방향, y 방향이다. 또한, 면내 선상체가 삽입되는 방향은 직전 사이클에서와 반대방향이며, 예컨대 도 11 내지 도 14에서 순차적으로 y 방향, x 방향, y 방향, x 방향이다. 이 경우, 면외 선상체 군이 교차 이동되는 간격과 복수의 면내 선상체이 삽입되는 간격은, 면외 선상체의 배열 간격의 2 배이다.
또한, 각 사이클의 S40단계에서, 원상 회복될 면외 선상체 군이 선택되는 방향 및 원상 회복 방향은 직전 사이클에서와 반대방향이며, 예컨대 도 11 내지 도 14에서 순차적으로 x 방향, y방향, x 방향, y 방향이다. 이 경우, 각 회차에 따라 새롭게 이동하여 형성되는 면내 선상체 상호간에는 z 방향으로 일정하게 이격되어 있다. 복수의 면내 선상체가 z 방향으로 이격되는 간격(Dz; 도 16, 도 18 참조)은, 예컨대 복수의 면외 선상체가 xy 평면에서 x 및 y 방향으로 이격되는 간격(Dxy; 도 16, 도 18 참조)의
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배일 수 있으며, 이에 따라 제조되는 3차원 격자 트러스 구조체는 3차원 카고메 트러스 구조체와 유사하게 된다. 또한, 각 사이클의 S40 단계 전후에서, 밀착봉의 삽입 방향은, 예컨대 도 11 내지 도 14에서 순차적으로 x 방향, y방향, x방향, y 방향이다.
또한, 각 사이클의 S50 단계에서, 경계봉이 삽입되는 방향은 직전 사이클에서와 반대 방향이며, 예컨대 도 11 내지 도 14에서 순차적으로 y 방향, x 방향, y 방향, x 방향이다. 마찬가지로, 경계봉 삽입을 위해 선택되는 최외측 면외 선상체의 방향은 직전 사이클에서와 반대방향이며, 예컨대 도 11 내지 도 14에서 순차적으로 y 방향, x 방향, y 방향, x 방향이다.
도 11 내지 도 14의 실시예에서, 면외 선상체가 xy 평면에서 x 및 y 방향 배열되는 개수는 홀수이고, 경계봉(240)은 각 사이클에서 스위칭되지 않은 면외 선상체 군(도 11에서 맨 우측 면외 선상체 군, 도 12에서 맨 하측 면외 선상체 군, 도 13에서 맨 좌측 면외 선상체 군, 도 14에서 맨 상측 면외 선상체 군)의 내측에 경계봉이 삽입된다. 이에 따라, 실시예에서는 경계봉이 시계방향으로 순차적으로 삽입되는 것으로 도시되어 있다. 물론, 그 반대 방향으로 삽입되는 것도 가능하다. 경계봉(240)은 구조체 제조가 완료되면 구조체로부터 선택적으로 분리될 수 있다.
이상의 S20 내지 S50 단계를 하나의 사이클로 하여 소망되는 구조체의 크기에 따라 수회 반복함으로써 본 발명에 따른 3차원 격자 트러스 구조체가 제조된다. 이러한 제조방법은, 유연성 선상체를 면내 방향과 면외 방향에서 연속적으로 동시에 직조함으로써 공정이 단순하고 대량생산에 특히 유리하다.
도 15는, 상기 도 11 내지 도 14의 실시예에 따라 제조된 3차원 카고메 트러스와 유사한 구조체의 사시도를 나타내며, 상기한 S20 내지 S50 단계의 사이클이 4회 반복 하는 과정이 3회 수행되어 제조된 3차원 격자 트러스 구조체를 도시한다. 도 16은, 상기 도 11 내지 도 14의 실시예에 따라 제조된 3차원 카고메 트러스와 유사한 구조체의 사시도 및 투영도를 나타내며, 상기 구조체는, 도 10에서 예시된 직조장치(10)를 구성하는 상단 플레이트(110), 하단 플레이트(120), 및 그립(130)과 함께, 직조되지 않은 잔여 선상체, 및 경게봉이 제거된 상태에서 도시되었다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 3차원 격자 트러스 구조체의 제조과정에서 이용되는 경계봉은, 면외 선상체가 계속하여 일방향으로만 이동하는 것을 방지함으로써 3차원 격자 트러스 구조체의 외면 윤곽을 균일하게 유도할 목적으로 삽입된다. 이에 따라, 본 발명에 따른 3차원 격자 트러스 구조체는, 도 4의 종래 기술에 따른 3차원 격자 트러스 구조체와는 달리, 예컨대 직육면체의 각주 형상을 가지며 측면 경계가 일정하여 외관 디자인이 우수하고 기계적 강도가 우수하다.
이상으로 본 발명의 바람직한 실시예를 도면을 참고하여 상세하게 설명하였다. 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
예컨대, 앞의 실시예에서는 면외 선상체가 xy 평면에서 x 및 y 방향 배열되는 개수가 '홀수'인 경우를 예정하였으나, '짝수'인 경우 또는 그 조합도 가능하다.
도 17은 본 발명의 다른 실시예에 따라 제조된 3차원 카고메 트러스와 유사한 구조체의 사시도를 나타내며, 면외 선상체가 xy 평면에서 x 및 y 방향 배열되는 개수가 '짝수'인 경우를 예정하였다. 도 18은, 상기 도 17의 실시예에 따라 제조된 3차원 카고메 트러스와 유사한 구조체의 사시도 및 투영도를 나타내며, 상기 도 16과 마찬가지로 도 7에 예시된 직조장치의 구성 부품, 직조되지 않은 잔여 선상체 및 경계봉은 제거된 상태에서 도시되었다. 도 17 및 도 18의 실시예에 따른 구조체도 기본적으로 도 9에 따른 공정에 따라 제조되지만, 도 17에 도시된 바와 같이, 경계봉 삽입은, 3회차 및 4회차 사이클에서만 수행된 점에서 상기 도 15의 실시예와는 상이하다. 이는, x 및 y 방향으로 배열되는 면외 선상체의 개수가 '짝수'인 경우에는 각 사이클의 S20 단계에서 스위칭되지 않은 복수의 면외 선상체 군이 1회차 및 2회차 사이클에서는 존재하지 않고 3 회차 및 4회차 사이클에서만 최외측에서 쌍으로 존재하게 됨으로써, 경계봉 삽입도 3 회차 및 4 회차 사이클에서만 선택적으로 이루어지는 것으로 이해될 수 있다.
또한, 앞의 실시예에서는, 면외 선상체의 양단 모두가 xy 평면에서 x 및 y 방향으로 일정한 간격(Dxy)로 이격되어 배열됨으로써 직조 시작단계에서 면외 선상체가 z 방향으로 평행한 경우를 예정하였으나, 도 19와 같은 다른 변형 실시예도 가능하다.
도 19는 본 발명의 다른 실시예에 따른 3차원 격자 트러스 구조체를 제조하는 장치의 개략적인 구성도를 나타낸다. 도 19에 따르면, 복수의 면외 선상체(210)의 상단은 상부 플레이트(110) 상면, 즉 xy 평면에서 x 및 y 방향으로 이동이 가능한 자유단을 형성하고, 반대쪽 하단은 하부 플레이트(120) 하면, 즉 xy 평면에서 x 및 y 방향으로 일정 간격(Dxy)으로 이격되어 고정단을 형성한다.
이 경우, 면외 선상체의 상단의 이격 간격(Dxy*)은 상기 하단 이격 간격(Dxy)보다 상대적으로 큰 값을 가지며, 이에 따라, 앞의 실시예에서와는 달리, 상기 S10 단계에서 복수의 면외 선상체(210)가 z 방향으로 배열되는 모습은 평행하지 않다. 또한, 도 19의 실시예에서 상기 S40 단계는, 상기 복수의 면내 선상체(220) 각각에 소정의 인장력을 부여하면서 도면의 화살표로 도시된 바와 같이 밀착봉(140)을 이용하여 z방향 하방으로 수렴 이동시켜 밀착시키는 방식으로 수행된다. 이에 따라, 면외 선상체 하단의 이격 간격(Dxy)은 제조되는 3차원 격자 트러스 구조체에서 면외 선상체(210) 상호간의 이격 간격이 된다.
상기 이격 간격(Dxy)이 좁을수록 조밀한 구조의 3차원 격자 트러스 구조체를 형성하게 되며, 이러한 조밀한 구조의 3차원 격자 트러스 구조체는 면외 선상체 사이의 간격이 좁아 면내 선상체 삽입이 기술적으로 곤란하여 직조가 난해할 수 있으나, 상기 도 19에 따른 변형 실시예에서는 면외 선상체(210)의 상단의 이격 간격(Dxy*)은 상기 하단 이격 간격(Dxy)보다 상대적으로 큰 값을 갖게 함으로써 이러한 문제를 효과적으로 해결할 수 있다.
따라서 본 발명의 범위는 상술한 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미, 범위, 및 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (12)

  1. 복수의 면외 선상체와 복수의 면내 선상체로 구성된 유연성 선상체를 이용하여 3차원 격자 트러스 구조체를 제조하는 방법으로서, x, y, z 직교좌표계를 기준으로 하여 방위를 정의할 때,
    (a) 적어도 어느 일단이 xy 평면에서 x 및 y 방향으로 이동이 가능한 자유단을 형성하고, 타단은 xy 평면에서 x 및 y 방향으로 일정 간격(Dxy)으로 이격된 상태에서 x및 y 방향으로 이동이 억제된 고정단을 형성하도록, 상기 복수의 면외 선상체를 배열하는 단계;
    (b) y 또는 x 방향으로 선택되는 복수의 면외 선상체 군을 대상으로, 서로 인접한 면외 선상체 군 상호간에 상기 자유단을 xy 평면에서 x 또는 y 방향으로 스위칭하여 상기 복수의 면외 선상체 상호간에 교차부를 형성하는 단계;
    (c) x 또는 y 방향으로 선택되는 복수의 면외 선상체 군을 대상으로, 복수의 면외 선상체 군의 자유단을 일체로 x 또는 y 방향으로 서로 교차 이동한 상태에서, 상기 교차부 위에서 상기 복수의 면내 선상체를 y 또는 x 방향으로 삽입하는 단계;
    (d) 상기 (c) 단계에서 서로 교차 이동된 복수의 면외 선상체 군의 자유단을 원위치로 회복된 상태에서, 상기 복수의 면내 선상체를 z 방향으로 평행 이동시키는 단계;
    (e) y 또는 x 방향으로 선택되며 상기 (b) 단계에서 스위칭되지 않은 복수의 면외 선상체 군의 내측에서 y 또는 x 방향으로 경계봉을 삽입시키는 단계;를 포함하며,
    상기 (b) 내지 (e) 단계를 하나의 사이클로 하여 반복적으로 수행하고, 상기 복수의 면내 선상체는 z방향으로 일정 간격(Dz)으로 이격되어 배열되는 것을 특징으로 하는, 3차원 격자 트러스 구조체 제조방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 (b) 단계에서,
    복수의 면외 선상체 군이 선택되는 방향은, 상기 자유단이 스위칭되는 방향과 수직한 것을 특징으로 하는, 3차원 격자 트러스 구조체 제조방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 (c) 단계에서,
    교차 이동될 상기 복수의 면외 선상체 군이 선택되는 방향 및 상기 자유단이 교차 이동되는 방향은, 상기 (b) 단계에서 복수의 면외 선상체 군의 자유단이 스위칭되는 방향과 동일하고; 상기 복수의 면내 선상체가 삽입되는 방향은, 상기 (b) 단계에서 복수의 면외 선상체 군의 자유단이 스위칭되는 방향과 수직한 것을 특징으로 하는, 3차원 격자 트러스 구조체 제조방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 (e) 단계에서,
    복수의 면외 선상체 군이 선택되는 방향 및 경계봉이 삽입되는 방향은, 상기 (b) 단계에서 복수의 면외 선상체 군의 자유단이 스위칭되는 방향과 수직한 것을 특징으로 하는, 3차원 격자 트러스 구조체 제조방법.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 (b) 단계는,
    복수의 면외 선상체 군이 선택되는 방향은, 각 사이클 단위로 y 방향 또는 x 방향으로 교대로 이루어지고,
    복수의 면외 선상체 군을 스위칭하는 과정은, 2개의 사이클을 군 단위로 하여 1회차 사이클 군에서는 최외측 면외 선상체 군으로부터 수행되고 2 회차 사이클 군에서는 최외측을 제외한 면외 선상체 군으로부터 수행되고, 이러한 1회차 사이클 군과 2회차 사이클 군이 교대로 수행되는 것을 특징으로 하는, 3차원 격자 트러스 구조체 제조방법.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 복수의 면외 선상체 군은 x 및 y 방향으로 홀수로 구성되는 것을 특징으로 하는, 3차원 격자 트러스 구조체 제조방법.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 경계봉은 각 사이클 단위에서 삽입되는 것을 특징으로 하는, 3차원 격자 트러스 구조체 제조방법.
  8. 제 5 항에 있어서, 상기 복수의 면외 선상체 군은 x 및 y 방향으로 짝수로 구성되는 것을 특징으로 하는, 3차원 격자 트러스 구조체 제조방법.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 경계봉은, 2 개의 사이클 단위에서 삽입되는 것을 특징으로 하는, 3차원 격자 트러스 구조체 제조방법.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 복수의 면내 선상체가 z 방향으로 이격되는 간격(Dz)은, 상기 복수의 면외 선상체가 xy 평면에서 x 및 y 방향으로 이격되는 간격(Dxy)의
    Figure PCTKR2014005315-appb-I000003
    배인 것을 특징으로 하는, 3차원 격자 트러스 구조체 제조방법.
  11. 제 1 항에 있어서, 상기 (a) 단계에서,
    상기 복수의 면외 선상체는 z 방향으로 평행하게 배열되는 것을 특징으로 하는, 3차원 격자 트러스 구조체 제조방법.
  12. 제 1 항에 있어서, 상기 (a) 단계에서,
    상기 복수의 면외 선상체는 자유단에서의 이격 간격이 고정단에서의 상기 이격 간격(Dxy) 보다 큰 것을 특징으로 하는, 3차원 격자 트러스 구조체 제조방법.
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101699943B1 (ko) 2015-11-11 2017-01-25 전남대학교산학협력단 와이어 직조에 기반한 3차원 박막 다공질 구조체 제조방법
KR101780352B1 (ko) 2016-10-25 2017-09-21 전남대학교산학협력단 3차원 격자 트러스 구조체 직조에 이용되는 면내 와이어 배열장치 및 이를 이용한 트러스 구조체 제조방법
WO2019077280A1 (fr) * 2017-10-18 2019-04-25 Compagnie Generale Des Etablissements Michelin Assemblage

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5228481A (en) * 1990-05-09 1993-07-20 Three-D Composites Research Corporation Method and apparatus for weaving rod piercing type three-dimensional multiple-axis fabric
KR20090092152A (ko) * 2008-02-26 2009-08-31 전남대학교산학협력단 유연한 선상체로 3차원 카고메 트러스 구조체를 직조하는방법
KR20110023453A (ko) * 2009-08-31 2011-03-08 전남대학교산학협력단 직조된 와이어와 직선 와이어로 구성된 트러스 타입의 주기적인 다공질 재료와 그 제조 방법

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2986241A (en) 1956-02-07 1961-05-30 Fuller Richard Buckminster Synergetic building construction
US3955602A (en) * 1967-10-16 1976-05-11 Avco Corporation Apparatus for fabricating three-dimensional fabric material
US4336296A (en) * 1978-12-27 1982-06-22 Agency Of Industrial Science & Technology Three-dimensionally latticed flexible-structure composite
DE112004002127B4 (de) 2003-11-07 2008-10-23 Industry Foundation Of Chonnam National University Dreidimensionale drahtgewobene zelluläre Leichtstruktur und Herstellungsverfahren derselben
KR101029183B1 (ko) * 2006-11-29 2011-04-12 전남대학교산학협력단 나선형 와이어로 직조된 3차원의 다공질 경량 구조체 및 그제조 방법
KR101155267B1 (ko) 2009-08-27 2012-06-18 전남대학교산학협력단 3차원 다공질 경량 구조체의 제조 방법
KR101114153B1 (ko) 2010-02-26 2012-02-22 전남대학교산학협력단 3차원 트러스 구조물 직조기와 이를 이용한 3차원 트러스 구조물 제조 방법

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5228481A (en) * 1990-05-09 1993-07-20 Three-D Composites Research Corporation Method and apparatus for weaving rod piercing type three-dimensional multiple-axis fabric
KR20090092152A (ko) * 2008-02-26 2009-08-31 전남대학교산학협력단 유연한 선상체로 3차원 카고메 트러스 구조체를 직조하는방법
KR20110023453A (ko) * 2009-08-31 2011-03-08 전남대학교산학협력단 직조된 와이어와 직선 와이어로 구성된 트러스 타입의 주기적인 다공질 재료와 그 제조 방법

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
CHOI, JI-EUN ET AL.: "Optimal Design of an Wire-woven Bulk Kagome using taguchi method", 2008 FALL CONFERENCE OF THE KOREAN SOCIETY OF MECHANICAL ENGINEERS, vol. 92, no. 10, 2008, pages 13 - 19, XP027030579, ISSN: 0263-8223 *
SYPECK, DAVID J.: "Cellular truss core sandwich structures", APPLIED COMPOSITE MATERIALS, vol. 12, no. 3-4, 2005, pages 229 - 246, XP019226437, ISSN: 0929-189x *

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