Park, Joochan;Jung, Euntae;Jang, Changsun;Oh, Chaewoon;Shin, Kyung Nam
에너지공학
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제29권3호
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pp.50-56
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2020
Currently, 3D printing technology is a new revolutionary additive manufacturing process that can be used for making three dimensional solid objects from digital films. In 2019, this 3D printing technology spreading vigorously in production parts (57%), bridge production (39%), tooling, fixtures, jigs (37%), repair, and maintenance (38%). The applications of 3D printing are expanding to the defense, aerospace, medical field, and automobile industry. The raw materials are playing a key role in 3D printing. Various additive materials such as plastics, polymers, resins, steel, and metals are used for 3D printing to create a variety of designs. The main advantage of the green cement for 3D printing is to enhance the mechanical properties, and durability to meet the high-quality material using in construction. There are several advantages with 3D printing is a limited waste generation, eco-friendly process, economy, 20 times faster, and less time-consuming. This research article reveals that the role of green cement as an additive material for 3D printing.
최근 웹 기반의 3D 프린팅 관련 서비스 플랫폼들이 증가하고 있으며, 소비자들은 이러한 서비스 플랫폼을 이용하여 3D 데이터를 수집하고 제작을 의뢰하며 유통 서비스를 통해 상품을 받아 볼 수 있게 되었다. 이러한 3D 프린팅 기술의 적용이 근래에는 건설 분야로까지 확장되어 기술이 발전하고 있으나 이와 관련된 서비스 플랫폼의 가이드라인 및 운영 사례는 국내외 모두 찾아볼 수 없다. 따라서 본 연구에서는 기존 타 산업분야에서 활발하게 사용되는 10개의 웹 기반 3D 프린팅 서비스 플랫폼의 기능을 조사 분석하여 건설 분야 3D 프린팅 서비스 플랫폼 구축을 위한 가이드라인으로 활용하였다. 또한 플랫폼의 구동시나리오 작성을 통해 건설 3D 프린팅 서비스 통합 플랫폼이 갖추어야 할 설계, 시공, 유통 서비스의 모습을 제시하였다. 3D 프린팅 기술의 발전에 따라 설계, 시공, 유통 등의 전반적인 건축 시장의 패러다임이 변화할 것이며, 이러한 변화에 대비하고 향후 디지털 건축 시장의 개척을 위해서는 본 연구에서 제시한 건설 3D 프린팅 서비스 플랫폼의 역할이 클 것으로 기대한다.
3D printing has the unique advantage of the ability to customize freeform products even in small quantities. It was recently applied successfully in the node connection system for the irregular shaped glass design of Gwanggyo Galleria Department Store. This was achieved by applying 3D printing technology for an innovative smart node design. The novel system offers flexibility to address various design challenges in addition to maximizing construction quality and reducing construction period. In this paper, we aim to examine the use of 3D printing based innovative technologies in the construction industry. With this aim in mind, we present the case of the Gwanggyo Galleria Department Store's smart nodes. The key objective of this study is creating awareness in the construction industry of the need to utilize fourth industrial revolution technology in architecture.
In the construction industry, interest in technologies such as 3D Construction Printing (3DCP) is increasing, and research is being conducted continuously. In the case of atypical architecture, different shapes must be implemented, and the introduction of 3D printing technology is intended to solve it. Our researchers are conducting research to produce Free-form Concrete Panel (FCP). It automatically manufactures the FCP's formwork without any error with the design shape. At this time, the concrete nozzle based on the 3D printing technology is developed and the concrete is precisely extruded into the manufactured form to prevent the deformation of the formwork that can occur due to the concrete load. Therefore, in this study, the requirements for the development of 3D printing concrete nozzles for FCP manufacturing are analyzed. Based on the analyzed requirements, the first nozzle was developed. Such equipment is easy to shorten construction period and cost reduction in the atypical construction field, and is expected to be utilized as basic 3D printing equipment.
Li, Mingkai;Li, Dezhi;Zhang, Jiansong;Cheng, Jack C.P.;Gan, Vincent J.L.
국제학술발표논문집
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The 8th International Conference on Construction Engineering and Project Management
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pp.75-84
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2020
Modular construction is a construction method whereby prefabricated volumetric units are produced in a factory and are installed on site to form a building block. The construction productivity can be substantially improved by the manufacturing and assembly of standardized modular units. 3D printing is a computer-controlled fabrication method first adopted in the manufacturing industry and was utilized for the automated construction of small-scale houses in recent years. Implementing 3D printing in the fabrication of modular units brings huge benefits to modular construction, including increased customization, lower material waste, and reduced labor work. Such implementation also benefits the large-scale and wider adoption of 3D printing in engineering practice. However, a critical issue for 3D printed modules is the loading capacity, particularly in response to horizontal forces like wind load, which requires a deeper understanding of the building structure behavior and the design of load-bearing modules. Therefore, this paper presents the state-of-the-art literature concerning recent achievement in 3D printing for buildings, followed by discussion on the opportunities and challenges for examining 3D printing in modular construction. Promising 3D printing techniques are critically reviewed and discussed with regard to their advantages and limitations in construction. The appropriate structural form needs to be determined at the design stage, taking into consideration the overall building structural behavior, site environmental conditions (e.g., wind), and load-carrying capacity of the 3D printed modules. Detailed finite element modelling of the entire modular buildings needs to be conducted to verify the structural performance, considering the code-stipulated lateral drift, strength criteria, and other design requirements. Moreover, integration of building information modelling (BIM) method is beneficial for generating the material and geometric details of the 3D printed modules, which can then be utilized for the fabrication.
Recently, it is easy to find cases of 3D printing product, equipment, and materials in the architecture field. However, there is a lack of distribution environment where 3D printing products can be traded on an online platform or to access on-demand services in the architecture field. Therefore, in this study, a distribution platform development plan was proposed in consideration of the maturity level of the 3D printing distribution market in the domestic architecture field. For this purpose, the research was carried out as follows. First, by analyzing the case of the 3D printing distribution platform, the development stage of the distribution platform was set as three stages from the perspective of market maturity, platform development level, and sales/purchase experience level of suppliers and consumers. Second, the market maturity of the current domestic architecture field was evaluated as the first stage, and a distribution platform that could be implemented in the first stage was presented as a pilot. Third, we presented the first stage pilot, collected practical opinions on future construction plans through in-depth interviews, and presented detailed implementation plans for each stage necessary to achieve the second and third stage market maturity goals. Based on the roadmap derived from this study, it is expected that the domestic distribution platform market will grow step by step in the future and be utilized for business model development.
적층제조(AM, 3D프린팅) 기술은 건설업계에서 다양한 효과로 주목받고 있다. 특히 시공자동화, 자원관리, 시공기간 정밀도 향상, 작업자 안전 등의 문제점을 해소하는 능력을 기대하고 있다. 하지만, 적층 시공 과정은 축적된 데이터가 많은 기존 시공기술과 달리 성숙하지 못한 절차 및 시공방법으로 인해 시행착오와 예측이 어려운 사고를 유발한다. 본 연구에서는 현장 시공형 건설 AM 프로세스를 설계하고 실증을 위한 실험이 진행된다. 또한, 정성적인 실험결과의 원인 분석이 진행되었다.
This study, by analyzing previous studies, aimed to understand how 3D printing technology is applied and utilized in the fashion industry and to contribute to encouraging further studies on 3D printing technology in the fashion sector and suggesting proper ways for designing such studies. Firstly, 47 papers were selected from all literature concerning 3D printing technology published in 15 journals of fashion and design since 2013. Afterwards, these papers were analyzed with regard to the frequency, topics or sectors, and purposes or types of studies shown by outcomes. Results were as follows: First, the number of papers on 3D printing technology published in the journals was counted according to the year, which showed that this number increased rapidly after 2015 for about 3 years. Especially in the year 2016, this increase was quite notable. Although a little decrease in this number was found afterwards, a steady increase was highly expected. Out of the 8 journals, Journal of The Korean Society of Fashion Design had the maximum papers. Regarding areas of studies, works on designing and development of products were most common. Finally, regarding the purpose of studies, those suggesting or presenting apparel were predominant. Product items included clothes, shoes, and caps. Studies on caps mostly covered designing the products. Studies on clothes aimed at designing, characteristics of construction, and case study. However, there were very few works on 3D printing technology as an alternative material or composition of clothing.
Recently, the demand for atypical structures with functions and sculptural beauty is increasing in the construction industry. Existing mold-based structure production methods have many advantages, but building complex atypical structures represents limitations due to the cost and technical characteristics. Production methods using molding are suitable for mass production systems, but production cost, construction period, construction cost, and environmental pollution can occur in small quantity batch production. The recent trend in the construction industry calls for new construction methods of customized small quantity batch production methods that can produce various types of sophisticated structures. In addition to the economic effects of developing related technologies of 3D Concrete Printers (3DCP), it can enhance national image through the image of future technology, the international status of the construction civil engineering industry, self-reliance, and technology export. Until now, 3DCP technology has been carried out in producing and utilizing residential houses, structures, etc., on land or manufacturing on land and installing them underwater. The final purpose of this research project is to produce marine structures by directly printing various marine structures underwater with 3DCP equipment. Compared to current underwater structure construction techniques, constructing structures directly underwater using 3DCP equipment has the following advantages: 1) cost reduction effects: 2) reduction of construct time, 3) ease of manufacturing amorphous underwater structures, 4) disaster prevention effects. The core element technology of the 3DCP equipment is to extrude the transferred composite materials at a constant quantitative speed and control the printing flow of the materials smoothly while printing the output. In this study, the extruding module of the 3DCP equipment operates underwater while developing an extruding module that can control the printing flow of the material while extruding it at a constant quantitative speed and minimizing the external force that can occur during underwater printing. The research on the development of 3DCP equipment for printing concrete structures underwater and the preliminary experiment of printing concrete structures using high viscosity low-flow concrete composite materials is explained.
3D printing technology in the construction field is currently being developed and commercialized actively in foreign countries, but the development of material and equipment is underway as an initial research stage in Korea. It is necessary to implement commercialization through the introduction of 3D printing technology in the construction field as soon as possible in Korea, but there is no guideline for suitable equipment and materials in Korea at present. Therefore, in order to help prepare for commercialization, it is necessary to provide data such as equipment size and materials suitable for commercialization at the initial stage. This study investigates the types, specifications, and applications of equipment that are being used overseas to provide the equipment type and material cost required in the initial stage of commercialization in Korea. Using the surveyed data, it was possible to calculate the advantages and disadvantages of the equipment type and specification, and the cost of materials used. As a result of the analysis, Gantry type is suitable for the domestic commercialization, and the standard of the output area is $100m^2$ and the extrusion amount of $250m^3/sec$ is proposed, and the material cost of the commercial product is 20thousand won. The suggestions in this study will help to plan the construction of products and equipments to commercialize 3D printing technology in construction field in the future.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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