• 한국건설관리학회논문집
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• 제21권6호
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• pp.95-102
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• 2020

3D 프린팅 기술은 4차 산업 혁명의 도래와 함께 다양한 산업 분야에서 주목받고 있다. 특히 정밀한 부품을 제작하는 기계, 항공 등의 산업에서 그 활용 사례가 증가하고 있으며 건축 산업 역시 3D 프린팅 기술을 활용한 사례가 늘어나고 있는 추세이다. 현재 다양한 3D 프린팅용 소재가 개발 및 활용되고 잇지만, 3D 프린팅 제조는 사출 및 성형과 같은 기존 제조 방법과 비교하였을 때 제품의 기계적 특성이 달라질 가능성이 있다는 문제점이 있다. 본 논문은 3D 프린팅용 플라스틱 소재 중 널리 활용되고 있는 PA12 소재의 제품 제작 시 출력 방향이 제품의 기계적 특성에 미치는 영향을 검증하고 소재에 대한 이해를 확장시켜 건축 부자재 및 구조재로서의 활용 등의 실무적인 활용에 대한 기초 자료를 제공한다. 실험은 출력 방향의 영향을 확인하기 위해 0°, 30°, 45°, 60°, 90° 방향의 제품을 출력하였으며 인장 강도 실험을 통하여 인장 강도, 항복 강도, 연신율을 비교하였다. 실험 결과, 0° 방향으로 출력한 제품이 전반적으로 가장 낮은 강도와 연신율을 보였으며 45° 방향으로 출력한 제품이 가장 높은 수치를 보였다. 또한 전반적으로 0°부터 45° 사이에서는 인장강도와 항복 강도가 상승하였으며, 45°부터 90° 에서는 다소 감소하는 경향을 보였다.

• 한국BIM학회 논문집
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• 제5권2호
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• pp.12-18
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• 2015

Bridge piers typically have circular or rectangular shapes without decorative design. Prefabrication for accelerated construction has been widely adopted in bridge structures. Cost for steel formwork is a main restriction of creative irregular shapes. 3D modelling techniques allow creative design of columns and 3D printing provides possibility to minimize the fabrication cost. In this paper, 3D design process of bridge piers was suggested by converting 2D picture into 3D decorative shape. Formwork design using 3D printed panels was also proposed and mock-up tests were conducted. Precast columns need accurate geometry control from fabrication to assembly. Laser scanning and geometry control devices were adopted. Through the digitalized process of design, fabrication and assembly, creative design of structures can be realized in reasonable cost range.

• Advances in concrete construction
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• 제8권2호
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• pp.155-163
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• 2019

The objective of this study was to derive a cementitious material for three-dimensional (3D) concrete printing that fulfills key performance functions, extrudability, buildability and bondability for 3D concrete printing. For this purpose, the rheological properties shown by different compositions of cement paste, the most fundamental component of concrete, were assessed, and the correlation between the rheological properties and key performance functions was analyzed. The results of the experiments indicated that the overall properties of a binder have a greater influence on the yield stress than the plastic viscosity. When the performance of a cementitious material for 3D printing was considered in relation with the properties of a binder, a mixture with FA or SF was thought to be more appropriate; however, a mixture containing GGBS was found to be inappropriate as it failed to meet the required function especially, buildability and extrudability. For a simple quantitative evaluation, the correlation between the rheological parameters of cementitious materials and simplified flow performance test results-time taken to reach T-150 and the number of hits required to reach T-150-in consideration of the flow of cementitious materials was compared. The result of the analysis showed a high reliability for the correlation between the rheological parameters and the time taken to reach T-150, but a low reliability for the number of hits needed for the fluid to reach T-150. In conclusion, among several performance functions, extrudability and buildability were mainly assessed based on the results obtained from various formulations from a rheological perspective, and the suitable formulations of composite materials for 3D printing was derived.

• 대한토목학회논문집
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• 제41권2호
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• pp.181-189
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• 2021

건설현장에서 가상현실 BIM객체의 활용성을 높이기 위해서는 실제 이미지와의 이질감을 해소시켜야 하며, 공정관리 분야 적용시에는 가상현실 공정모습과 실제 공정모습간의 괴리감을 감소시킬 필요가 있다. 연구에서는 이러한 부분을 해소하기 위해 AR (Augmented Reality)과 3D 프린팅 기술이 연계된 4D 모델기반 공정관리 시제품을 구성하여 두 기술이 연동된 4D모델의 활용 가능성을 검토한다. 입체적인 3D 출력물과 AR객체를 접목하여 시공 공정 시뮬레이션을 구현하면 단순한 가상현실기반 4D 모델과 비교시 실체적 이미지기반의 정보로 보다 직관적인 공정 정보를 제공할 수 있다. 이를 위해 연구에서는 3D 프린팅 출력물에 마커를 이용하여 후속공정이 4D 모델로 시뮬레이션되는 AR구현 체계의 방법론 및 시스템 구성의 적정성을 검토한다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제23권6호
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• pp.99-104
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• 2019

본 연구의 목적은 시멘트계 복합재료의 적층을 위해 증점제를 적용하여 개발한 출력배합의 수축 특성을 평가하고, 프린팅 기법을 이용해 제작한 적층시험체와의 수축 특성을 비교하는 데 있다. 증점제 적용 시 수축이 기준배합과 비교하여 평균 25% 저감(56일 기준)되는 것을 확인하였다. 수축이 저감되는 긍정적인 효과에 반해 압축강도는 약 15% 감소(28일 기준)되는 부정적인 효과도 확인되었다. 출력배합을 이용해 제작한 적층시험체와 몰드시험체를 이용하여 수축을 평가한 결과, 적층시험체의 수축변형률이 약 25% 감소(28일 기준)되는 것을 확인하였다. 본 연구결과를 통해 3D 프린팅을 이용한 시멘트계 복합재료의 출력 시 수축의 진전속도와 수축으로 인한 균열의 발생시점을 예측할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국건설관리학회논문집
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• 제23권1호
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• pp.113-117
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• 2022

적층제조(AM, 일명 3D프린팅)기술은 디자인 자유도가 높고 디지털화된 기술의 특성으로 품질데이터의 예측·관리가 용이한 형태로 존재한다. 이러한 이점으로 AM기술은 다양한 산업에 적용되고 있다. 특히 건축물과 기반시설을 AM기술로 제조하는 방법이 건설 산업에 제안되고 있다. 다만, 다소 부족한 기술의 역사와 품질 및 시공 관리방법의 미비, 제조상품의 인증과 같은 문제로 인해 기술사용이 제한되고 있다. 따라서 간접적인 형태로 AM기술을 활용하여 건축 상품제조를 구현하고 있다. 특히, 거푸집을 적층 제조하고 건축 소재를 투입하여 상품으로 구현하는 방법이 확인되고 있다. 본 연구에서는 대형크기의 거푸집을 적층제조하고 건축 상품을 구현하기 위해 하이브리드 압출적층제조를 활용한다. 또한, 적층제조과정에서 생산성과 경제성을 예측할 수 있는 인자를 확인한다. 결과적으로, 건축물의 구현결과와 생산 비용과 시간을 줄이기 위한 형상설계 최적화 방법을 제안한다.

• 산업경영시스템학회지
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• 제44권3호
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• pp.10-21
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• 2021

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.

• 대한기계학회논문집A
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• 제40권1호
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• pp.65-71
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• 2016

최근 개방형 소스 기반의 저가 3 차원 프린터의 출현에 의해 3 차원 프린팅에 대한 관심이 고조되고 있다. 3 차원 프린팅은 기존 제조업의 진입장벽을 낮추고 유연성을 높일 것으로 기대되며, 저비용으로 개인맞춤형 제품의 제작이 가능한 장점이 있다. 본 연구에서는 뱀 모양을 형상화한 비대칭 형상의 독특한 안경테를 설계하였고, 사용자의 안면 특성을 반영하여 개인맞춤형으로 설계하였다. 또한 3 차원 프린팅으로 제작된 안경테의 구조적 안전성을 평가하기 위해 유한요소해석을 수행하였으며, 이때 적층방향별 인장시험을 통해 확보한 직교이방성 물성을 반영하였다. 해석을 통해 가장 안전성이 높게 평가된 적층 방향으로 프린팅을 수행하였고, 제작된 안경테는 조립과정에서 파손 없이 조립됨을 확인하였다.

• 한국건축시공학회:학술대회논문집
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• 한국건축시공학회 2021년도 가을 학술논문 발표대회
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• pp.188-189
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• 2021

The technology of manufacturing freeform molds with S-LOM based 3D printer has advantages in the production period and the curvature range. However, there is no any support tool about productivity analysis of S-LOM technology because S-LOM technology is early-stage technology. There can be problems about increase of construction time and cost without any decision support tool like productivity analysis models etc. Therefore, in this study, the productivity analysis simulation model for freeform formwork based on S-LOM technology was developed using ARENA software. The process and logic of manufacturing freeform molds can be easily visualized in this model. Futhermore, the resource like labor, equipment and material can be easily optimized with this model. As a result, it can contribute to preventing the increase of construction time and cost in formwork with further productivity analysis.

• 한국CDE학회논문집
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• 제22권1호
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• pp.37-43
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• 2017

3D printing techniques can be used in various application fields and many researches have been reported. FDM (Fused Deposition modeling) can make multi-material or multi-color models with the simultaneous use of two or more filaments. In a dual-nozzle FDM printers, while the active nozzle is working, the remaining nozzle will be idle. The remaining molten resins inside an idle nozzle can ooze out unwantedly. The spill over from the resting nozzle produces unwanted remaining on the fabricated product. In this research, we suggest a method for optimizing building position of a model to minimize the unwanted spill-over that could possibly contaminate the final product. The method is based on minimizing the two intersection volumes. The first intersection volume is obtained by intersecting the volume defined by the first material and the Minkowski sum between the volume of the first material and the vector obtained by subtracting the center point of the first nozzle from the center point of the second nozzle. The second intersection volume can be obtained by reversing the role of the first and second volumes and nozzles. Some results obtained from the implementation using the Parasolid (Siemens) geometric modeling kernel is presented.