• 한국건축시공학회:학술대회논문집
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• 한국건축시공학회 2018년도 춘계 학술논문 발표대회
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• pp.308-309
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• 2018

Construction automation is needed to improve construction productivity. 3D printing is a key technology of the 4th industrial revolution, and when applied to the construction field, the ripple effect is very large. In this paper, we propose a 3D printing method that can predict the 3D printing process and estimate the construction duration for each process. Through literature review and expert consultation, eight 3D printing activities for structure work were derived. Construction duration and cost estimation for each activity will be needed in the future research.

• 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.

• 한국건축시공학회:학술대회논문집
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• 한국건축시공학회 2023년도 가을학술발표대회논문집
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• pp.263-264
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• 2023

3D printing technology is recognized as a core technology that will lead the next generation, and is a field that can have a large ripple effect if it innovates the existing construction production method. Therefore, this study deals with the development of a 3d printing system using an articulated robot for construction purposes. In this system, ABB robot was used to control the developed cement gun accurately. The system is composed of mixer to mix cementitious materials, pump to transfer the materials, abb robot to motion control and cement gun to extrude the materials to print required construction parts. Using the system developed in this study, a suitable mix ratio of cementitious materials was found and successively printed a 1m high structure that demonstrated possibility of printing structures using 3d printer. In the future, we plan to build a foundation for automated construction through research on construction methods and materials that can be continuously layered for the system.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제21권4호
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• pp.509-517
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• 2020

본 연구는 3D 프린팅 기술을 활용한 거리 가구 제작 시 기술 특성 중요도를 도출하고 거리 가구 중 비정형 벤치 제작을 통해 우선순위가 높은 3D 프린팅 기술의 적용 방안을 제시하는 것을 목적으로 한다. 본 연구를 위해 품질기능전개(QFD: Quality Function Deployment) 방식으로 중요도를 분석하여 점수로 계량화하였으며 개발 및 연구에서 우선시 되어야할 기술요소는 '출력 크기', '재료의 수축성', '출력 각도' 순으로 나타났다. 연구결과의 검증을 위해 비정형 거리 가구 디자인을 대형 3D 프린팅 출력물로 제작하였으며 제작 과정에서 우선순위 기술요소들의 적용 방안을 모색하였다. 거리 가구 제작은 기능성과 안정성을 기반으로 설계되어야 하며 경제성, 제작성, 심미성 등이 고려되어야 하므로 '출력 크기'는 파츠의 분할을 최소화시켜 안정성을 확보하였다. '재료의 수축성'은 형태의 오차를 최소화시켜 심미성 및 제작성을 충족시켰으며 마지막으로 '출력 각도'는 출력물의 품질을 향상시켜 다양한 출력 각도를 통해 효율적이고 구조적 안정성이 있는 각도를 선정함으로써 연구결과에 대한 검증과 적용 방안에 대해 제시하였다.

• 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.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제60권1호
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• pp.132-138
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• 2022

본 연구에서는 광경화 3D 프린팅 방식인 SLA (Stereo Lithography Apparatus) 방식 출력물의 후처리 방법에 따른 표면 특성의 변화를 체계적으로 비교하고, 용도에 맞는 후처리 방법에 대한 정보를 제공하기 위한 기초 연구를 수행하였다. SLA 방식 출력물은 연마를 통해 표면의 불규칙한 미세구조를 규칙적으로 변화시켜 투명도를 일부 개선할 수는 있었으나, 유리와 같은 충분한 투명도를 확보하기는 어려웠다. 연마에 따른 접촉각 특성 변화는 연마 시간이 증가할 수록 그리고 사용된 사포의 입도가 작을 수록 다소 증가하는 경향을 보였으나 샘플 간 편차가 크고 평균 77~90°의 접촉각을 나타내어 대부분 통계적으로 유의미한 차이를 보이지는 않았다. 연마 이외 다양한 방법을 통한 표면처리 방법이 시도되었으며, 시판되는 차량용 흠집제거제나 실리콘 오일 등을 도포하여 쉽고 간단하게 투명도를 개선하는 것이 가능함을 확인하였다. 또한, 입도 사이즈를 줄이며 순차적으로 연마한 후 흠집제거제를 사용함으로써 유리와 같은 높은 투명도를 확보할 수 있는 방법을 제안하였다. 마지막으로 연마와 다양한 방법을 통해 표면처리를 하더라도 접촉각은 90° 이상을 확보하기 어려웠으며 소수성의 특성을 필요로 하는 경우, 본 연구에서 사용된 다양한 방법 외 소수성 코팅과 같은 추가적인 처리가 필요함을 확인하였다.

• 제어로봇시스템학회논문지
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• 제21권6호
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• pp.583-588
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• 2015

Flexible tactile sensors can provide valuable feedback to intelligent robots regarding the environment around them. This is especially important when robots such as, service robots share a workspace with humans. This paper presents a contact force measurement algorithm of a flexible tactile sensor. This sensor is manufactured by a direct-writing technique, which is one 3D printing method, using multi-walled carbon nano-tubes. An analog signal processing circuit has been designed and implemented to reduce noise contained in the sensor output. In addition, a digital version of the Butterworth filter was implemented by software running on a microcontroller. Through various experiments, characteristics of the sensor system have been identified. Based on three traits, an algorithm to detect the contact and measure the contact force has been developed. The entire system showed a promising prospect to detect the contact over a large and curved area.

• 대한방사선기술학회지:방사선기술과학
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• 제40권1호
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• pp.121-126
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• 2017

의료용 디지털 영상 및 통신 표준 영상과 3차원 프린팅을 이용한 보청기 이어 쉘 제작기술을 연구하였다. 이는 기존에 없는 새로운 적용방법이며 보청기 수요자의 안전, 감염, 제작시간, 진행 단계를 줄일 수 있는 적용기술이다. 연구는 의료용 디지털 영상 및 통신 표준 영상으로 스테레오리소그래피 파일을 만들기 위한 0.5 mm, 1.0 mm, 2.0 mm의 볼륨으로 획득한 값을 3차원 프린터로 출력 전과 후의 과정에서 형상표면에 미치는 영향을 실험하였다. 출력 전에는 스테레오리소그래피 파일구조에 대해 상대적 관계를 비교하였고, 출력 후에는 이어 쉘 형상표면의 적층구조 간격을 현미경으로 확대하여 비교하였다. 스테레오리소그래피 파일구조 분석에서 0.5 mm, 1.0 mm, 2.0 mm의 순으로 삼각형 꼭지점, 5개 이상의 교차점, 최대 교차점의 개수가 많았으며 외이도 형상 자체의 굴곡도에 따라 Bending, Angle, Crest 영역 순으로 삼각형 구조가 조밀하게 분포하였다. 디지털 현미경에 의한 이어 쉘 형상표면은 2.0 mm, 1.0 mm, 0.5 mm 순으로 적층구조 간격이 두껍게 나타났다. 이와 같이 스테레오리소그래피 표면구조는 3차원 이어 쉘 형상의 굴곡도가 불규칙하고 스테레오리소그래피 파일을 만들기 위한 의료용 디지털 영상 및 통신 표준 데이터의 볼륨 값이 작을수록 교차하는 스테레오리소그래피 삼각형 구조는 조밀함을 알 수 있었다.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제6권1호
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• pp.16-24
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• 2018

본 연구에서는 3D 프린팅 공법 적용을 위한 콘크리트 기초 레올로지 분석을 목적으로 실험을 수행하였다. 콘크리트 구성성분 중 유동특성에 큰 영향을 미치는 인자(W/B, binder Type, replacement ratio, super plasticizer dosage)의 변화에 의한 레올로지 특성(rheological properties)을 실험적으로 분석하였다. 실험은 페이스트와 모르타르 크게 두 가지 인자로 구분하여 수행하였다. 페이스트 실험에서는 W/B, binder type, replacement ratio, super plasticizer dosage를 주요 변수로 설정하여 레올로지를 분석했다. 모르타르 실험에서는 W/B와 sand ratio에 따른 레올로지 특성을 분석했다. 결과적으로 W/B가 증가될수록 viscosity가 감소하였으며, FA를 치환할 FA 비율이 증가됨과 함께 viscosity가 증가하였다. 유동성 증가를 위해서는 SF를 5%만 치환해도 shear stress를 감소시키며 viscosity는 약 83%까지 감소되었다. 모르타르 레올로지 평가를 통해 W/B 30~40% 구간에서 큰 폭의 변화가 일어나는 임계치 구간이 존재하는 것으로 분석됐다. 또한 동일 W/B 내에서는 sand 비가 50~60% 구간에서 shear stress가 두 배 이상 증가하는 임계 구간이 존재하는 것으로 분석됐다.

• 대한안전경영과학회지
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• 제25권1호
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• pp.23-29
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• 2023

Among the Additive Manufacturing (AM) technologies, the Binder-Jetting printing technology is a method of spraying an adhesive on the surface of powder and laminate layer by layer. Recently, this technique has become a major issue in the production of large casting products such as ship-building, custom vehicles and so on. In this study, we performed research to make actual mold castings and increase mechanical property by using special sand and water-based binders. For use as a mold, it has a strength of more than 3MPa and permeability. Various experiments were carried out to obtain suitable them. The major process parameters were binder jetting volume, binder types, layer thickness and heat treatment condition. As a result of this study, the binder drop quantity was measured to be about 60 pico-liter, layer thickness was 100㎛ and the heat treatment condition was measured about 1,000℃ and compressive strength were measured to be more than 5MPa. The optimum condition of this experiment was established through actual casting of aluminum. The equipment used in this study was a Freeforms T400 model (SFS Co., Ltd.), and the printing area of 420 * 300 * 250mm and resolution of 600dpi can be realized.