R&D최종보고서
| 과제고유번호 | 201515CTAP-C077284-02 | |||||
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| 연구사업명 | 국토교통기술촉진연구사업 | |||||
| 연구과제명 | 건축물 신속조형을 위한 3D 프린터 핵심부품 및 프린팅 알고리즘의 원천기술 개발 | |||||
| 총 연구기간 | 2014-07-11 ~ 2016-07-10 | |||||
| 연구책임자 | 이재홍 | |||||
| 당해년도 참여 연구원수 |
3명 | 총 연구기간 참여 연구원수 |
6명 | |||
| 당해년도 연구비 |
정부 : 200,000,000 원 기업 : 0 원 계 : 200,000,000 원 |
총연구비 | 정부 : 400,000,000 원 기업 : 0 원 계 : 400,000,000 원 |
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| 연구기관명 | 세종대학교산학협력단 | |||||
| 등록 발간번호 | 11-1613000-001534-01 | |||||
| ISBN | 979-11-951950-5-3 | |||||
| 주요 내용 |
본 연구는 사물의 조형과 제조에 차세대 발전방향을 제시하고 있는 3D 프린팅 기술을 건축분야에 도입하여 기존 건축의 패러다임을 바꿀 수 있는 건축물 프린팅 기술을 개발하는 것을 궁극적인 목표로 함. 이를 위해 3D 프린터 핵심부품 및 프린팅 알고리즘의 개발과 3D 프린팅 된 건축부재의 활용성 확보를 세부목표로 설정함. 최종적으로 실용화 가능한 수준의 3D프린팅 건축부재 제작기술을 개발하여 지적재산권을 확보하고 기술상용화시대를 대비하여 핵심기술을 선점하고자 함 [최종목표] - 본 연구의 궁극적인 최종목표는 최근 사물의 조형과 제조에 차세대 발전방향을 제시하고 있는 3D 프린팅 기술을 건축분야에 도입하여 건축물을 프린팅할 수 있는 혁신적인 기술을 개발하는 것임 - 이에 대한 기초연구로서 본 연구에서는 구체적으로 ‘건축물 신속조형을 가능하게 하는 3D 프린터 핵심부품 및 프린팅 알고리즘의 개발과 3D 프린팅 된 건축부재의 활용성 확보’를 최종 목표로 하고 있음 - 연구 범위는 3D 프린터에 사용가능한 건축재료의 DB를 구축하고 그에 따른 핵심부품의 개발 및 Rapid prototype을 위한 알고리즘의 개발을 시작으로 최종적으로는 건축부재를 제작하여 특허 출원 및 기술상용화를 목표로 함 - 본 연구가 성공적으로 이루어질 경우 시간과 인력 등을 대폭 감축시켜 건축산업에 혁신을 가져올 건축물 신속조형(Building Rapid Printing)기술의 실현을 위한 가장 핵심적인 기술을 확보하는 것임 - 건축기술과 3D 프린터 기술의 융합은 중장기적으로 1) 해당분야의 고부가가치기술로의 전환, 2) 신기술 유입에 따른 인력구조개선, 3) 신제품 개발, 신사업, 신시장 창출이 가능한 고부가가치의 주조산업으로의 발전에 중요한 기술로 자리매김할 것임 [연구내용 및 범위] O 건축부재용 3D 프린팅 재료의 성능평가 및 최적화 - 3D 프린팅에 사용 가능한 건축재료 선별 및 선별 재료의 물성치 성능평가 및 최적화 - 건축부재용 3D 프린팅 재료의 타당성 분석 O 건축화 신속조형을 위한 프린팅알고리즘 연구 - 신속조형을 위한 프린팅 알고리즘의 주요 변수 도출 및 DB구축 - 프린팅 부재의 유형별/재료별/크기별 최적화 프린팅 알고리즘 개발 및 타당성 검토 O 3D 프린터 핵심부품 개발 - 프린터의 내구성 및 사용성 향상을 위한 부품개발 - 프린팅의 정밀도 및 속도 증가를 위한 부품 개발 및 개발된 프린터의 경제적 타당성검토 O 3D 프린팅된 건축부재의 구조실험 - 3D 프린팅용 건축부재의 재료성능평가 및 최적화를 바탕으로 재료별 건축부재의 구조실험 - 프린팅 알고리즘에 따른 건축부재의 구조실험 O 3D 프린팅된 건축부재의 활용성 검토 - 건축적 적용을 위한 부재별 Mock-up test 실시 및 타당성 검증 - 건축재료의 경제적 활용성 및 개인주문생산 방식의 대응성 검토 O 3D 프린팅 시스템의 건설공정 시뮬레이션 - 공정 간 커뮤니케이션 오류 최소화를 위한 건설공정 시뮬레이션 - 기존 공법 대비 3D 프린팅 시스템의 에너지저감 시뮬레이션 - 건설생산프로세스 단순화에 따른 경제적 타당성 검토 (1) 1차년도 건축부재용 3D 프린팅 알고리즘 및 재료연구 - 프린팅 알고리즘 기술이란 건축물을 부분적으로 분리하여 프린팅하고 프린팅된 부재를 기존의 결합방식과는 다른 방식으로 결합함으로써 큰 규모의 건축물을 한꺼번에 프린팅하는 효과를 구현하는 알고리즘을 말함 - 3D 프린팅 재료최적화기술이란 3D프린팅 재료의 프린팅 순서 및 속도, 온도를 최적화하여 기존 건축재료에 필적하는 물성치와 마감을 갖도록 하는 기술을 말함 (2) 2차년도 3D 프린팅된 건축부재의 Mock-up test 및 활용성 연구 - 3D 프린팅된 건축부재의 경우 기존건축부재를 대체하기 위해서는 적정한 구조적 성능을 지녀야 하며 내구성 및 심미성 등 각종 건축재료로서의 물성을 가져야 하므로 이를 목업으로 테스트 함 - 3D 프린팅된 건축부재를 실제로 기존 건축공정 속에 활용하기 위해서는 각종 공정별 상황을 사전에 시뮬레이션 하여 문제점을 미리 파악하는 것이 중요함 - 3D 프린팅된 건축부재는 디지털 파일 형태로 존재하므로 도면으로 지어지는 기존 건물과는 달리 새로운 프로세스를 거쳐 건축현장에 적용되어야 하므로 이를 시뮬레이션 하여 공정을 고도화 함. |
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| 색인어 | 한글 | 신속조형 | 3D 프린팅 | 건설공정시뮬레이션 | 프린팅알고리즘 | |
| 영문 | Rapid Prototype | 3D Printing | Construction Simulation | Printing Algorithm | ||
| 최종보고서 | 2_최종보고서 보완본.pdf | |||||