연구개발개요 |
● 3D 프린팅 기술을 활용한 비정형 박판형 몰드개발 바인드젯 3D 프린팅을 통한 UHPC 비정형 패널 몰드 제작 및 시공방법 기술 상용화, 제작 후 샌드바인드 몰드의 100% 리사이클링을 위한 활용 기술 개발●스마트 노드 설계 및 OSC 생산기술 OSC(Off-Site Construction)기반의 비정형 패널 설계 기술 확립하여 인양 및 설치 기술 개발●비정형 UHPC 패널 설계, 제작 및 시공 기술 비정형 UHPC 패널 제조 및 시공 방법을 확립, 비정형 패널 지지용 앵커 규격 및 최적화 설계 기술 확립. CNC 제조 기술을 통한 비정형 UHPC 패널 상용화 플랫폼 개발
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최종목표 |
형태의 한계를 극복한 3D 프린팅 몰드와 두께 10mm 혁신적 UHPC를 이용한 비정형 프리폼 건축물 외장패널 기술 실용화 플랫폼 개발복잡하고 비정형적 곡률과 면외 확장 등을 가진 외장패널의 제작에는 몰드를 통한 콘크리트 패널에 대한 관심과 3D 프린팅을 통한 해결 방안이 제시되고 있으나 이는 다음과 같은 문제점을 가지고 있음콘크리트 패널에 대해서는 기존에 사용하는 몰드로는 적용하기 힘든 입체적인 형태가 증가하고 있으며 또한 콘크리트패널 자체의 인장강도 취약성으로 균열과 파손의 단점이 존재함3D 프린팅을 통한 비정형패널의 제작에서 재료압출형(MJ, material jet)은 낮은 품질과 강도문제, 그리고 접착제분사(BJ, binder jet) 3D프린팅은 건축물에 소요되는 대량의 물량에 따른 경제성과 구조안정성에서 어려움이 존재함.비정형 건축 파사드의 실현을 위한 공학적 솔루션 개발 필요성비정형 건축의 성공적 완공을 위해서는 외부 파사드를 구성하고 있는 비정형 외장재, 외피의 설계, 시공 및 유지에 관한 공학적 기술이 필요함
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연구내용 및 범위 |
내용 및 범위1. 3D 프린팅 몰드 종류별 제작 방법 연구 및 개발- 3D 몰드 제작 방식(합성수지 적층형, 샌드 바인드젯 방식 등)에 대한 기술 연구- 소형 및 대형 패널의 크기, 형상별 몰드의 설계 기술 연구- 대형 패널 제작을 위한 몰드간 접합 기술연구 (이음부 디테일 및 연결방법)2. 3D 프린팅 몰드 및 UHPC 외장 패널의 설계 및 시공과정에 대한 유한요소해석 모델 개발- 고강도 UHPC 적용을 통한 외장패널의 최적 두께 및 형상비에 대한 DB 구축- 3D 프린팅 몰드 제작에 대한 해석모델 개발 및 설계 메뉴얼 개발- 인양과 설치를 고려한 3차원 UHPC 외장 패널의 최적 모듈에 대한 유한요소해석 모델 개발3. 3D 몰드 고정부에 대한 제조 및 시공 디테일 연구 및 개발- 대형 UHPC 패널을 위한 찬넬 매입 방법 및 제작용 디테일 연구- 중소형 UHPC 패널을 위한 언더컷 앙카 매입 방법 및 제작용 디테일 연구- 비정형 UHPC 패널과 CNC 하지시스템 간의 연결을 위한 브라켓 디테일 연구4. 3D프린팅 몰드용 UHPC의 유동성/충전성 정립 및 최적 섬유 선정- 3D프린팅 몰드 종류(크기/형상별)에 따른 UHPC의 소요 유동성/충전성 정립- 3D프린팅 몰드용 UHPC의 소요 유동성/충전성별 기본배합도출- 3D프린팅 몰드 종류(크기/형상별)에 따른 UHPC의 최적 섬유 선정- 3D프린팅 몰드용 UHPC의 최적 섬유별 분산성 확보방안 모색 및 기본배합 도출5. 3차원 내·외장 패널용 수축제어형 고품질 UHPC 배합 개발- UHPC Matrix의 수축(자기수축/건조수축)발생 영향인자별 제어 기술 개발- 수축제어형 고품질 UHPC의 최적배합도출- 수축제어형 고품질 UHPC의 품질/역학/내구 특성 평가6. 비정형 UHPC 패널의 시공성 향상을 위한 공법 연구- 3차원 형상의 하지프레임 및 접합부 인양 및 시공성 검토 및 개발- 3차원 UHPC 패널 앵커의 인양과 고정에 대한 시공 절차 검토 및 검증- 설계하중 수준에서 하지프레임 및 앵커에 받는 힘을 확임 검토를 위한 구조해석 방법 제시- 대형 건축물 비정형 패널 시공을 위한 야적·운송 및 시공 개별 매뉴얼7. 3D 프린팅 몰드 보강 방법 및 표면마감 연구 및 개발- 에폭시계, 강화몰탈, Glass Fiber 재료 별 비정형 곡률과 패턴 최적화를 위한 보강방법 연구- 몰드 내측 마감면의 표면 마감재 하중 및 내구성 확보를 위한 실험 연구- 인양 및 시공하중을 고려한 최적 폭 두께비 산정을 위한 패널 성능 실험8. 인양과 시공을 고려한 접합부 최적 위치와 응력/변형에 대한 접합부 유한요소해석 모델 개발- 3차원 UHPC 외장 패널의 형태에 따른 하중 요구 값과 시공 양중에 대한 DB 구축- 3차원 UHPC 외장 패널의 일체화를 위한 접합부 유한요소해석 모델 개발- 해석모델 변수에 따른 외장패널의 시공과 완료 후 응력/변형에 대한 구조 안정성에 대한 연구9. 접합부 실험에 대한 유한요소해석 모델의 검증과 접합부 안정성 검토- 실험연구를 기반으로 개발된 접합부 유한요소해석 모델의 검증- 다양한 형태와 크기에 따른 접합부 응력과 변형에 대한 시공성 및 안정성 검토10. 언더컷 앙카 볼트의 내진성능 향상을 위한 하우징 설계- 대형 및 소형 패널의 인양·시공 및 연속성을 가진 앵커의 구조성능 실험- 언더컷 앵커의 최적 성능 확보를 위한 폭/두께비 최적 성능 확보 구조실험11. 3D프린팅 몰드 재활용 방안 모색(Zero-emission, UHPC 용 골재화 기술 개발)- 3D프린팅 몰드 파쇄처리 UHPC용 골재화 기술 개발- 3D프린팅 몰드 파쇄골재 물리/화학적 성능 평가- 3D프린팅 몰드 파쇄골재 활용 고품질 UHPC의 최적배합도출- 3D프린팅 몰드 파쇄골재 활용 고품질 UHPC의 품질/역학/내구 특성 평가
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