Search

KR-102958704-B1 - 콘크리트 건설 요소의 적층 제조

KR102958704B1KR 102958704 B1KR102958704 B1KR 102958704B1KR-102958704-B1

Abstract

본 발명은 적층 제조에 의해서 콘크리트 건설 요소(1)를 획득하는 방법에 관한 것이고, 여기에서 중첩된 몰타르 층이 연속적으로 침착되어, 공동(3)을 형성하는, 서로 대향되는, 2개의 벽(2, 4)뿐만 아니라, 벽(2, 4) 중 하나로부터 공동(3)을 향해서 각각 연장되는 복수의 보강 요소(21, 41, 22, 42)를 형성하고, 각각의 보강 요소(21, 41, 22, 42)는 그 연장이 시작되는 벽에 대향되는 벽(2, 4)과 접촉하지 않고, 대향 벽(2, 4)으로부터 그 연장이 시작되는 벽까지 연장되는 보강 요소(21, 41, 22, 42)와도 접촉하지 않는다.

Inventors

  • 보몽 줄리앙
  • 듀네바 엘레나
  • 질 제롬

Assignees

  • 생-고뱅 웨버
  • 쌩-고벵 이조베르

Dates

Publication Date
20260506
Application Date
20201008
Priority Date
20191009

Claims (15)

  1. 적층 제조에 의해서 콘크리트 건설 요소(1)를 획득하는 방법이며, 공동(3)을 형성하도록 서로 대향되는 2개의 벽 표면(2, 4)을 형성하고, 2개의 벽 표면(2, 4) 중 하나로부터 공동(3)을 향해서 각각 연장되는 복수의 보강 요소(21, 41, 22, 42)를 형성하기 위해, 중첩된 몰타르 층을 연속적으로 침착하는 단계를 포함하고, 각각의 보강 요소(21, 41, 22, 42)는, 각각의 보강 요소(21, 41, 22, 42)가 연장되는 벽 표면에 대향되는 벽 표면(2, 4)과 접촉하지 않고, 각각의 보강 요소(21, 41, 22, 42)가 연장되는 벽 표면에 대향되는 벽 표면(2, 4)으로부터 연장되는 보강 요소(21, 41, 22, 42)와도 접촉하지 않는, 방법.
  2. 제1항에 있어서, 건물 요소(1)는 벽 요소인, 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 적어도 하나의 보강 요소(21, 41)는 벽 표면 중 하나로부터 선형적으로 그리고 상기 벽 표면(2, 4)에 대해서 횡방향으로 연장되는 제1 부분(21a, 41a)을 포함하는, 방법.
  4. 제3항에 있어서, 적어도 하나의 보강 요소(21, 41)는 제1 부분(21a, 41a)으로부터 그에 횡방향으로 연장되는 제2 선형 부분(21b, 41b)을 더 포함하는, 방법.
  5. 제4항에 있어서, 적어도 하나의 보강 요소(21, 41)는 T-형상의 또는 L-형상의 프로파일을 가지는, 방법.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 2개의 연속적인 보강 요소(21, 41)가 2개의 상이한 벽 표면(2, 4)으로부터 연장되는, 방법.
  7. 제6항에 있어서, 벽 표면(21, 41)의 평면 내에서, 이러한 벽 표면으로부터 연장되는 2개의 연속적인 보강 요소(21, 41) 사이의 거리 대 벽 표면(2, 4) 사이의 거리의 비율이 0.5 내지 10, 또는 2 내지 8인, 방법.
  8. 제6항에 있어서, 건설 요소의 선형 미터당 보강 요소의 수가 1 내지 5개, 또는 1 내지 4개인, 방법.
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서, 공동을 절연 재료로 충진하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  10. 제9항에 있어서, 절연 재료는 광물 폼, 유기물 폼, 광물 울, 광물 결합제 및 경량 골재를 포함하는 몰타르, 및 천연 재료를 기초로 하는 절연체로부터 선택되는, 방법.
  11. 제1항 또는 제2항에 있어서, 각각의 보강 요소(21, 41, 22, 42)는 연장이 시작되는 벽 표면(2, 4)과만 접촉되고, 적절한 경우에 공동(3)을 충진하는 절연 재료와 접촉되는, 방법.
  12. 제1항 또는 제2항에 있어서, 건설 요소(1)는 단일 공동(3)만을 포함하는, 방법.
  13. 제1항 또는 제2항에 있어서, 건설 요소(1)는 2개의 보강 요소(22, 42)를 포함하고, 2개의 보강 요소(22, 42)는 벽 표면(2, 4) 중 하나를 따라서 각각 배열되어 규칙적인 패턴 또는 사인파형 라인 또는 파선을 형성하고, 그에 의해서 복수의 셀을 경계 짓는, 방법.
  14. 제1항 또는 제2항의 방법에 따라 획득될 수 있는 콘크리트 건설 요소(1)이며, 공동(3)을 형성하도록 서로 대향되는 2개의 벽 표면(2, 4)과, 벽 표면(2, 4)과 일체로 생성되고 벽 표면(2, 4) 중 하나로부터 공동(3)을 향해서 각각 연장되는 복수의 보강 요소(21, 41, 22, 42)를 포함하고, 각각의 보강 요소(21, 41, 22, 42)는, 각각의 보강 요소(21, 41, 22, 42)가 연장되는 벽 표면에 대향되는 벽 표면(2, 4)과 접촉하지 않고, 각각의 보강 요소(21, 41, 22, 42)가 연장되는 벽 표면에 대향되는 벽 표면(2, 4)으로부터 연장되는 보강 요소(21, 41, 22, 42)와도 접촉하지 않는, 콘크리트 건설 요소(1).
  15. 제14항에 있어서, 그 공동(3)이 절연 재료로 충진되는, 콘크리트 건설 요소(1).

Description

콘크리트 건설 요소의 적층 제조 본 발명은 건설 분야에 관한 것이다. 본 발명은 보다 특히 적층 제조 기술을 이용하여 콘크리트 건설 요소의 제조에 관한 것이다. "3D 프린팅"으로도 알려진, 적층 제조는, 컴퓨터-제어 로봇이 재료를 층별로 연속적으로 침착시켜 3-차원적인 물체를 제조하는 방법이다. 이러한 기술은 특히 복잡한 형상을 가지는 물체를 제조할 수 있게 한다. 콘크리트 또는 몰타르의 적층 제조는, 설계, 계획 및 건설의 프로세스를 통합할 수 있게 하고 이를 자동화하고 단순화할 수 있게 한다. 이러한 기술의 다른 장점은, 특히, 노동비 절감, 재료 손실 및 소비 절감, 거푸집 작업 제거, 프로젝트 및 투자 기간 단축이다. 이러한 문헌에서, 콘크리트 및 몰타르 모두는 수성 결합제 및 골재를 포함하는 재료를 의미하도록 의도된 것이다. 알려진 기술에서, 건식 몰타르와 혼합 물을 혼합하는 것에 의해서 얻어진 습식 몰타르가 로봇 또는 갠트리(gantry)에 고정된 프린트헤드까지 펌핑되어 이송되고, 그러한 이동은 컴퓨터-제어된다. 습식 몰타르의 층이, 일반적으로 노즐을 통해서 압출되면서, 이전에-침착된 몰타르의 층 위에 침착된다. 프린트헤드는, 마감 물체를 제조하기 위해서, 미리 결정된 계획에 따라 연속적으로 이동된다. 예를 들어, 적층 제조를 이용하여, 서로 대향되고 평행한 평면형 벽 표면들을 그리고, 이러한 벽 표면들에 의해서 형성된 공동 내에서, 이러한 2개의 벽 표면들을 연결하는 "지그재그" 구조물, 즉 교번적으로 돌출하고 함몰되는 각도들을 형성하는 파선을 따른 구조물을 프린트하는 것에 의해서 콘크리트 벽을 제조한다. 그에 따라, 구조물은, 콘크리트 두께에 의해서 서로 분리된 복수의 공동들을 경계 짓는다. 특허 KR 10-1911404는, 예를 들어, 지그재그 구조물에 의해서 대향 벽 표면에 각각 연결되는 3개의 벽 표면을 포함하는 그러한 벽을 설명한다. 도 1 내지 도 10은, 보강 요소의 상이한 예들을 보여주기 위해서, 이러한 요소의 일부를 평면(XY)을 따라 단면으로 도시한다. 요소의 단부는 도시되지 않았고: 프린트 중에 단부는 예를 들어 2개의 벽을 연결하는 Y 축을 따른 복귀부(return)를 형성한다. 전술한 바와 같이, 이러한 단부는 일부 경우에 컷팅될 수 있고, 그에 따라 최종 벽 요소에 더 이상 존재하지 않을 수 있다. 도시된 모든 경우에서, 보강 요소는 (층의 평면에 수직인) Z 축을 따라서, 벽 표면의 평면 내에서, 선형으로 연장된다. 다시 말해서, 보강 요소는 모선(Z)을 갖는 원통체이다. X 축을 따른 보강 요소의 위치 및 형상은 Z 축을 따른 높이에 따라 달라지지 않는다. 그럼에도 불구하고, 적층 제조 기술은 약간 상이한 설계를 가능하게 한다: 보강 요소는 예를 들어 (Z 축을 따라) 벽 표면의 높이의 일부에 걸쳐서만 연장될 수 있고/있거나 X 축을 따른 보강 요소의 위치 또는 보강 요소의 형상이 Z 축을 따라서 높이에 따라 달라질 수 있다. 도시된 모든 경우에, 보강 요소는 규칙적으로 배열된다. 그럼에도 불구하고, 적층 제조 방법이 매우 변화가 크고 매우 복잡한 기하형태를 생산할 수 있기 때문에, 이는 달리 진행될 수 있다. 완전한 벽 요소의 폭은, X 축을 따라서, 예를 들어 1 내지 3 m이다. 벽 요소의 높이는, Z 축을 따라서, 예를 들어 1 내지 3 m이다. 벽 요소의 두께는, Y 축을 따라서, 예를 들어 20 내지 100 cm, 특히 30 내지 80 cm이다. 도 1은, 교번적 돌출 및 함몰 각도를 형성하고 2개의 벽(120 및 130)을 연결하는 파선을 따른 단일 보강 요소(110)를 포함하는, 종래 기술에 따른 벽 요소(100)의 일부를 도시한다. 이러한 유형의 벽 요소는 일반적으로, 주어진 층을 위해서, 먼저 벽 표면(120 및 130)(그리고 또한 측방향 연부, 미도시)을, 이어서 보강 요소(110)를 프린트하는 것, 그리고 이러한 단계를 반복하는 것에 의해서 제조된다. 특허 KR 10-1911404는 이러한 유형의 벽의 변형예를 설명하고, 여기에서 구조물이 배가되고(doubled); 이어서 벽은 3개의 벽 표면, 및 2개의 대향 벽 표면을 각각 연결하는 2개의 지그재그 보강 요소를 포함한다. 도 2는 본 발명의 실시형태에 따른 벽 요소(1)의 일부를 도시한다. 이러한 요소는, 공동(3)을 수용하는, 제1 벽 표면(2) 및 제2 벽 표면(4)을 포함한다. 도시된 예에서, 단면 평면(XY) 내의 각각의 벽 표면의 섹션은 2개의 인접한 몰타르 스트립: 외부 스트립(5) 및 내부 스트립(6)에 의해서 형성된다. 주어진 층(Z 축을 따른 주어진 레벨)을 위해서, 프린터는 평면(XY) 내에서 이동하고, 예를 들어, 먼저 벽 요소의 외부 윤곽을 형성하는 (단부(미도시)를 포함하는) 외부 스트립(5)을 프린트하고, 이어서, 외부 스트립(5)에 의해서 형성된 지역 내에서 내부 스트립(6)을 프린트할 수 있다. 이러한 내부 스트립(6)은, 벽 표면의 일부를 함께 형성하는, X 축을 따라서 연장되는 부분들, 및 방향(Y)으로 벽 표면으로부터 연장되는 부분들, 다시 말해서 보강 요소들을 포함한다. 벽 요소는, 각각 T-형상 프로파일을 가지고 벽 표면(2, 4) 중 하나로부터 공동(3)을 향해서 연장되는, 복수의 보강 요소(21, 41)를 포함한다. 각각의 보강 요소는 (벽 표면의 평면에 수직인) 평면(YZ) 내에서 벽 표면(2, 4)으로부터 연장되는 제1 선형 부분(21a, 41a), 그리고 또한 평면(XZ) 내에서 그에 따라 벽 표면의 평면에 평행한 평면 내에서 제1 부분(21a, 41a)으로부터 연장되는 제2 선형 부분(21b, 41b)을 포함한다. 복수의 보강 요소는 제1 벽 표면(2)으로부터 연장되는 제1의 복수의 보강 요소(21) 및 제2 벽(4)으로부터 연장되는 제2의 복수의 보강 요소(41)를 포함한다. 보강 요소들은 교번적으로 배열되고, 제1 및 제2의 복수의 보강 요소 중 하나로부터의 각각의 보강 요소는 다른 복수의 보강 요소의 2개의 보강 요소에 의해서 직접적으로 둘러싸인다. 도시된 예에서, T의 횡방향 아암들(제2 부분(21b 및 41b))은 모두가 동일 평면 내에, 여기에서 쇄선에 의해서 개략적으로 도시된, 2개의 벽 표면들 사이의 중간 평면 내에 위치된다. 보강 요소는 보강 요소의 연장이 시작되는 벽 표면과만 접촉된다. 도면에 도시된 바와 같이, 이들은 다른 벽 표면 또는 임의의 다른 보강 요소와 접촉되지 않는다. 도 3은 T의 횡방향 아암들이, 벽 표면의 평면들에 평행한, 2개의 상이한 평면들 내에 있는 변형예를 도시한다. 더 구체적으로, 각각 제1 보강 요소(21) 또는 제2 보강 요소(41)의 복수의 보강 요소의, 보강 요소의 횡방향 아암들(21b, 41b)은, 각각, 벽 표면의 평면에 평행한, 제1 평면 또는 제2 평면 내에 위치된다. 도 4는, T의 횡방향 아암들(21b 및 41b)이 세장형이고, 그에 따라 제1 보강 요소(21)의 횡방향 아암(21b)이 제2의 인접한 보강 요소(41)의 아암(41b)에 부분적으로 대면하는, 또 다른 변형예를 도시한다. 도 5는 보강 요소(21 및 41)가 L-형상의 프로파일을 갖는 다른 변형예를 도시한다. 따라서, 각각의 보강 요소는 제1 부분(21a, 41a) 및 제2 부분(21b, 41b)을 포함하고, 제2 부분은 제1 부분의 복귀부를 형성한다. 도 6은, 보강 요소(21 및 41)가 벽 표면으로부터 돌출되는 선형 핀을 형성하는 변형예를 도시한다. 각각의 보강 요소는 여기에서 제1 선형 부분(21a, 41a)만을 포함하고, 다시 말해서 I-형상의 프로파일을 갖는다. 도 7은, 각각의 보강 요소(22 및 42)가, 연장이 시작되는 벽 표면에서 자체적으로 폐쇄되는 곡선을 형성하고, 그에 따라 셀을 경계 짓는 변형예를 도시한다. 제공된 여러 변형예에서, 보강 요소들은 교번적으로 배열되고, 제1 및 제2의 복수의 보강 요소 중 하나로부터의 각각의 보강 요소는 다른 복수의 보강 요소의 2개의 보강 요소에 의해서 직접적으로 둘러싸인다. 도 8은, 벽 요소가, 제1 벽 표면(2)을 따라서 배열된 제1 보강 요소(22) 및 제2 벽(4)을 따라서 배열된 제2 보강 요소(42)의, 2개의 보강 요소만을 포함하는 다른 실시형태를 도시한다. 제1 보강 요소(22)는, 제2 보강 요소(42)에 대면되는, 규칙적인 패턴, 이러한 경우에, 사인파형의 패턴을 형성한다. 도 9는, 2개의 규칙적인 패턴들이 주기의 절반만큼 오프셋된, 도 8의 실시형태의 변형예를 도시한다. 도 8 및 도 9의 실시형태에서, 프린터는, 예를 들어, 평면(XY) 내에서, 벽 요소의 외부 윤곽을 형성하는 벽 표면(2 및 4)을 먼저 프린트하고, 이어서, 이러한 벽 표면에 의해서 형성된 지역 내에서, 보강 요소(22 및 42)를 프린트한다. 도 10은, 보강 요소(21 및 41)가 파선의 연속으로 구성되는 변형예를 도시한다. 디지털 시뮬레이션은, 본 발명에 따른 벽 요소(도 2에 도시된 유형의 기하형태)의 등가 열 전도도를 종래 기술에 따른 벽 요소(도 1에 도시된 유형의 지그재그 기하형태)의 열 전도도와 비교할 수 있게 하였다. 경우에 따라, 공동은 폴리우레탄 폼(22 mW.m-1.K-1의 열 전도도)으로 또는 유리 울(35 mW.m-1.K-1의 열 전도도)로 충진되었다. 경화된 몰타르는 750 mW.m-1.K-1의 열 전도도를 갖는다. 종래 기술에 따른 벽의 경우에, 등가 열 전도도는 폴리우레탄 폼 충진에서 200 mW.m-1.K-1였고 유리 울 충진에서는 220 mW.m-1.K-1였다. 본 발명에 따른 벽의 경우에, 등가 열 전도도는 각각 100 mW.m-1.K-1 및 140 mW.m-1.K-1였다.