3D Printing

3D 프린팅

정의[편집 | 원본 편집]

3D 프린팅(3D Printing)은 디지털 파일로부터 3차원의 물체를 제작하는 일련의 과정을 말한다. 3D 프린팅을 통해 제작되는 물체는 적층 공정(additive manufacturing)을 원리로 한다. 적층 공정은 물체가 전부 인쇄될때까지, 연속적으로 재료를 적층한다. 3차원 모델링을 실제로 인쇄할 때, XY평면으로 인쇄를 한 층 씩 진행하면서 Z축 방향으로 작업을 반복해 평면들을 쌓아가는 것이다.^[1]

융합 퇴적 모델링(FDM, Fused Deposition Modeling) 예시


	예시	혜택
3D 프린팅	- 다양한 재료를 이용한 맞춤형 구조의 제작 · 인쇄	- 24/7 상시 작업가능 - 거푸집공사 감소

3D 프린팅의 종류에는 레이저 방식의 SLA, 압출 방식의 FDM 등이 있으며, 건설용 3D 프린터에서는 FDM 방식을 사용한다. 기존에 플라스틱 기반의 재료를 사용하는 일반 3D 프린팅과는 달리, 건설용 3D 프린터의 경우 모르타트 재료를 사용하여 건축물을 만든다. 수직 벽체의 하단부터 상단까지 모르타트를 한층씩 쌓아서 적층하며, 철근 등의 지지대를 사용해 보강하기도 한다.

철근을 이용한 모르타르 구조물의 보강

3D 프린팅을 이용하는 경우 거푸집을 이용할 필요가 없이 G-code(3D 모델링 소프트웨어에서 생성되어 3D 프린터에서 실행되는, 3D 프린터용 제어용 코드)^[3]에 의해 노즐의 이동 경로를 통해 곡선을 생성하므로, 기존 거푸집 기반의 공정에 비해 비정형 구조물의 제작에 있어 편리하다.
건설용 3D 프린팅 기술을 통해 교량(미국, 미 해병대) 및 전시용 콘크리트 주택(중국, winsun 社)을 건설했으며 3D 스캐닝 기술을 접목하여 이루어졌다.^[4] 또한 한국의 하이시스 社, 미국의 Apis Cor 社와 네덜란드의 에인트호번 공과대학 또한 건설용 3D 프린터의 개발 및 구조물 테스트를 진행하였다.

건설 3D 프린팅을 활용한 분야의 경우, 기존 건설에서의 단점이나 한계점을 보완한 연구가 진행되고 있다. 거푸집의 경우 기존 소재로 사용되던 합판 · 스틸 등은 비정형 형상을 정밀하게 구현하는데 어려움을 겪었으나, 산업용 대형 3D프린터를 사용하여 가공 오차를 최대 0.001mm 이내로 감소시켰다. 또한 3D 프린팅 거푸집(곡면부)과 스틸 거푸집(평면부)를 연계하여 비정형 소형구조물을 제작하고 있다.


활용 분야	예시
TBM(Tunnel Boring Machine) 세그먼트 제작
비정형 소형구조물 제작	^[10]
저가형 주거시설 제작	^[11]