Korean Journal of Construction Engineering and Management
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v.21
no.2
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pp.3-14
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2020
This study reviews and comparatively analyzes existing classification systems for 3D concrete printers to propose a classification system for 3D concrete printers. Several classifications for existing 3D printers have been proposed and used in the market. Nevertheless, quite a few of the printer types such as fused deposition modeling (FDM) and selective laser melting (SLM) are not suitable for characterizing 3D concrete printers. To derive the properties that distinguish one 3D concrete printer type from the others, this study reviews existing 3D concrete printers and comparatively analyzes the properties of 3D concrete printers identified in previous studies. The results show that existing classifications do not reflect the states-of-the-art of 3D concrete printers, the classification terms are ambiguous, and the entire printing processes are not considered. A new classification system was proposed based on the essential properties of the 3D concrete printers identified through the analysis of related work. The result of this study can be used as a basis for classifying commercial 3D concrete printers as well as studies related to 3D concrete printers.
3D concrete printing technology builds structural components layer-by-layer with concrete extruded through a nozzle without using forms. This technology can simplify construction processes by optimizing design flexibility, construction time, and cost. Furthermore, the 3D printing technology is easy to make an irregularly shaped and function embedded building(or object) which is difficult to be constructed by conventional construction method. However, the 3D printing concrete is not suitable for current commercial standard and the material itself. It is also difficult to apply it to the construction site due to the lack of initial strength and the nozzle which is clogged during the process. The research of mix proportion design process for 3D printing concrete which differs from the conventional concrete is necessary in order to solve the problems. This paper aims to calculate the 3D printing concrete mix proportion design process based on the mix materials and performance information derived from the previous researches. Therefore, the usage variation range, mutual influence relationship, and the importance priority of the mix proportion are analyzed. Based on this results, the basic design process of 3D printing concrete which contains planning design phase, basic design phase and validating performance phase is suggested. We anticipate to confirm applicability verification about the actual production by referring to this 3D printing concrete mix proportion study. In the future, this study can be utilized for blueprint of the 3D printing concrete mix proportion.
Jang, Jungsik;Hwang, Ga Yeong;Youn, Mun Ku;Jang, Jin Wha;Cheon, Soo Gyeong
Design Convergence Study
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v.16
no.1
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pp.97-109
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2017
Interest in the exterior design of buildings has increased in recent years. Demand for various architectural structures is increasing. However, domestic form liner and design are still limited. Thus, this research uses 3D printers to omit the existing mold production process. Use digital data to produce products economically using various materials. It can be hoped that extending the lifespan of the concrete structure will reduce the cost of saving costs. The purpose of this study is to utilize the 3D printers to develop the design of a suitable formative shape for the purposes of the concrete. In this study, 3D printed form enables the possibility that the actual application is practical. Consideration for the artistic design of the art line was proposed for the purpose of considering the use of concrete structures for concrete structures.
Journal of the Korea institute for structural maintenance and inspection
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v.28
no.2
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pp.35-42
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2024
This study evaluated the buildability and mechanical properties of 3DP concrete printed in air and underwater environments. Buildability was evaluated by green strength test on fresh concrete and height and deflection immediately and 1 hour after printing. The green compressive strength of the concrete was 5.0 kPa after 30 minutes and 7.9 kPa after 3 hours, an increase of 1.6 times the initial strength. The total height of the laminated parts met the design height regardless of the printing environment. The amount of deflection in air and under water 1 hour after printing was 1 mm and 0.2 mm, respectively, indicating a small amount of deflection under water. The apparent density of the sample appeared in the order of A-M > A-P > UW-P. This is believed to be because a large amount of air is mixed into the concrete during the printing process, and water infiltrates during the underwater printing process. The compressive strength ratio of UW-P/A-P was 0.86 at 1 day, but the compressive strength of the underwater printed concrete was high from 7 days.
Chang-Jin Hyun;Ki-Seong Kwon;Ji-Seok Seo;Yun-Yong Kim
Journal of the Korea institute for structural maintenance and inspection
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v.28
no.1
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pp.90-97
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2024
In this study, we employed Highly Ductile Cement Composite (HDCC) to evaluate the flexural performance of a RC slab that simulates the laminating structure of a seashell. To evaluate flexural performance, we produced conventional RC slab specimens, HDCC slab specimens, and HDCC-M slab specimens which biomimics a seashell's layered structure by inserting PE mesh inside the slab made of HDCC. A series of 4-point bending tests were conducted. Experimental results shows the flexural strength of the HDCC-M slab specimen was 1.7 times and 1.2 times higher than that of the RC and HDCC slab specimens, respectively. Furthermore, the ductility was evaluated using the ratio of yield deflection to maximum deflection, and it was confirmed that the HDCC slab test specimen exhibited the best ductility. This is most likely due to the fact that the inserted PE mesh separates the layers and increases ductility, while the HDCC passing through the mesh prevents the loss of load carrying capacity due to layer separation.
Journal of the Korean Recycled Construction Resources Institute
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v.6
no.1
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pp.16-24
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2018
In this study, an experiment was conducted to analyze mortar based rheology for 3D printing method application. The tendency of rheological properties due to the change of W/B, binder type, replacement ratio, and super plasticizer which have a great influence on the flow characteristics of concrete was experimentally analyzed. Experiments were carried out by dividing into paste and mortar. In the paste experiment, rheology was analyzed by setting W/B, binder type, replacement ratio, and super plasticizer dosage as main variables. In the mortar experiment, the rheological properties of W/B and sand ratio were analyzed. As a result, as the W/B was increased, the viscosity decreased and the FA ratio to replace FA increased and the viscosity increased. In order to increase the fluidity, substitution of only 5% of SF reduces the shear stress and the viscosity is reduced by about 83%. Mortar rheological evaluation shows that there is a critical section where a large change occurs in the W/B 30 to 40% section. Also, in the same W/B, it is analyzed that there is a critical section where the shear stress increases more than twice in the sand ratio of 50~60%.
Journal of the Korea institute for structural maintenance and inspection
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v.26
no.4
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pp.73-80
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2022
This study evaluated changes in fluidity and rheological properties over time for 3D printed composite materials, and evaluated compressive strength and splitting tensile strength properties for laminated and molded specimens. The composite material for 3D printing starts to change rapidly after 30 minutes of extrusion, and the viscosity of the material tends to be maintained up to 90 minutes, but it was confirmed that construction within 60 minutes after mixing is effective. The compressive strength of the laminated test specimen showed equivalent or better performance at all ages compared to the molded test specimen. In the stress-strain curve of the laminated specimen, the initial slope was similar to that of the molded specimen, but the descending slope was on average 1.9 times higher than that of the molded specimen, indicating relatively brittle behavior. The splitting tensile strength of the P-V laminated specimen was about 6% lower than that of the molded specimen. It is judged that this is because the interfacial adhesion force against the vertical load is affected by the pattern direction of the laminated test specimen.
Kim, Hye-Kwon;Kim, Ji-Hye;Kim, Sungjin;Lee, Donghoon
Proceedings of the Korean Institute of Building Construction Conference
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2023.11a
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pp.133-134
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2023
Free-form buildings have a curved shape and are composed of geometric shapes, which require high precision. Therefore, this study proposed a new extrusion method, a piston method, that improves the precision of FCP by automatically extruding a predetermined amount of concrete by improving the aforementioned limitations. The technology to extrude a predetermined amount of concrete by applying pistons is expected to shorten construction period and increase economic efficiency by improving the precision and productivity of free-form panels.
An, Hyoseo;Lee, Gayoon;Lee, Seong Min;Shin, Dong Won;Lee, Kihak
Journal of the Earthquake Engineering Society of Korea
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v.27
no.6
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pp.321-330
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2023
In this study, the structural performance of the specimen fabricated through 3D printing was evaluated through monotonic loading experiments analysis to apply to 3D printed structures. The compression and flexural experiments were carried out, and the experimental results were compared to the finite element model results. The loading directions of specimens were investigated to consider the capacity of specimens with different curing periods, such as 7 and 28 days. As a result, the strength tended to increase slightly depending on the stacking direction. Also, between the 3D-printed panel composite and the non-reinforced panel, the bending performance depended on the presence or absence of composite reinforcement.
Journal of the Korea Institute of Building Construction
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v.20
no.2
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pp.171-181
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2020
Recently, free-formed construction technology is becoming a new measure of representing technological superiority and sociocultural ingenuity. However, the CNC processing technology utilizing the existing wood and iron form has limitations in terms of the manufacturing time and material cost. Therefore, in this study, the method and process of manufacturing free-formed EPS form using S-LOM-based 3D printing technology were suggested. Furthermore, through the mock-up test, a comparative analysis of the manufacturing time and precision with CNC milling technology was conducted. The results show that S-LOM-based 3D printing technology has reduced manufacturing time about 57.4% compared to CNC milling technology during the free-formed EPS form manufacturing process. In addition, compared to the design drawings, the maximum error value was 20.5mm, proving the applicability of S-LOM-based 3D printing technology. The results of this study are expected to contribute to the improvement of S-LOM method and the activation of S-LOM method by verifying the applicability of S-LOM-based 3D printing technology.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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