컴퓨터 화면속에만 존재하는 결과물을 넘어서서 구체적인 사물을 만들고 그 과정에서 소프트웨어 프로그래밍 원리 및 실제를 경험할 수 있는 피지컬 컴퓨팅의 교육방법이 주목받고 있다. 본 논문은 초등예비교사들이 3D 프린팅 및 모델링을 경험하면서 이 과정에서 프로그래밍 원리를 이해할 수 있는 수업 방안을 모색하였다. 이를 위해 틴커캐드 코드블록$^{(R)}$(Codeblocks) 프로그래밍 환경을 컴퓨팅 사고력 프레임워크에 기반하여 분석하고 이를 3D 프린팅 수업에 도입하였다. 본 수업을 예비교사들을 대상으로 적용하고 반구조화된 설문을 실시하여 예비교사들의 수업에 대한 반응 및 인식을 조사하였다. 본 연구는 예비교사교육 현장에서 코드블록을 3D 프린팅 수업에 도입하여 컴퓨팅 사고력과 연계하는 수업 사례로서 예비교사 소프트웨어교육에 시사점을 제공한다.
This paper aims at finding some lessons applicable to successful implementation of 'The 3D Printing R/D Project' through both examining the process of adopting overseas industrialized housing production technological knowhow by home builders during the 1970's~1980's period and thereafter until now the various efforts to adjust the technologies efficiently to the Korea's unique situation. Some meaningful lessons can be summarized as follows; I) Deep understanding of 3DP technological know-why along with its inheritance, II) Readjusting of R/D period and goals(cf. Global leader Winsun's 15 years experiment), III) Restructuring for more collaborative R/D B&E system among participating researchers IV) Fostering 3DP expert-engineers and technicians from the early stage, V) Clearing legal barriers in users' adopting 3DP methods necessary, VI) Development of appropriate building material besides concrete. Therefore, it is highly recommended that the above-mentioned 6 lessons positively accepted and applied to the Research Implementation Plan in due course, especially by KICT consortium and KAIA under the guidance of Ministry of Land, Infrastructure and Transport.
Appearance finish is important for amorphous buildings to maximize amorphousness, and GFRC, glass, and metal are mostly used as exterior materials for amorphous buildings currently applied. However, the existing exterior materials showed limitations in amorphous expression, texture, and color expression. In this study, a 3D stereoscopic panel mold was manufactured using the FDM method, one of the 3D printing technologies, and 3D stereoscopic panel production was reviewed using Ultra High Performance Concrete (UHPC), which has excellent physical and mechanical performance and expression. In order to overcome the limitations of unstructured expression, a UHPC 3D stereoscopic panel using the FDM method, one of the 3D printing technologies, was manufactured. Unlike steel molds, FRP molds, and EPS molds, the FDM method can be applied to various materials, and complex shapes are implemented. If it is used using recyclable materials as well as PLA filaments used in the FDM method, it will overcome the limitations of amorphous expression and activate the production of 3D stereoscopic panels that have secured eco-friendliness.
A hydrophobic surface increases the contact angle between water and cement paste. There are two methods to increase water contact angle, i.e. lowering the surface energy and adjusting the surface roughness of concrete. The hydrophobicity of concrete can be quantitatively evaluated according to the chemical and physical properties of the solid surface. So far, researches have shown the chemical properties of hydrophobic concrete, however it has not covered how to control surface. This study demonstrated the hydrophobic cement paste prepared by low-resolution molds printed with a 3D printer that exhibit rough surface. Thus, we presented the most hydrophobic characteristics of mold.
현대에 들어서 건축물의 외관 디자인에 대한 관심이 커짐에 따라 기존의 획일화된 건축물이 아닌 다양한 미관의 건축물에 대한 니즈가 증가하고 있다. 그러나 아직까지 미관창출을 위한 국내의 폼 라이너 재료 및 디자인은 한정되어 있는 실정이다. 따라서 본 연구는 3D프린터를 활용하여 기존의 값비싼 몰드 제작과정을 생략하고 디지털 데이터를 이용하여 입체구조의 제품을 다양한 소재를 사용하여 경제적으로 제작, 콘크리트의 열화방지 수단을 겸비하고 구조물의 수명을 연장시켜 생애주기비용을 절감하는 효과를 기대할 수 있다. 본 연구는 3D 프린터를 활용하여 콘크리트 구조물의 위치, 주변 환경, 용도에 적합한 폼 라이너의 미관 및 입체조형 디자인을 다양하게 개발하는 것을 목적으로 한다. 본 연구에서는 3D 프린트를 활용한 실물 출력 실험을 통해 3D프린터를 활용한 콘크리트 폼 라이너가 실제 적용이 가능하다는 가능성을 확인하였으며, 콘크리트 구조물의 용도, 지역특성, 주변 환경, 사용자 등을 고려하여 입체적이며 예술적인 조형미관을 위한 폼 라이너 디자인을 제안하였다.
최근 비정형 건축물이 한 나라의 기술적 우월성을 나타내는 새로운 척도로 부상하기 시작하면서 비정형 건축물을 효율적으로 제작하는 기술이 중요해지고 있다. 하지만 기존의 목재, 철재 거푸집 등을 CNC 기술로 가공하여 비정형 거푸집을 제작하는 방식은 제작시간과 재료 비용 측면에서 한계점이 존재한다. 따라서 본 연구에서는 S-LOM 방식의 3D 프린팅 기술을 통한 비정형 EPS 거푸집 제작 공법을 개발하고 제작 프로세스를 제시하였다. 또한 실물 모형 시험을 통해 기존 CNC 밀링 기술과의 제작시간 및 정밀도에 대한 비교 분석을 실시하였다. 연구결과, S-LOM 방식의 3D 프린팅 기술을 활용할 경우 CNC 밀링 기술 대비 약 57.4%의 제작시간 단축 효과가 있었다. 또한 S-LOM 방식의 3D 프린팅 기술의 경우 설계도면 대비 약 20.5mm의 오차의 최대 절댓값이 발생하였다. 본 연구의 결과는 거푸집 제작시간과 정밀도 측면에서 S-LOM 방식 기술의 현장 적용 가능성을 확인하여, S-LOM 방식 기술의 개선 및 공법 활성화에 기여할 수 있을 것으로 사료된다.
The technology of manufacturing freeform molds with S-LOM based 3D printer has advantages in the production period and the curvature range. However, there is no any support tool about productivity analysis of S-LOM technology because S-LOM technology is early-stage technology. There can be problems about increase of construction time and cost without any decision support tool like productivity analysis models etc. Therefore, in this study, the productivity analysis simulation model for freeform formwork based on S-LOM technology was developed using ARENA software. The process and logic of manufacturing freeform molds can be easily visualized in this model. Futhermore, the resource like labor, equipment and material can be easily optimized with this model. As a result, it can contribute to preventing the increase of construction time and cost in formwork with further productivity analysis.
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.
Recently, research on the self-healing of concrete using bacteria has been actively conducted. The self-healing method using bacteria has a low self-healing rate and the surrounding environment of the fracture site is very important. A previous study to solve this problem involves the manufacture of capsules using 3D printing. Fracture position control was an important topic in 3D printing-based capsules. In this study, to compensate for the shortcomings of existing studies, a capsule capable of selective destruction location control was produced using PDMS-based molds that are not restricted by the environment. Resin capsules were prepared for each part using several molds and a bonding surface was arranged. In order to verify this on the bonding surface, fracture strength and wave unit values were analyzed through a three-way compression experiment. It can be seen that as the curing time increases, the deviation between samples decreases. In addition, through experiments, it was confirmed that the junction surface and wave unit values coincide in all three directions. It can be used for self-healing research using various solutions.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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