윤곽 작성

Contour crafting은 컴퓨터 제어 크레인 또는 갠트리를 사용하여 실질적으로 적은 수작업으로 신속하고 효율적으로 대 건축물을 만드는 Southern California의 정보 과학 연구소 (Behterk School of Engineering)의 Behrokh Khoshnevis가 연구 한 건물 인쇄 기술입니다. 그것은 원래 산업 부품을위한 금형을 만드는 방법으로 생각되었습니다. Khoshnevis는 자연 재해 발생 후 재건하기위한 방법으로 신속한 주택 건설 기술을 적용하기로 결정했습니다.

빠른 설정, 콘크리트와 같은 소재를 사용하여 컨투어 제작은 크레인으로 고정 된 바닥과 천장으로 덮일 때까지 집 벽을 한 층씩 형성합니다. 개념적 개념은 구조 구성 요소, 배관, 배선, 유틸리티 및 계층이 구축 될 때 시청각 시스템과 같은 소비자 장치의 삽입을 요구합니다.

풍모
이 기술은 프로그램에 의해 규정 된 경로를 따라 특수 콘크리트 층을 뒤덮은 층을 압출 (압출)하여 건물 벽을 성장시킴으로써이 기술이이 이름을 갖게합니다. 이 작업은 Stratasys FDM® 기술 (작업 파일에 따라 가열 된 열가소성 필라멘트를 적층)을 사용하는 일반적인 3D 인쇄와 매우 유사합니다.

이 기술의 특징은 기계의 추가 도구 (설계 위치에지지 및지지 구조 요소, 엔지니어링 통신 (점퍼, 바닥 받침대 / 덮개 받침대, 트러스 구조, 트레이, 굴뚝, 환기 채널)를 설치하는 조작기를 연결하는 것입니다. , 등).

구조 요소 (벽, 바닥)를지지하기위한 건축 자재는 강철 또는 폴리머 초극세 섬유로 강화 된 빠른 경화 반응 분말 콘크리트입니다. 반응 분말 콘크리트의 특징은 결합제 / 고체 성분의 비율뿐만 아니라 최고 성능 특성의 손실없이 거친 골재가 없다는 점입니다. 첨가제 (과 강산 화제, 경화 촉진제, 섬유)로 개질 된 미세 입자 및 모래 콘크리트와 같이 더 싼 유형의 콘크리트도 사용할 수 있습니다.

보강 기술은 혁신적인 기술로 짠 볼륨 메쉬 프레임 워크를 적용 할 수 있습니다. 이론적으로 이러한 프레임 워크는 구축 중에 단일 구조로 묶일 수 있습니다.

기술의 장점은 건설 속도에 있습니다. 자동차에 따르면, 그것은 150 평방 미터의 면적을 가진 주거용 건물을 건설 할 수있다. 24 시간 후.

단점은 복잡한 구조와 경우에 따라 지원 구조물을 만들 필요가 있기 때문에 개방형 건물과 복잡한 건축 형태를 제작할 수 없다는 것입니다.

역사
Caterpillar Inc.는 2008 년 여름 Viterbi 프로젝트 연구를 지원하기위한 기금을 제공했습니다.

2000 년대 초 이론적 원리와 첫 번째 피드백을 사용할 수 있으며 많은 저자들이 로봇 또는 단일 멀티 태스킹 로봇으로 건물 전체의 자동 건물 시스템의 미래를 테스트하거나 계획하고 있습니다.

2002 년에서 2004 년까지 건설 분야의 자동화 개발은 다른 분야 (특히 자동차 및 산업용 로봇 공학)보다 느 렸지만 다른 산업 분야에서 사용 된 재료를 추가하여 신속한 프로토 타이핑을 기반으로했으며 압출 헤드 및 개조 (시멘트, 석고, 미 경화 도자기, 어도비, 플라스틱, 수지, 고분자 또는 블렌드의 원리를 사용하여 …) 이론적으로는 달과 다른 행성을 포함한 첨가제 건설을 허용 할 수있을만큼 충분히 발전되었다. 남부 캘리포니아의.

2007 년에는 천정 주행 크레인의 대안으로 고려해야 할 사항이 있습니다. 정지 된 케이블의 움직임으로 인해 공간에 배치 된 프린트 헤드를 사용하는 것입니다. 이러한 움직임은 컴퓨터에 의해 제어됩니다. 이 옵션은 오하이오에있는 Bosscher와 그의 동료에 의해 연구되고 2008 년에 개선되었습니다.

2008 년 Caterpillar Inc.는 연구 프로젝트 Viterbi (2008 년 여름) 지원을위한 기금을 제공하기로 결정했습니다.

2009 년 Singularity 대학 (비공식 실리콘 밸리 대학)의 대학원생은 “Contour Crafting”(CC) 기법을 상용화하기 위해 프로젝트 디렉터 인 Khoshnevis와 함께 ACASA 프로젝트를 수립했습니다.

2010 년 Khoshnevis는 하루 동안 크레인이나 전기 갠트리 (깨끗한 에너지 원으로 전원 공급이 가능하고 전기 녹색에 대해 안전하고 재생 가능)로 풀 하우스를 로봇 (하우스 – 봇)으로 만들 수 있다고 말합니다. 건축 자재 낭비. 이러한 도전이 충족되면이 기술은 환경 영향과 탄소 발자국 및 주택 건설의 생태 발자국을 강력하게 제한 할 수 있습니다.

같은 해에 2010 년 Khoshnevis는 NASA가 화성 및 / 또는 달의 기지 건설을 위해 Contour Crafting을 사용할 가능성을 평가했는데 합리적인 비용으로 달 재료를 수집, 운송 및 준비 할 수있는 능력이 필요하다고 발표했습니다. Zacny et al.에 의해 2 년 전에 연구 된 질문. and Zeng al (2007).

2013 년에 초기 작업 (2005 년)을 기반으로하고 달 실험실의 현장에서 가능한 건설을 고려할 때 NASA는 Southern California 대학의 작은 연구를 제어하여 잠재적 인 응용 프로그램 중 건설을 고려하여 3D 인쇄 기술을 개선했습니다. ISRU 모드 (in-situ resource utilization)로 달에 건설 될 수있는 구조 또는 기반 시설, 즉 달 재료의 90 % 이상을 포함하고 지구로부터 수입 된 재료의 10 % 이하를 포함하는 재료로 구성 될 수 있습니다.

2017 년 3 월에 발표 된 YHNOVA 사회 복지 시설은 낭트 대학교에서 특허받은 기술 “Batiprint3D”를 기반으로 낭트에서 태어 났으며 CNRS, School Centrale, Inria and IMT Atlantique), 낭트 대학교 (Nantes University)에서 특허를 취득했습니다.

Khoshnevis는 2010 년에 NASA가 화성과 달에 기지 건설에 적용하기 위해 Contour Crafting을 평가하고 있다고 밝혔다. 3 년 후인 2013 년에 NASA는 Southern California 대학에서 Contour Crafting 3D 프린팅 기술을 더욱 발전시키기위한 소규모 연구에 자금을 지원했습니다. 이 기술의 잠재적 응용은 지구에서 운반 된 재료의 10 %만으로 90 % 음력 재료로 만들 수있는 재료의 음력 구조를 구축하는 것입니다.

2017 년 Contour Crafting Corporation (Khoshnevis가 CEO 임)은 Doka Ventures와의 파트너십과 투자를 발표했습니다. 보도 자료에서 그들은 “내년 초에 첫 번째 프린터를 제공 할 것”이라고 주장했다.

원리
집은 컴퓨터에서 설계되고 데이터는 3D 프린터로 전달됩니다. 3D 프린터는 건물보다 큰 완전 자동 갠트리 로봇입니다. 경화가 빠른 특수 콘크리트 및 일반 콘크리트는 콘크리트 용기를 통해 공급됩니다.

먼저, 갠트리 로봇은 고속 경화 특수 콘크리트를 사용하여 프레임 레이어를 레이어별로 쏟아 붓습니다. 컴퓨터로 제어되는 스프레이 노즐은 콘크리트에 얇은 흔적을 쌓아 올려 두 개의 측면 장착 된 흙손으로 최종 형태로 만듭니다. 그런 다음 프레임은 일반 콘크리트로 채워집니다. 또한 완성 된 강철 프레임 워크 등을 도입 할 수 있습니다. 따라서 건물은 컴퓨터 그리기 후에 정확히 생성됩니다.

이 빠른 프로토 타이핑 원리는 로스 앤젤레스 남부 캘리포니아 대학 (University of Southern California)의 교수 인 베로 크 호시 네비스 (Behrokh Khoshnevis)의 미국 연구원이 개발했습니다.

행동 양식
일반적으로 자동화 된 시스템은 재료의 첨가물, 형성 또는 감산 관리를 허용합니다. 그들은 또한 – 원위치 -이 세 가지 접근법을 결합 할 수 있습니다.

CC (Contour crafting) 방법은 파운드리, 유리 또는 플라스틱 및 3D 프린터 용 산업 부품을 생산하기 위해 금형을 가공 또는 제작하기 위해 만들어진 대형 건설 소프트웨어 및 하드웨어 도구의 필요성에 부합합니다.

1990 년대 중반 이후 Khoshnevis는 이러한 기술을 점차적으로 지진과 같은 자연 재해 (지진 해일, 지진) 이후에 구현 될 수있는 신속한 주택 건설 프로젝트에 점차적으로 적용 해 왔습니다. 그의 고향 인이란을 강타했다) 또는 인간 존재와 함께 우주 탐사의 맥락에서 다른 행성에서도. 유럽에서는 이탈리아 Enrico Dini가 D 모양의 기계를 만들었습니다.이 기계는 무기 바인더로 경화 된 모래 층을 쌓아 최대 6m 높이의 물체를 생산합니다 (2014 년).

첫 번째 경우, 모래와 시멘트로 만든 콘크리트와 같이 “가속기 세트”모양으로 사용되는 콘크리트와 같은 빠른 설정 재질 – 층별 – 집안의 벽과 요소, 갠트리 크레인으로 설정된 바닥, 천장 및 지붕 또는 크레인.

배관, 전기 및 컴퓨터 배선, 통풍 또는 절연 재료의 삽입에 필요한 공극은 전산 계획의 상류에 제공되지만 로봇 및 그 갠트리는 이론적으로 파이프 또는 구조물의 일부 2 차 요소 또는 장식 및 보호 요소를 설치할 수 있습니다 tessellations, 타일, 석고, 페인트 등

대안 또는 생태 변종
그들은 광범위하게 이용할 수 있고 생태 발자국 (모래, 자갈, 점토 등)이 적고 태양 에너지와 같은 자유롭고 안전한 에너지 원을 사용하는 기본 재료를 사용하려고합니다 (전기 및 열 형태로 변형 됨) ) ..

최근 (2012-2013), 예술 및 / 또는 기술 실험은 때로는 큰 크기의 모래에서 물건이나 장식을 만드는 기계를 사용했습니다. 예를 들면 다음과 같습니다.

건축가 Michael Hansmeyer와 Benjamin Dillenburger가 ETH Zurich 36의 건축 학부에서 제작 한 인쇄 건축물 (또는 “컴퓨터 아키텍처”)의 요소 또는 세트.이 경우 3D 프린터는 대형 건축물 (기둥, 벽, 객실) 모래. 이 조각들은 프랑스의 2014 년 올리언즈 FRAC에서 전시 될 고전 조각의 수단으로는 거의 불가능한 복잡하고 장식적인 건축물을 신속하게 생산하기위한 알고리즘으로 형성되었습니다

한 번에 여러 방향 (수직, 수평 두 평면)으로 인쇄 할 수있는 컴퓨터 제어 “Stone Spray Robot”으로 만든 조각품 또는 유틸리티 개체로 복잡하고 자체 지원되는 모양 (가구, 벽, 조각품 등)을 만들 수 있습니다. 이 로봇은 태양 광 패널 인 전원 공급 장치를 사용하여 접착제로 응축 된 모래 위에 지어졌으며이 로봇은 Jordi Portell이 감독 한 Shergill, Anna Kulik 및 Petr Novikov가 제작했습니다. Marta Male IAAC의 Alemany와 Miquel Iloveras (카탈로니아 고급 건축 연구소 (카탈로니아 고급 건축 연구소;

녹은 모래에있는 물건; 융합은 태양 광선을 사막 모래의 갱신 층에 집중시킴으로써 생산된다; 마르쿠스 카이저 (Markus Kayser)는 최초의 매우 간단한 프로토 타입을 개발했으며, 태양열 패널로 구동되는 컴퓨터로 구동되는 간단한 프레 넬 렌즈 ( “Solar Sinter Project”)를 사용하여 사하라 사막에서 성공적으로 테스트했습니다. 렌즈는 기계 레이어에 추가 된 모래 위에 태양열을 집중시켜 디지털 모델로 프로그래밍됩니다.

남부 캘리포니아 대학과 NASA 및 NASA와 Cal-Earth Institute가 2014 년에 테스트 한 Prubrokh Khoshnevis는 24 시간 안에 집을 지을 프로젝트와 함께 “거대한 3D 프린터”를 테스트합니다. 프린터는 컴퓨터를 제어하는 ​​계획에 따라 콘크리트를 압출하는 로봇입니다.

이 기술의 지지자에 따르면, 그러한 로봇은 장래에 – 민간인 및 군용 건물, 활주로, 도로, 격납고 또는 방사선 벽뿐만 아니라 달, 행진 또는 거주지에 거주 할 수있는 구조물과 같은 현장에서 수집 된 (또는 재활용 된) 다른 외계 환경. 테스트는 NASA (D-RATS)의 사막에 위치한 실험실에서 수행됩니다. 이 과정은 소규모 (프로젝트 “미래의 도시 / 하우스 정책 이니셔티브”(2004))로 테스트되었거나 수년 동안 업계에서 고려되었습니다.

“3D Print Canal House”프로젝트는 중간 크기의 프린터를 사용하여 현장에서 쉽게 가져올 수있는 “Kamermaker”라고하는 컨테이너에서 작동합니다 (네덜란드에서 테스트 진행 중입니다 49). 이 경우, 사용 된 플라스틱은 식물성 기름 75 %로 만들어졌지만 다른 유형의 플라스틱도 실험되었습니다.

상업화
Caterpillar Inc.는 2008 년부터 Viterbi School 프로젝트에 자금을 지원했습니다.

Khoshnevis는 또한 NASA가 화성과 달의 식민지화를위한 기반을 구축하는 방법으로 외곽 건설을 평가한다고 말했습니다.

2009 년 University of Singularity에서 Khosnevis와 함께 ACASA 프로젝트를 CTO로 설립하여 등고선으로 시장을 창출했습니다.

전임
첨가제 제조의 개념은 점토, 왁스 및 건축을 장인이나 석고 또는 치장 벽토를 사용하는 장식자를 사용하는 모델 제작자들 사이에 존재합니다. 석회, 짚, 섬유질 등으로 얼버무 리는 벽화 건설은 오래 전부터 존재 해 왔지만 현재는 완전히 자동화되고 가속화되며 더 이상 거푸집 공사가 필요하지 않습니다.

이행
컨투어링을위한 가장 성공적인 시스템 중 하나는 D-Shape이며, 개발자는 Enrico Dini입니다. D 모양은 사람이 개입하지 않고 건물을 수행 할 수있게합니다. 이 경우, D-Shape은 모래를 포틀랜드 시멘트보다 우수한 미결정 특성을 갖는 광물로 전환시키는 특수 기술을 사용합니다. 일부 주장에 따르면, 그러한 물질은 보강을 필요로하지 않는다. D-Shape을 사용하면 기존 방법에 비해 최대 4 배까지 건설 공정을 가속화 할 수 있습니다.

2009 년에 D-Shape 시스템은 이미 3 미터 높이의 건물을 건립했습니다.

2014 년 콘크리트로 윤곽 3D 인쇄를 사용하여 건축물 건설 분야에서 혁신이 시작되었습니다.

2014 년 상하이 회사 WinSun은 24 시간 만에 10 개의 3D 인쇄 주택을 건설 한 다음 5 층짜리 집과 맨션을 인쇄했다고 발표했습니다.

남부 캘리포니아 대학은 총 면적 250m²의 집을 인쇄 할 수있는 거대한 3D 프린터의 첫 테스트를 통과했습니다.

유망
다양한 xx 세기 말에 다양한 실험 모델이 만들어졌으며 점차적으로 부품이 점차 커지면서 일반적으로 단일 재료이며 동일한 색상으로 제작되었습니다.

3 차원 프린터는 처음에는 과학 소설이었습니다 (Arthur C. Clarke는 1960 년대에 책을 인쇄 할 때 대상물을 복제하는 기계를 “복제 기계”라고 부름으로써 사회에 크게 긍정적 인 영향을 미쳤습니다. “인류는 과거 “또는 만화 (1972 년 만화 틴틴 (Tintin)과 상어 호수 (Shark Lake)에서 Tournesol 교수는 Rastapopoulos가 즉시 주요 박물관에서 도난당한 삽화를 복제하여 거짓을 생산하기 위해 탐내는 3 차원 복사기를 발명했다).

1990 년대에 존재해온 기술적 해결책은 자동 페인팅, 타일의 로보트 설치 및 파이프, 물, 가스, 공기 조절 장치와 같은 기타 장식 또는 기능 요소의 설치 또는 건물 세트의 신속하고 완전 자동화 된 구조의 가능성을 제시합니다. 통기, 전기, 전자 또는 광섬유 케이블 링 등의 통합

2014 년에는 뇌 수술을 포함한 로봇 외과의가 존재합니다. 일부 의료용 로봇은 원격으로 제어 (원격) 될 수 있으며 개발 모델에서는 환자의 실시간 호흡 운동이나 반사 작용에 이미 적응할 수 있습니다. 그들은 아키텍처에 적용된 3D 인쇄의 정확성이 더 발전 할 수 있다고 제안합니다.

유사하게, 재료의 유형학은 기술적 인 진보로서 미래에 증가 할 것 같다. 공기, 물, 습기, 칼로리 또는 진원지, 정보 등을 저장 또는 처리하거나 여과하도록 구성된 반응성 또는 “지능형”물질도 고려됩니다.

바이오 미 메틱 (biomimetic)은 엔지니어와 건축가에게 영감을 불어 넣을 수 있으며 “발자국”또는 탄소 발자국이 없거나 생태 부채를 상환 할 가능성이 매우 적은 환경 친화적 인 에코 주택 아이디어를 제공 할 수 있습니다. 이러한 구조물은 예를 들어 새로운 특성을 지닌 나노 구조 물질을 생산할 수있는 마이크로 로봇을 사용하여 특정 흰개미 제방, 생체 구성 물질 및 / 또는 광합성 생물 등의 건설 모델에 영감을받을 수 있습니다.