센서와 디지털 트윈을 갖춘 영국에 설치된 3D 프린팅 옹벽

이 기사를 공유하세요

3D 프린팅 주택이 인상적인 만큼, 적층 건축(AC)은 주택 분야를 넘어 훨씬 더 큰 영향을 미칠 수 있습니다. 이는 초당적 기반 시설법과 같은 법률에 따른 기술 자금 지원뿐만 아니라 지구 온난화로 인해 악화된 극한 기후에 직면한 일반적인 기반 시설 요구 사항을 고려할 때 특히 그렇습니다. 따라서 최근 영국 캠브리지 대학에서 제작한 옹벽과 같은 프로젝트가 특히 중요합니다.

엔지니어링 회사인 Versarien과 협력하는 캠브리지 연구원들은 콘월의 A30 고속도로에 센서가 내장된 헤드월을 설치했습니다. 이러한 옹벽은 일반적으로 거푸집 공사와 강철 보강재로 만든 프리캐스트 콘크리트로 만들어집니다. AC를 사용하여 그룹은 거푸집이나 강철 보강재 없이 곡선형 중공 벽을 3D 프린팅할 수 있었습니다. 요소의 고유한 기하학적 구조로 인해 자체적으로 강화될 수 있기 때문입니다. 높이 2m(6피트 6인치), 너비 3m(9피트 9인치) 크기의 벽은 Versarien의 Gloucestershire 본사에서 로봇 팔 기반 프린터를 사용하여 단 한 시간 만에 인쇄되었습니다.

공과대학의 Abir Al-Tabbaa 교수는 지난 6년 동안 인프라 상태를 모니터링하는 센서와 자가 치유 콘크리트 재료를 개발했습니다. 이 프로젝트에서 팀은 열, 습도, 압력, 변형, 전기 저항률 및 전기화학적 전위를 측정하는 센서를 벽에 통합하여 연구원에게 센서의 신뢰성, 견고성, 정확성 및 수명에 대해 알려줍니다.

인쇄하는 동안 벽에 센서가 내장되어 있습니다.

장치 중에는 3D 프린팅 모르타르가 시간이 지남에 따라 경화되는 방식과 전체 구조의 상태를 표시하기 위해 전기 기계적 임피던스 응답을 측정하는 PZT(Piezoceramic Lead-Zirconate-Titanate) 센서가 있었습니다. 이 중 8개는 건축 및 서비스 수명 전반에 걸쳐 하중과 변형을 추적하기 위해 인쇄물 전체의 다양한 위치에 있는 벽 레이어에 배치되었습니다.

또한 벽의 디지털 트윈에 인쇄되는 구조를 스캔하는 데 LiDAR 시스템이 사용되었습니다. 그녀의 팀은 잠재적인 핫스팟, 열 변화도 또는 이상 현상을 감지하기 위해 인쇄 중에 온도를 측정하는 센서도 공급했습니다. 그런 다음 이를 열화상 프로파일과 비교하여 벽의 열적 동작을 이해할 수 있습니다. 또한 팀은 원격으로 데이터를 캡처하기 위한 무선 데이터 수집 시스템을 개발했습니다.

“3D 프린팅을 위해서는 매우 빠르게 경화되는 시멘트가 필요하기 때문에 엄청난 양의 열도 발생합니다. 우리는 공사 중 온도를 측정하기 위해 벽에 센서를 내장했으며 이제 벽이 현장에 있는 동안 센서로부터 데이터를 얻고 있습니다.”라고 Al-Tabbaa는 말했습니다. “벽을 디지털화한다는 것은 벽 자체가 말할 수 있다는 것을 의미합니다. 그리고 우리는 센서를 사용하여 이러한 3D 프린팅 구조를 더 잘 이해하고 업계에서의 수용을 가속화할 수 있습니다. 이 프로젝트는 평생 동안 귀중한 데이터를 생성하는 살아있는 실험실 역할을 할 것입니다. 센서 데이터와 '디지털 트윈'은 인프라 전문가가 전략적 도로 네트워크를 위해 더 크고 복잡한 시멘트 기반 재료를 인쇄하기 위해 3D 프린팅을 사용하고 맞춤화하는 방법을 더 잘 이해하는 데 도움이 될 것입니다.”

3D 프린팅 인프라를 위한 디지털 트윈이 연구되었지만 아직 널리 구현되지는 않았습니다. 실제로 떠오르는 유일한 예는 암스테르담에 설치된 MX3D의 3D 프린팅 금속 다리입니다. 그러나 미국 교통부의 고급 디지털 건설 관리 시스템 보조금 프로그램과 같은 계획을 통해 우리는 캠브리지 대학이 미국뿐만 아니라 유럽에서 개발한 것보다 헛된 수많은 새로운 프로젝트를 기대할 수 있습니다. AC 기업들이 상당한 진전을 보이고 있는 중국과 인도도 마찬가지다.

3D 프린팅 업계의 모든 최신 뉴스를 확인하고 제3자 공급업체로부터 정보와 제안을 받아보세요.

이 기사를 공유하세요