텍사스 주 오스틴에 있는 House Zero는 2,000D 프린팅 콘크리트로 지어진 3제곱피트 규모의 주택입니다. 플라토 호수 건축가
건축에서는 새로운 재료가 거의 등장하지 않습니다.
수세기 동안 목재, 벽돌 및 콘크리트는 지구상 대부분의 구조물의 기초를 형성했습니다.
1880년대에 채택된 강철 프레임은 건축을 영원히 바꿔 놓았습니다.. 강철 덕분에 건축가는 더 큰 창문이 있는 더 높은 건물을 설계할 수 있었고, 오늘날 도시 스카이라인을 정의하는 고층 건물이 생겨났습니다.
산업 혁명 이후 건축 자재는 주로 대량 생산되는 요소에 국한되었습니다. 강철 빔에서 합판 패널에 이르기까지 이 표준화된 부품 키트는 150년 이상 건물의 설계 및 시공에 정보를 제공했습니다.
이는 "대규모 적층 제조.” 강철 프레임을 채택한 이후로 건물이 구상되고 건축되는 방식을 변화시킬 만큼 많은 잠재력을 가진 개발이 이루어지지 않았습니다.
데스크톱 3D 프린팅과 같은 대규모 적층 제조에는 한 번에 한 층씩 객체를 만드는 작업이 포함됩니다. 점토, 콘크리트, 플라스틱 등 인쇄 재료는 유체 상태로 압출되어 최종 형태로 굳어집니다.
이사로 스마트 구조 연구소 테네시 대학교에서 저는 이 신기술을 배포하는 일련의 프로젝트에 참여하게 되어 행운이었습니다.
이 기술의 광범위한 채택에 대한 몇 가지 장애물이 여전히 존재하지만, 자연의 기하학에서 영감을 받은 형태로 건물이 전적으로 재활용 재료 또는 현장에서 조달된 재료로 건축되는 미래를 예견할 수 있습니다.
유망한 프로토타입
그 중에는 트릴리움 파빌리온, 재활용으로 인쇄된 야외 구조 ABS 폴리머, 다양한 소비자 제품에 사용되는 일반적인 플라스틱.
구조의 얇은 이중 곡선 표면은 꽃의 꽃잎에서 영감을 받았습니다. 그 이름을 딴 꽃. 이 프로젝트는 학생들이 디자인하고 Loci Robotics에서 인쇄했으며 녹스빌의 Cherokee Farm에 있는 University of Tennessee Research Park에 건설되었습니다.
대규모 적층 제조의 다른 최근 사례 Tecla 포함, Mario Cucinella Architects가 설계하고 이탈리아의 작은 마을인 Massa Lombarda에서 인쇄한 450평방피트(41.8평방미터)의 프로토타입 주거지입니다.
Tecla는 현지에서 조달한 점토로 지어졌습니다. 마리오 쿠시 넬라 아키 텍츠
건축가들은 지역 강에서 가져온 점토로 테클라를 인쇄했습니다. 이 저렴한 재료와 방사형 기하학의 독특한 조합은 대체 하우징의 에너지 효율적인 형태를 만들었습니다.
미국으로 돌아가서 건축 회사인 Lake Flato는 건설 기술 회사인 ICON과 협력하여 “하우스 제로” 텍사스 주 오스틴에서.
2,000제곱피트(185.8제곱미터) 규모의 이 주택은 3D 프린팅 콘크리트의 속도와 효율성을 보여주며, 이 구조는 곡선형 벽과 노출된 목재 프레임 사이의 즐거운 대조를 보여줍니다.
계획 과정
대규모 적층 제조에는 디지털 디자인, 디지털 제조 및 재료 과학의 세 가지 지식 영역이 포함됩니다.
먼저 건축가는 인쇄할 모든 구성 요소의 컴퓨터 모델을 만듭니다. 그런 다음 이러한 설계자는 소프트웨어를 사용하여 구성 요소가 구조적 힘에 어떻게 반응하는지 테스트하고 그에 따라 구성 요소를 조정할 수 있습니다. 이러한 도구는 디자이너가 구성 요소의 무게를 줄이고 인쇄 전에 복잡한 기하학적 교차점을 매끄럽게 하는 것과 같은 특정 디자인 프로세스를 자동화하는 방법을 파악하는 데 도움이 될 수 있습니다.
소프트웨어 슬라이서로 알려진 그런 다음 컴퓨터 모델을 3D 프린터용 지침 세트로 변환합니다.
3D 프린터가 비교적 작은 규모에서 작동한다고 가정할 수 있습니다. 핸드폰 케이스 과 칫솔 홀더.
그러나 3D 프린팅 기술의 발전으로 하드웨어가 가능해졌습니다. 본격적으로 확대하다. 때때로 인쇄는 소위 말하는 것을 통해 이루어집니다. 갠트리 기반 시스템 – 데스크톱 3D 프린터와 유사한 슬라이딩 레일의 직사각형 프레임워크. 더욱 더, 로봇 팔 모든 방향으로 인쇄할 수 있기 때문에 사용됩니다.
로봇 팔은 건설 과정에서 더 많은 유연성을 허용합니다.
인쇄 사이트도 다를 수 있습니다. 가구와 소형 부품은 공장에서 인쇄할 수 있지만 집 전체는 현장에서 인쇄해야 합니다.
대규모 적층 제조에 다양한 재료를 사용할 수 있습니다. 콘크리트는 친숙함과 내구성으로 인해 대중적인 선택입니다. 점토는 현장에서 수확할 수 있기 때문에 흥미로운 대안입니다. Tecla의 설계자들은 그렇게 했습니다.
그러나 플라스틱과 폴리머는 가장 광범위한 응용 분야를 가질 수 있습니다. 이러한 재료는 놀라울 정도로 다재다능하며 광범위한 특정 구조 및 미적 요구 사항을 충족하는 방식으로 공식화할 수 있습니다. 또한 재활용 및 유기적으로 파생된 재료로 생산할 수도 있습니다.
자연으로부터의 영감
적층 제조는 특정 부품을 만드는 데 필요한 재료와 에너지만 사용하여 층층이 쌓기 때문에 "빼기 방법,” 여분의 재료를 잘라내는 것과 관련이 있습니다. 나무에서 목재 빔을 밀링하는 것을 생각하십시오.
추가 거푸집이나 틀이 필요하지 않기 때문에 콘크리트 및 플라스틱과 같은 일반적인 재료도 3D 프린팅의 이점을 누릴 수 있습니다.
오늘날 대부분의 건축 자재는 동일한 부품을 생산하도록 설계된 조립 라인에서 대량 생산됩니다. 비용을 줄이면서, 이 프로세스는 사용자 정의할 여지가 거의 없습니다..
툴링, 형태 또는 다이가 필요하지 않기 때문에 대규모 적층 제조를 통해 각 부품이 고유할 수 있으며 추가 복잡성 또는 사용자 지정에 대한 시간 페널티가 없습니다.
대규모 적층 제조의 또 다른 흥미로운 기능은 내부 공극이 있는 복잡한 구성 요소를 생산할 수 있다는 것입니다. 이렇게 하면 언젠가는 도관이나 덕트가 이미 설치된 상태에서 벽을 인쇄할 수 있습니다.
또한, 연구가 이뤄지고 있다 다중 재료 3D 프린팅의 가능성을 탐구합니다. 이 기술은 창문, 단열재, 구조 보강, 심지어 배선까지도 하나의 인쇄 구성 요소로 완전히 통합할 수 있게 해줍니다.
저를 가장 흥분시키는 적층 제조의 측면 중 하나는 천천히 경화되는 재료로 층층이 건물을 짓는 방식이 껍질 형성과 같은 자연적인 과정을 반영하는 방식입니다.
건설 폐기물로 3시간도 채 안되어 지어진 상하이의 24D 프린팅 주택. 비주얼 차이나 그룹 / 게티 이미지
이것은 기회의 창을 열어 설계자가 다른 구성 방법을 사용하여 생성하기 어렵지만 본질적으로 일반적인 형상을 구현할 수 있도록 합니다.
구조 프레임 새 뼈의 미세 구조에서 영감을 얻음 튜브에 가해지는 힘을 반영하는 다양한 크기의 가벼운 튜브 격자를 만들 수 있습니다. 파사드 식물 잎의 모양을 불러일으키다 동시에 건물을 가리고 태양광 발전을 생산하도록 설계될 수 있습니다.
학습 곡선 극복
대규모 적층 제조의 많은 긍정적인 측면에도 불구하고 더 폭넓은 채택을 가로막는 여러 가지 장애물이 있습니다.
아마도 극복해야 할 가장 큰 것은 참신함일 것입니다. 강철, 콘크리트, 목재와 같은 전통적인 건설 형태를 중심으로 구축된 전체 인프라가 있으며 여기에는 공급망과 건축법이 포함됩니다. 또한 디지털 제작 하드웨어의 비용은 상대적으로 높으며 이러한 새로운 재료로 작업하는 데 필요한 특정 설계 기술은 아직 널리 가르쳐지지 않았습니다.
건축 분야에서 3D 프린팅이 보다 널리 채택되기 위해서는 틈새 시장을 찾아야 합니다. 방법과 유사 데스크탑 컴퓨터의 대중화를 도운 워드 프로세싱, 일반적인 사용으로 이어질 대규모 적층 제조의 특정 응용 프로그램이 될 것이라고 생각합니다.
아마도 그것은 매우 효율적인 구조 프레임을 인쇄하는 능력이 될 것입니다. 또한 수명이 다하면 재활용하고 다시 인쇄할 수 있는 독특한 조각 외관을 만들 수 있다는 약속도 이미 보았습니다.
어느 쪽이든, 몇 가지 요인의 조합이 미래의 건물이 어느 정도 3D 프린팅될 것임을 보장할 것 같습니다.
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