“미래 건설: 건설 분야의 3D 프린팅 잠재력 탐구”
컴퓨터 지원 디지털 파일에서 3차원 고체 제품을 만드는 것을 3D 프린팅이라고 하며, 적층 제조라고도 합니다.
처음에는3D 프린팅”은 잉크젯 프린터 헤드를 사용하여 바인더 재료를 분말층에 층층이 쌓는 공정을 지칭합니다. 그러나 현재 이 정의는 선택적 레이저 용융 및 전자빔 적층 제조를 포함하여 더 광범위한 적층 제조 공정을 포괄합니다.
1980년대 초, 일본의 발명가 고다마 히데오는 3차원 플라스틱 모델을 만들기 위한 두 가지 적층 기술을 개발하여 적층 제조라는 아이디어를 낳았습니다. 그는 광경화성 열경화성 폴리머를 사용하여 3D 프린팅 구조물을 만들었습니다.
샘플 보고서(그래프, 차트 및 그림 포함) 액세스: https://univdatos.com/report/3d-printing-filament-material-market/get-a-free-sample-form.php?product_id=35768
3D 프린터란 무엇인가요?
간단히 말해서, 3D 프린터는 용융 플라스틱, 분말, 콘크리트 등 다양한 재료로 3D 아이템을 생산하기 위해 3D 기술로 구동되는 CAD(컴퓨터 지원 설계)를 사용합니다. 3D 프린팅된 집은 테이블 위에 놓을 수 있는 작은 건물 모델부터 다양한 크기와 디자인의 3D 프린터를 사용하여 만들 수 있습니다. 3D 프린터는 세 가지 기본 범주로 나뉘며, 모두 다소 다르게 작동합니다.
3D 프린터 유형
·광조형(SLA 프린터)– 스테레오리소그래피(SLA) 기술을 사용하는 3D 프린터는 액체 수지를 플라스틱으로 바꿀 수 있습니다.
·선택적 레이저 소결(SLS 프린터) –SLS 프린터(선택적 레이저 소결): 이 프린터는 레이저를 사용하여 고체 구조물로 폴리머 분말 입자를 소결합니다.
·융합 증착 모델링(FDM 프린터) –이 프린터는 가열된 노즐을 통해 용융 열가소성 필라멘트를 방출하여 층상 구조물을 만듭니다. 3D 건설 방식은 이러한 프린터가 가장 자주 사용되는 곳입니다.
3D 프린팅은 건설 산업에 어떻게 적용될까요?
1980년대부터 3D 프린팅 기술에 대한 여러 질문이 제기되었습니다. 그러나 재료의 연속적인 층을 중첩하여 3차원 객체의 건설을 가능하게 하는 이 방법 자체의 발전으로 인해 관련성이 높아졌습니다. 이 건설 방식은 매우 적응성이 뛰어나며, 집이나 생활 공간, 사무실, 교량, 벽, 모듈식 구조, 보강 몰드, 기둥, 도시 가구, 심지어 장식 요소와 같은 다양한 복잡한 구조 전체뿐만 아니라 특정 프로젝트 요소를 구축하는 데 사용할 수 있습니다.
이 기술을 건설에 구현하는 데 필요한 지식의 상당 부분은 설계 단계에서 나옵니다. 3D 프린팅 기술 통합은 업계에서 이미 컴퓨터 지원 제조에 대한 전문 지식을 보유하고 있고 BIM(빌딩 정보 모델링)이 건설 사업에서 번성하고 있기 때문에 덜 어렵습니다. 3D 프린터는 CAD 또는 BIM 프로그램에서 필요한 정보를 얻고, 기계는 신호에 따라 재료 층을 중첩하기 시작합니다. 이는 모래, 섬유, 지오폴리머 및 콘크리트의 혼합물이 가장 많이 사용되는 다양한 재료를 사용하여 수행할 수 있습니다.
Research and Markets의 조사에 따르면 3D 프린팅은 지난 10년 동안 매우 긍정적인 방식으로 발전하여 건설 산업에서의 시장 가치가 2028년까지 최대 1,034,096,700달러에 이를 것으로 예측됩니다. 이는 2021년부터 2028년까지 연평균 성장률을 91.5% 증가시킵니다.
전 세계 건설 분야의 3D 프린팅
건설 및 더 나은 인프라는 특히 대도시에서 점점 더 수요가 많아지고 있습니다. 인구의 3%만이 도시에 살았던 1800년과 비교하여 1900년에는 15% 더 많은 사람들이 도시에 살았습니다. 2050년까지 세계 경제 포럼은 세계 인구의 3분의 2가 현재 55%를 차지하는 비율에서 주요 도시에 거주할 것이라고 예측합니다.
3D 프린팅 사용을 지원하는 수많은 정부 이니셔티브가 현재 전 세계적으로 구축되고 있습니다. 2030년까지 건물의 25%를 3D 프린팅 기술로 만들어야 하는 두바이는 이 경쟁에서 선두를 달리는 도시 중 하나입니다.
전시 1
전시 2
건설 분야에서 3D 프린팅에 사용할 수 있는 기술
로봇 팔 압출기
로봇 팔 압출기는 현재 시장에 나와 있는 3D 프린팅 기술 중에서 인기가 높습니다. 이 기술을 윤곽 제작이라고 합니다. 데스크톱 FDM 3D 프린터와 유사하게 작동합니다. 레일은 로봇 팔이 노즐에서 나오는 콘크리트를 층별로 압출하면서 통과할 수 있도록 패턴으로 설정됩니다. 이 3D 프린팅 XL 건물 방식이 가장 인기 있습니다.
모래를 사용한 3D 프린팅
SLS(선택적 레이저 소결) 및 Jet Fusion과 같은 산업용 3D 프린팅 공정은 여기에 설명된 3D 절차와 유사합니다. 이탈리아 건축가 엔리코 디니가 D-Shape 3D 프린터로 가장 먼저 이를 테스트했습니다. 기계는 바인더를 사용하여 구조의 형태를 고정하기 전에 모래 분말로 표면을 코팅합니다. 이는 금속 3D 프린터의 작동과 유사합니다.
금속 기술
WAAM(와이어 아크 적층 제조)은 네덜란드 스타트업 MX3D에서 교량과 같은 더 큰 응력을 받는 구조물을 위해 개발했습니다. 회사는 산업용 로봇과 용접기를 결합했으며, 그 결과 이 작업을 위해 특별히 제작된 소프트웨어에서 작동하는 3D 프린터가 탄생했습니다. 로봇은 금속 구조의 3D 프린팅을 위해 6축 구성을 갖습니다.
건축을 위한 3D 프린팅의 장점
·향상된 설계 유연성 –복잡한 설계의 생성은 3D 프린팅이 해결할 수 있는 중요한 건축적 어려움입니다. 복잡하고 어려운 설계를 수행하도록 프로그래밍할 수 있는 컴퓨터 프로그램을 건물 3D 프린터에서 사용합니다.
·BIM 적용 –BIM 3D 기술을 사용하여 건물 정보 모델링은 건물 설계를 변화시켰습니다. 실제로 건설되기 전에 거대한 건물과 구조물의 이미지를 표시합니다. 이 획기적인 기술은 BIM과 통합하고 거의 완벽한 정확도로 복잡한 설계를 실행하여 건설 3D 프린팅으로 발전시킬 수 있습니다.
·인적 오류 감소 –3D 프린팅의 기초는 인간의 영향 없이 미리 프로그래밍된 자동화된 작동입니다. 이것은 본질적으로 사람들이 가져온 실수를 제거합니다. 또한 3D 프린터는 많은 인간의 감독을 필요로 하지 않습니다.
·친환경 건축 시공 지원 –가장 인기 있는 유형의 건물은 빠르게 친환경으로 변화하고 있습니다. 건설 회사들은 기후 변화에 대한 인식이 높아짐에 따라 친환경 건설 방식을 사용하기 시작했습니다. 버려지고 재사용된 건설 자재를 사용하여 3D 프린팅 구조물을 생산함으로써 3D 프린터는 이 노력에 중요한 역할을 할 수 있습니다.
3D 프린팅 구조물의 단점
·높은 전력 소비 –3D 프린터는 다른 어떤 전통적인 건설 기술보다 더 많은 전력을 사용합니다. 이러한 높은 용량으로 전기를 생산하는 데 드는 환경적 비용 외에도, 이러한 큰 전력 수요를 충족하는 것은 비쌉니다.
·3D 프린터의 높은 가격 –기술이 아직 초기 단계에 있기 때문에 현재 3D 프린팅을 사용하는 것은 경제적으로 실현 가능하지 않습니다. 구조물 건설을 위해 3D 프린팅 시설을 설치하는 데 필요한 초기 투자는 상당하며, 현재 구성으로는 주요 건설 부문에서 구현하기에는 너무 비쌉니다.
·재료 부족 –일반적인 건축 자재는 3D 프린터에 사용할 수 없습니다. 아직 널리 사용되지 않는 특수 재료가 3D 프린터에 필요합니다. 희소성으로 인한 재료의 상당한 가격 상승과 고가의 프린터로 인해 대규모 건물에 사용하는 것은 불가능합니다.
건축 분야의 3D 프린팅 시장 규모
1. 모스크바의 3D 프린팅 주택
미국 기술 회사 Apis Cor가 모스크바에 3D 프린팅 주택을 건설했습니다. 이 주택은 주택 건설에 자동화를 사용한 최초의 사례이며 다른 콘크리트 구조물과 동일합니다. 총 건설 비용은 10,000달러 미만이었습니다.
2. 두바이의 세계 최대 3D 프린팅 건물
최근 중동, 특히 아랍에미리트에서 새로운 기술 발전이 있었습니다. 기네스 세계 기록은 이미 에미레이트 타워 단지가 세계 최대 3D 프린팅 건물이라는 주장을 확인했으며, 이는 3D 프린팅의 이러한 추세를 이어가고 있습니다. Apis Cor가 건설한 2층 건물은 640 m2의 표면적과 9.5 m의 높이를 가지고 있습니다.
3. 북미 및 카리브해의 3D 프린팅 주택
전 세계의 지역 사회와 비영리 단체는 저렴한 주택 위기를 해결하기 위해 콘크리트 3D 프린팅 기술을 사용하고 있습니다. 예를 들어, 비영리 단체인 New Story는 멕시코 최초의 3D 프린팅 주택을 기록적인 24시간 만에 건설했습니다. 그 이후로 이 회사는 3D 프린팅 건설 기술을 사용하여 2,000채의 주택으로 구성된 주거지를 건설했습니다.
미래
전 세계에서 진행되는 점점 더 많은 프로젝트는 3D 프린팅 구조물이 현재 건설 부문을 괴롭히는 여러 문제를 해결할 혁신적이고 산업을 변화시키는 기술이 될 가능성이 있음을 보여줍니다. 야망의 수준은 엄청납니다. 예를 들어, 두바이의 신규 구조물의 25%가 2030년까지 3D 프린팅될 것으로 예상됩니다. 점잖게 말해서, 건설 부문에서 3D 프린팅의 사용은 유망한 미래를 가지고 있습니다.
결론
3D 프린팅은 여전히 많은 오래된 문제를 가지고 있지만, 건설 산업은 혁신을 위한 준비가 되어 있습니다. 전통적인 건설 방식은 비효율적이고, 비용이 많이 들고, 시간이 오래 걸리고, 환경에 해로울 수 있습니다. 3D 프린팅의 정확성, 속도 및 신뢰성 덕분에 토목 기사들은 이러한 과제를 해결하고, 거주 가능한 구조물을 설계하고 건설하는 것을 더 쉽고 저렴하게 만들 수 있는 수많은 기회를 얻게 되었습니다.
저자: Sonu Kumar Sah
자세한 내용은 문의하십시오:
UnivDatos Market Insights
C80B, Sector-8, Noida,
Uttar Pradesh 201301
판매 관련 문의는 다음으로 연락해 주십시오. [email protected]