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3D 프린터 출력을 위한 토목구조물의 3D 모델링 구성 및 활용방안
3-Dimensional Modelling of Civil Engineering Structures for 3D Printing and Its Application 원문보기

대한토목학회논문집 = Journal of the Korean Society of Civil Engineers, v.37 no.6, 2017년, pp.1109 - 1117  

박상미 (경상대학교 토목공학과) ,  김현승 (미시간 대학교) ,  한선주 (경상대학교 토목공학과) ,  강인석 (경상대학교 토목공학과)

초록
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최근 3D 프린터 기술은 다양한 산업분야에서 주목받는 기술로, 건설 산업에서도 3D 프린터를 활용하고자 하는 연구들이 활발히 진행되고 있다. 실제 교량, 건축물 등 구조물을 3D 프린터로 출력하는 사례가 증가하고 있으며, 3D 프린터를 활용한 목업 구조물 등 다양한 활용 방안이 제시되고 있다. 3D 프린터 기술을 건설 분야에 활용하기 위해서는 3D 모델이 필요하며, 설계단계에서 제작된 3D BIM데이터를 3D 프린터로 출력 시 3D 모델 제작비용과 시간을 절약할 수 있다. 하지만 설계단계의 3D BIM데이터는 3D 프린터 출력을 위한 조건을 만족하지 않는 경우가 많아 출력 시 많은 오류를 발생시킨다. 이에 본 연구에서는 BIM데이터의 3D 모델을 3D 프린터로 출력 시 발생하는 문제점 분석과 오류를 줄일 수 있는 방안을 제시하고자 하며, 더불어 3D 프린터로 출력된 BIM모델의 실무적 활용방안을 제시한다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Recently, 3D printer technology has been attracting attention in various industrial fields, and research papers are being conducted to utilize 3D printers in the construction industry. Actual structures such as bridges and buildings are being printed to 3D printers, and various applications such as ...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 연구에서는 건설 프로젝트 설계단계에서 발생되는 BIM 데이터를 활용하여 3D 프린터로 토목 구조물을 출력 시, 발생할 수 있는 오류와 원인을 검토하고 오류를 사전에 방지할 수 있도록 3D 프린터 출력을 위한 3D 모델링 방안을 제시하였다. 총 218개의 수집 데이터를 분석한 결과 3D객체의 오류 유형은 모델의 표면일부가 뒤집혀 있는 경우, 쉘이 중첩되는 경우, 폴리곤이 중첩되는 경우, 폴리곤이 닫혀있지 않고 구멍이 뚫려 있는 경우, 모델의 두께가 0인 경우 등 총 5가지로 구분하여 도출하였다.
  • 이에 3D 프린터 출력이 가능하도록 STL파일을 출력조건에 맞추어 수정할 수 있으나, 일일이 모델링을 수정하는 것은 토목 공사의 특성상 많은 시간이 요구될 것으로 사료된다. 본 연구에서는 이러한 문제점을 해결하기 위해 기존 BIM데이터를 수집하고 3D모델링과정의 오류유형을 분석하여 토목 구조물 BIM 데이터의 3D 프린터 출력 시 발생되는 오류 원인을 도출한다. 도출된 오류 원인을 바탕으로 3D 프린터 출력 시 오류를 최소화 할 수 있는 3D 모델의 제작방안과 3D 프린터로 출력된 토목 구조물의 활용 방안을 제시한다.
  • 본 연구에서는 이러한 오류 유형을 분석하여 건설 프로젝트에서 3D 프린터 활용을 고려한 BIM 데이터 제작 시 필요한 방안을 제시하고자 한다. 이를 위하여 우선적으로 도출된 토목 구조물 모델들의 STL 변환 오류 원인과 3D 프린터 특성을 참고하여 3D 모델 제작 방안을 제시한다.
  • 실제 3D 프린터를 활용하여 구조물을 출력한 사례도 존재하나, 토목 구조물의 특성을 고려한 3D 모델 제작방안 및 BIM 데이터의 활용방안에 관한 연구는 부족한 것으로 조사되었다. 본 연구에서는 토목 구조물의 특성을 고려한 3D 프린터의 활용을 위해 기존 BIM 데이터 분석을 통해 3D 프린터 출력 시 발생할 수 있는 문제점을 도출하고, 이를 바탕으로 3D프린터 출력물의 활용방안을 제시한다.
  • 실제 프로젝트를 대상으로 3D 프린터 출력물 활용 방안을 제시 하고자 본 연구에서는 호남고속철도 OO교량을 실제로 출력하여 3D 프린터 출력물 활용 방안을 제시하였다. Fig.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
3D 프린팅 과정은 무엇인가? 3D 프린팅의 기본 원리는 얇은 막을 쌓아올려 입체적인 형태를 가진 물건으로 만드는 것으로, 얇은 막을 한 층씩 바닥부터 꼭대기까지 쌓아서 물건의 형체를 완성하게 된다. 3D 프린팅 과정은 크게 3D 물체의 설계를 만드는 모델링, 원료를 쌓아 올려 물건을 실제로 만들어내는 프린팅, 프린트된 물체를 굳히거나 표면처리를 하는 마무리 단계로 나뉜다. 모델링 과정에서는 CAD와 같은 컴퓨터 그래픽 설계 소프트웨어나 3D 프린터에 번들로 동봉된 전용 프로그램을 이용해 물체의 모양을 3차원으로 구성하게 된다.
3D 프린팅의 기본원리는 무엇인가? 3D 프린팅의 기본 원리는 얇은 막을 쌓아올려 입체적인 형태를 가진 물건으로 만드는 것으로, 얇은 막을 한 층씩 바닥부터 꼭대기까지 쌓아서 물건의 형체를 완성하게 된다. 3D 프린팅 과정은 크게 3D 물체의 설계를 만드는 모델링, 원료를 쌓아 올려 물건을 실제로 만들어내는 프린팅, 프린트된 물체를 굳히거나 표면처리를 하는 마무리 단계로 나뉜다.
3D 프린터 출력을 위한 기본적인 프로세스는 무엇인가? 2와 같다. 먼저 사용자는 3D 프린터의 출력목적을 정의한다. 토목 구조물의 모형을 제작하기 위함인지, 실제 구조물을 출력하는 것인지에 대한 목적을 정의한 후, 3D 모델링을 진행한다. 제작된 3D 모델은 3D 프린터 출력 파일 포맷인 STL파일로 변환하여야 한다. STL 포맷으로 변환 시 모델의 표면은 무수히 많은 삼각형으로 나눠진다. 이때, 출력 조건에 맞지 않은 오류들이 발생하며, STL파일 오류 검토 소프트웨어를 사용하여 검토 및 수정과정을 거친다. 수정된 STL파일은 3D 프린터 출력을 위해 얇은 레이어 층으로 나누고, 여러 층으로 나누어진 모델은 3D 프린터 기계의 이동경로를 설정하기 위해 사용되는 G-Code파일로 생성된다. G-Code파일 생성과 함께 3D 프린터의 특성에 따라 출력 객체의 크기, 시간, 재료 등의 정보를 선택하여 3D 프린터 출력 과정을 거친다. 출력된 3D객체는 출력 시 3D 모델을 지지하기 위해 함께 출력된 서포트를 제거하거나, 채색과정 등을 거친 뒤 사용자의 목적에 따라 활용된다.
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참고문헌 (17)

  1. Buswell, R. A., Soar, R. C., Gibb, A. G. F. and Thorpe, A. (2007). "Freeform construction: mega-scale rapid manufacturing for construction." Automation in Construction 16, Vol. 16, No. 2, March 2007, pp. 224-231. 

  2. Ceccanti, F., Dini, E., De Kestelier, X., Colla, V. and Pambaguian, L. (2010). "3D Printing technology for a moon outpost exploiting lunar soil." Proceedings of the 61th International Astronautical Congress IAC 2010, pp. 8812-8820. 

  3. Giovanni Cesaretti, E., Dini, X., De Kestelier, V., Colla, L. and Pambaguian (2014). "Building components for an outpost on the lunar soil by means of a novel 3d printing technology." Acta Astronautica, Vol. 93, January 2014, pp. 430-450. 

  4. Graphics/Systems. Available at : http://blog.gxsc.com/graphics_systems_solidnot/2015/09/solidworks-modeling-for-3d-printing.html(Accessed: October 10, 2016). 

  5. Kang, T. W. (2014). "Evolution of 3D printing." CERIK Journal. 

  6. Lee, J. E. (2014). "How to use a 3D printer in construction." Architectural Instituete of Korea, Vol. 58, No. 10, pp. 88-91. 

  7. Lim, S. Buswell, R. A., Le, T. T., Austin, S. A., Gibb, A. G. F. and Thorpe, T. (2012). "Developments in construction-scale additive manufacturing processes." Automation in Construction, Vol. 21, January 2012, pp. 262-268. 

  8. Lim, S. C. (2013). "[BIM Practices] BIM applications using 3D printer." Journal of KIBIM, Vol. 3, No. 3 (Autumn 2013), pp. 30-34. 

  9. Moon, H. S. (2014). "3D Printer - Innovation in Construction Production Methods." Korea Journal of Construction Engineering and Management, Vol. 15, No. 2, pp. 42-47. 

  10. Oh, J., Oh, J. S. and J, H. Y. (2014). "Applicability to the construction of 3D printing technology." Korean Society of Civil Engineers Magazine, Vol. 62, No. 9, pp. 38-44 (in Korean). 

  11. Park, S. M. (2017). A study on practical application model of 3D printer output as BIM object, MS Thesis, Gyeongsang National University. 

  12. Peng, F., Meng, X., Chen, J.-F. and Lieping, Y. (2015). "Mechanical properties of structures 3D printed with cementitious powders." Construction and Building Materials 93, Vol. 93, 15 September 2015, pp. 486-497. 

  13. SangSang3D. Available at : http://sangsang3d.co.kr(Accessed: September 5, 2016). 

  14. Wikipedia. Available at : https://en.wikipedia.org/wiki/STL(Accessed: July 13, 2017). 

  15. Wonderful Engineering. Available at : http://wonderfulengineering.com/chinese-company-builds-10-houses-per-day-with-the-helpof-a-monster-sized-3d-printer/(Accessed: September 2, 2016). 

  16. Yeon, J. J. (2015). A study converting BIM data into 3D printing data. University of Seoul. 

  17. 3printer. Available at : https://www.3printr.com/polymaker-introduceseasy-to-remove-3d-printing-material-for-support-structures-5530210/(Accessed: October 7, 2016). 

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