콘크리트 정면 제작 속도를 높이는 복합 재료

오늘날 건설되는 모든 다층 건물에는 정면이 필요합니다. 프랑스어 façade에서 파생 , 차례로 이탈리아어 facciata에서 왔습니다. , 그것은 "얼굴"을 의미합니다. 간단히 말해서, 파사드는 건물의 특성, 색상 및 모양을 제공하는 외부의 대중을 향한 구조입니다. 건축가에게 파사드는 건물의 나머지 부분의 분위기를 결정짓고 디자이너의 건축적 의도에 대해 많은 것을 말해줍니다.

파사드도 기능적입니다. 창문과 문을 둘러싸는 구조를 제공하고 날씨와 충격으로부터 건물을 보호하며 건물의 에너지 효율에 영향을 미칩니다. 정면은 합성물, 석재, 강철, 유리 또는 콘크리트를 포함한 다양한 재료로 구성할 수 있습니다. 파사드의 콘크리트는 성형 가능성 덕분에 특히 콘크리트 모양이 다양한 경우 건물에 매우 입체적이고 시각적으로 인상적인 외관을 부여하는 데 사용할 수 있습니다.

설탕이 왕입니다

이것은 미국 뉴욕주 브루클린의 Williamsburg 해안가에 있는 11에이커의 재개발 프로젝트인 Domino Park의 경우였습니다. Domino Park의 중심에는 2004년에 문을 닫았다가 현재 보수 중인 138년 된 Domino Sugar Refinery가 있습니다. 사무실 및 소매 공간으로. Domino Park의 일부에는 45층짜리 One South First와 연결된 10 Grand를 포함하여 여러 개의 새로운 건물이 있습니다. 이 건물을 위해 건축가 COOKFOX(뉴욕, NY)는 멀리서 설탕 결정성을 느슨하게 전달하기 위해 여러 표면 각도, 여러 창틀 모양 및 여러 창틀 너비를 특징으로 하는 콘크리트 정면을 사용하기로 결정했습니다. 사이트의 기록을 유지합니다.

Gate Precast Co.(미국 플로리다 잭슨빌)는 One South First 프로젝트를 위해 기본적으로 일련의 창틀인 콘크리트 정면을 건설하는 계약을 따냈습니다. 이 회사는 콘크리트 파사드의 경우 일반적으로 자체 시설에서 프레임을 제작한 다음 완성된 프레임을 작업 현장으로 배송하여 크레인을 통해 설치하기 위해 제자리로 들어 올립니다. Gate가 전통을 따르기로 결정했다면 모든 콘크리트 프레임을 형성하는 데 사용되는 나무 틀을 만들었을 것입니다. 그러나 Gate는 전통을 따르지 않기로 결정했습니다.

이해를 돕기 위해 Gate가 Precast/Prestressed Concrete Institute(PCI, 미국 일리노이주 시카고) 및 Oak Ridge National Laboratory(ORNL, Oak Ridge, Tenn., 미국)와 파트너 관계를 맺은 2017년으로 돌아가서 공장 내 프리캐스트 콘크리트 성형을 위한 복합 주형을 만들기 위해 대형 적층 제조를 사용합니다. 이 평가는 ORNL의 BAAM(Big Area Additive Manufacturing) 기계를 사용하여 수행되었습니다. BAAM은 ORNL과 Cincinnati Inc.(미국 오하이오주 해리슨) Gate가 공동 개발한 25제곱미터 빌드 엔벨로프가 있는 대형 적층 제조 기계로 One South First 파사드용 복합 몰드를 제작하기 위해 노력하고 있습니다. 이 프로젝트에는 총 80개의 금형이 필요했으며 그 중 37개는 인쇄해야 했습니다. 나머지 43개는 나무로 만들 것입니다. 이 결정이 내려질 무렵에는 금형 납품 일정이 촉박했습니다.

2016년 Additive Engineering Solutions(AES, Akron, OH)는 Cincinnati Inc.로부터 첫 번째 BAAM 기계를 구입했습니다. 그 때문에 ORNL과 Gate Precast는 AES에 도움을 요청했습니다. AES의 부사장이자 공동 창립자인 Andrew Bader는 자신의 회사와 ORNL이 작업 패키지를 분할하여 AES가 37개의 금형 중 18개를 생산한다고 말했습니다. Bader는 각 창틀 틀의 크기가 너비가 약 5-6피트, 높이가 9-10피트, 깊이가 16인치이고 무게가 약 500파운드라고 말합니다.

Bader는 금형이 직사각형 창을 둘러싸는 프레임을 생성하도록 설계되었기 때문에 금형의 기하학적 구조 내부가 비교적 단순했다고 말합니다. 그러나 언급한 바와 같이 프레임의 외부 표면 디자인은 각 몰드에 통합된 다양한 깊이와 각도로 인해 더 복잡했습니다. 하나의 인쇄된 양식은 함께 못을 박은 개별적으로 잘린 여러 조각으로 구성된 나무 양식을 대체했습니다. "기하학은 단순했지만 복잡했습니다."라고 Bader는 말합니다. "프로젝트에는 프레임 위치에 따라 몇 가지 고유한 프레임 디자인이 필요했습니다."

AES는 생산의 일부로 SABIC(미국 텍사스 휴스턴)에서 공급하는 20% 촙드 탄소 섬유 보강재가 포함된 ABS 기반의 고탄성률, 저휨 소재인 LNP THERMOCOMP AM 화합물을 선택했습니다. Bader는 BAAM 기계가 각각의 모놀리식 금형을 제작하는 데 8-10시간이 걸렸고 Quintax(미국 오하이오주 스토우) CNC 기계에서 가공 및 마무리 작업에 4-8시간이 걸렸다고 말합니다. 그는 금형이 필요한 치수로 샌딩되었지만 밀봉되지 않았다고 보고합니다.

창틀 제작

금형은 Gate의 미국 켄터키주 윈체스터 시설로 배송되어 Gate가 프로젝트를 위해 만든 43개의 전통적인 목재 금형과 함께 사용되었습니다. Gate 직원이 목재 몰드를 손으로 조립한 다음 유리 섬유 매트와 수지 코트를 바르고 성형된 콘크리트 프레임을 쉽게 분리할 수 있도록 폼 오일을 뿌렸습니다. 이형을 용이하게 하기 위해 합성 몰드에도 폼 오일을 뿌렸습니다.

콘크리트 타설을 수행하기 위해 40-50피트 길이의 목재 주조 테이블에 여러 개의 주형을 배치했습니다. 금형은 단일 프레임, 이중 프레임 또는 삼중 프레임을 생산하기 위해 뭉쳤습니다. 각 몰드 내부에 철근을 배치하고 철근 주위에 콘크리트를 부었다. 그런 다음 콘크리트를 굳히기 위해 타설 테이블을 진동시켰다. 14-20시간의 경화 후에 창틀은 이형되고 산세척되고 광택이 납니다. 그런 다음 창문을 설치하고 전체 패키지를 트럭으로 브루클린의 건설 현장으로 운송했습니다.

Bader는 전통적인 목재 주형과 함께 작업하는 AES 복합 주형이 장점을 빠르게 드러냈다고 말합니다. 첫째, 그는 목재 주형이 15-20개의 콘크리트 타설을 허용한 후에 서비스에서 제거하고 수리하거나 교체해야 한다고 말합니다. 반대로 AES 몰드는 최소한의 보수 또는 서비스 중단 시간으로 200개의 콘크리트 타설을 허용했습니다. 그리고 Bader는 200개의 붓는 것이 프로젝트의 끝을 나타내는 것이지 아니다 금형의 수명이 다했습니다. “그들이 멈춘 곳은 바로 그곳입니다.”라고 그는 말합니다. "금형만 잘 관리하면 수백, 수백 번 사용할 수 있을 것 같아요."

또한, 150개 이상의 타설을 사용하는 경우 Gate는 하나의 AES 금형 성능을 충족시키기 위해 최대 10개의 목재 금형이 필요하다고 계산합니다. 또한 목재 금형을 생산하는 데 Gate 40 인시가 소요된다는 점을 감안할 때 37개의 복합 금형이 없었다면 회사는 One South First 프로젝트의 일정 요구 사항을 충족하지 못했을 것입니다.

Bader는 AES 복합 주형이 목재 주형보다 4배 비싸지만 내구성은 최소 10배 이상 높다고 인정합니다. "프리캐스트 형태가 만들어지는 방식은 수십 년 동안 비교적 변하지 않은 채로 남아 있습니다."라고 Bader는 주장합니다. "어느 날 갑자기 우리가 500파운드 3D 양식을 만들고 있는데 모두가 충격을 받았습니다." 하지만 그는 이러한 금형을 적층 제조하는 것이 대부분이라는 점을 인정합니다. 콘크리트 형태가 복잡한 형상을 가지거나 같은 형태가 여러 번 반복되는 경우에 비용 효율적입니다.

Bader에 따르면 AES는 현재 4대의 BAAM 기계를 소유 및 운영하고 있으며 최대 8피트 높이의 부품을 생산할 수 있습니다. 여러 조각을 결합하여 훨씬 더 큰 부품을 구성했습니다.