인터뷰:Loughborough University의 Richard Buswell 박사

University of Loughborough는 10년 넘게 건설 부문에서 적층 제조를 확립하는 데 앞장서 왔습니다. 토목 및 건축 공학 학교는 콘크리트를 사용한 3D 프린팅을 위한 혁신적인 프로세스로 찬사를 받았으며 Skanska 및 제조 기술 센터와 같은 업계 리더와 긴밀하게 협력하여 광범위한 건설 응용 프로그램을 위한 실행 가능한 도구로 이를 확립하고 있습니다.

RP 플랫폼은 운 좋게도 Richard Buswell 박사와 함께 Loughborough에서 진행 중인 최첨단 연구, 보수적인 산업에 새로운 기술을 도입하는 과제, 전체 부문에서 자동화를 향한 더 넓은 움직임에 대한 AM의 역할에 대해 논의할 수 있었습니다.

원래 3D 프린팅에 관심을 갖게 된 계기는 무엇입니까?

제 배경은 에너지 성과를 구축하는 것입니다. 그게 제가 박사 과정을 밟은 일이지만, 당시 토목 공학 부서와 기계 공학 부서에서 적층 제조에 대해 몇 가지 대화를 나누던 중이었습니다. 그래서 관심을 갖게 되었고 그때부터 참여하게 되었습니다.

현재 Loughborough에서 3D 인쇄에 대해 수행하고 있는 연구에 대해 좀 더 말씀해 주십시오...

우리는 2004년에 적층 제조에 대한 아이디어에 대해 많은 범위 연구를 수행했지만 2006년이 되어서야 처음으로 큰 보조금을 받았습니다. 엔지니어링 및 물리 과학 연구 위원회(EPSRC)는 혁신적 우수 제조 센터를 조사하는 전국적인 이니셔티브를 시작했으며 Loughborough가 그 중 하나였습니다. 이것은 우리에게 이 '푸른 하늘' 작업을 제안할 수 있는 플랫폼을 제공했으며, 물론 "우리는 건설에 적층 제조를 사용할 수 있습니까?"였습니다.

열린 질문이었습니다. 무엇을 인쇄할까요? 어떻게 인쇄할까요? 그런 대답은 하나도 없었습니다. 2011년에 우리는 구체적인 3D 인쇄 기술을 개발했으며 그 후 몇 년 동안 현대 및 (최근에는) Skanska와 같은 사람들과 협력하여 기술을 상용화하기 위해 노력하고 있습니다.

우리는 아이디어를 생각해 냈고 실험실에서 그 실행 가능성을 입증했지만 다리가 있다면 산업 분야로 옮겨야 합니다.

다른 재료와 달리 3D 프린팅 콘크리트는 어떻게 얻게 되었나요?

좋은 질문입니다. 그것은 모두 만들고자 하는 구성 요소의 기능에 달려 있습니다. 우리는 유리, 강철, 목재, 석고, 콘크리트 및 점토로 건물을 만듭니다. 우리가 이러한 재료를 사용하는 데에는 아주 좋은 이유가 있습니다. 일반적으로 상당히 현지에서 조달되고(특히 점토 및 콘크리트), 매우 견고하고 내구성이 있으며 업계에서 이를 이해하고 있습니다. 건물의 일부가 될 무언가를 생산하려면 근본적으로 목적에 맞아야 합니다. 건설은 매우 낮은 마진으로 운영되는 산업입니다. 몇 퍼센트의 이익은 대기업에 일반적이므로 대부분의 건물에 들어가는 이국적인 우주 시대 재료를 얻지 못할 것입니다. 비교적 저렴하고 쉽게 구할 수 있으며 목적에 맞는 재료를 사용하려고 합니다.

우리는 이것에 대해 많은 토론을 했습니다. 사용 가능한 재료 중 적층 제조에 적용할 수 있는 재료는 무엇입니까? 클레이, 확실히. 반면에 철골 보와 대들보에 대해 이야기할 때 익숙한 방법으로 그런 것을 만드는 데에는 이유가 있습니다. 강철을 이용한 금속 소결은 고에너지 공정이며 재료의 모든 준비 비용도 고려해야 하므로 건설을 위한 확실한 선택이 아닙니다.

그것에 관해서, 콘크리트는 정말 좋은 재료입니다. 주조 또는 인쇄 여부에 관계없이 균일하고 잘 압축된 믹스가 있으면 성능이 어느 정도인지 알 수 있습니다. 굴곡 능력을 얻기 위해 보강할 수 있다는 것을 알고 있으며, 이와 함께 3D 콘크리트 인쇄의 오래된 사촌인 스프레이 콘크리트에 대한 많은 작업이 있었습니다.

이 작업의 파트너인 제 동료인 Simon Austin 교수는 수리용 스프레이 콘크리트를 찾는 데 경력을 바쳤습니다. 예를 들어 교량의 경우 보강재를 볼 수 있도록 밑의 콘크리트가 부서지는 경우가 있습니다. 콘크리트를 뿌려 수리할 수 있습니다. Loughborough에서 이러한 혼합물의 유동학[물질의 흐름에 대한 연구]에 대해 많은 작업이 수행되었기 때문에 콘크리트 스프레이에서 압출로 넘어가는 것이 자연스러운 확장처럼 보였습니다.

결론은 업계가 알고 이해하는 좋은 자료를 가지고 있다는 것입니다. 우리는 유변학에 대해 어느 정도 알고 있으며 원하는 대로 만드는 방법을 알고 있으며 일단 압출하면 3차원으로 배치할 수 있습니다. 현명한 조치인 것 같습니다.

그 이후로 어떤 영향을 받았습니까?

콘크리트를 사용한 3D 프린팅에 대한 아이디어는 엄청난 속도로 성장하고 있습니다. 현재 이 분야에서 국제적으로 30-40개의 프로젝트가 진행되고 있습니다. 우리는 원래 건물에 조립되는 구성 요소를 생성하는 것을보고 있었지만 많은 사람들이 현장에서 압출 및 수직 벽 건설을보고있었습니다. 전반적으로 전 세계적으로 많은 관심이 있었습니다. 현재 업계는 기술을 주시하고 있습니다. 기술이 어디로 향하고 어떤 기능이 있는지 이해하는 것뿐입니다.

아직 명확하게 정의된 시장은 없다고 생각합니다. 이 모든 다른 아이디어가 있지만(예를 들어 사람들은 저렴한 주택을 인쇄하는 방법을 찾고 있습니다) 실제로 소득을 창출하는 심각한 사업체를 설립하기 전까지는 알 수 없습니다. 적층 제조의 초창기에도 마찬가지였습니다. 프로토타이핑에 적합하지만 다른 용도로는 어떤 것이 있을까요?

건설 산업이 상당히 보수적이기 때문에 우리는 아직 그 첫 단계에 있습니다. 3D 모델링의 전체 개념에 대해서는 아직 완전히 새로운 것입니다. 갈 길이 멀다고 생각하지만, 한 사람이 해내고 나면 사람들은 이러한 기술을 어떻게 적용할 수 있을지 생각하기 시작하고 자신감이 커질 것입니다.

이 시점에서 어떤 종류의 애플리케이션을 구상하고 있습니까?

여행을 하는 동안 이것은 큰 질문 중 하나였습니다. 그것으로 무엇을 만들 건가요? 시장은 어디에 있습니까? Loughborough에서 우리는 설치 미술품인 벤치 피스를 제작했습니다. 분명히, 그것은 응용 프로그램입니다. 이런 맞춤형 물건을 원하는 사람들이 늘어나는 추세인 것 같은데, 이 기술이 어느 정도 해당 시장에 진출하지 않을까요?

건축가와 고객이 곡선 패널이나 복잡한 모양(금형이 필요한 모든 것)을 원할 때 비용이 엄청나게 많이 들고 AM으로 저렴하지는 않지만 복잡한 디자인을 경쟁력 있는 옵션으로 만들 수 있습니다. 경쟁력 있는 옵션으로 만들면 시장이 있습니다.

나는 이것이 모두 건설 자동화를 향한 광범위한 움직임의 일부라고 생각합니다. 즉, 육체 노동의 제거입니다. 특히 영국에서는 향후 20~30년 동안 일어날 모든 기반 시설 공사(모든 대규모 토목 프로젝트)를 수행할 노동력이 없습니다. 따라서 자동화가 어떻게 도움이 될 수 있는지 살펴보고자 하는 큰 추진력이 있습니다. 건설 자동화는 아직 개척되지 않은 시장이므로 여기에는 훨씬 더 큰 그림이 있습니다. 3D 프린팅은 좋은 선봉장이며 틈새 시장이 있을 것이라고 확신합니다. 따라서 앞으로 몇 년 안에 이 분야에서 더 많이 보게 될 것이라고 생각합니다. 예를 들어, 제조 기술 센터는 이미 Skanska와 함께 3D 프린팅 프로젝트를 사용하여 건설 자동화 부문을 개발하고 있습니다.

현재 건설 세계에서 자동화에 대한 어떤 종류의 광범위한 추세를 보고 있습니까?

어떤 사람들은 이것을 자동차 산업이 자동화 라인으로 옮겨갈 때 겪었던 전환에 비유합니다. 우리는 건강과 안전이 가장 중요한 동인인 두 가지 수동 기반 산업을 보고 있습니다. 사람들을 위험에 빠뜨리는 일, 유해한 물질을 다루는 일, 과중한 육체 노동의 평생 결과... 이 모든 것이 국가의 건강에 매우 중요합니다. 우리는 또한 점점 늙어갈 나라이기 때문에 물건을 들어 올릴 수백만 명의 20세 청년이 없을 것입니다! 현장에서 셔터를 만드는 것, 지상에서 또는 높은 곳에서 작업하는 것과 같은 것... 이러한 위험한 환경에서 작업하는 사람의 수를 줄일 수 있다면 사고의 가능성을 줄일 수 있습니다.

문제는 업계에서 실제로 어떻게 그렇게 하느냐는 것입니다. 그것은 모든 것이 특정한 방식으로 생산되고 제조되도록 계획되어야 하는 전체 건설 과정에 영향을 미칠 것입니다. 구성 요소를 만드는 공장에서는 자동화된 방법을 도입할 가능성이 더 높지만 자동화는 다른 모든 요소와 함께 작동해야 하기 때문에 현장 작업은 어렵습니다.

중요하지 않은 단계는 아닙니다. 우리는 수십 년을 이야기하고 있습니다. 중대한 변화는 장기간에 걸쳐 일어날 것입니다. 콘크리트 인쇄의 경우 80년대에 처음 등장했을 때 더 작은 규모의 첨가물을 생각해 볼 가치가 있다고 생각합니다. 이제 겨우 틈새와 시장을 찾는 중입니다. 긴 개발 기간입니다! 이제 겨우 10년이 지났지만 그 10년 동안 우리는 전 세계적으로 엄청난 관심이 가속화되고 사람들이 이 기술을 사용하기 시작하는 것을 보았습니다. 이는 국제적으로 사람들이 더 큰 그림을 그리기 시작했음을 의미하지만, 이를 상업적 현실로 만든다는 점에서 누가 알겠습니까...

업계에서 실제로 자리를 잡기 위해서는 10~20년을 이야기하는 것 같지만 초기 성공 사례를 살펴보면 그보다 더 빠를 수도 있습니다.

가장 기대되는 3D 프린팅의 미래는 무엇입니까?

지난 몇 년 동안 대단한 것은 국제적으로 엄청난 관심이 폭발적으로 증가한 것 같습니다. Winsun의 3D 프린팅 하우스는 정말 모든 사람들을 앉게 해서 이 지역에 스포트라이트를 불러일으켰다고 생각합니다. 그 뒤에는 구체적인 유변학 및 기술을 살펴보는 RILEM 위원회가 있습니다. 우리는 재료 과학의 관점에서 콘크리트 인쇄에 사용되는 시멘트 모르타르의 기술적 처리에 대해 더 많이 이해하기 위해 노력하고 있습니다. 그러면 이해도가 높아지고 향후 건설 응용 프로그램을 지원할 수 있습니다.

http://www.lboro.ac.uk/enterprise/3dcp/