콘크리트 3D 프린팅으로 건설된 주택이 구조물의 부분 붕괴를 겪었으며, 이는 층간 전이 영역에서의 치명적인 결함을 드러냈습니다. 이 사건은 고정밀 레이저 스캐닝과 수치 시뮬레이션을 결합한 기술 조사를 촉발했습니다. 주요 목표는 프린팅 패스 간의 경화 시간이 과도하여 재료 스트랜드 간의 화학적 및 기계적 결합을 방해했는지 여부를 확인하는 것이었습니다. 이 기사는 분석 및 모델링 과정을 자세히 설명합니다.
GOM Inspect 및 CloudCompare를 사용한 박리 감지 분석 🏗️
첫 번째 단계는 레이저 스캐닝을 통해 붕괴된 형상을 캡처하여 조밀한 포인트 클라우드를 생성하는 것이었습니다. CloudCompare를 사용하여 이 포인트 클라우드를 원본 CAD 모델과 비교하여 표면 편차를 식별했습니다. 층간 분리 영역은 0.8mm에서 1.5mm 사이의 체계적인 간격을 보여 융합 부족을 나타냈습니다. 이후 GOM Inspect에서 단면 분석을 수행하여 인터페이스의 실제 두께를 측정했습니다. 결과는 상부 층이 거의 접착되지 않았으며, 올바른 접합의 2%에 비해 접합부 기공률이 12%임을 보여주었습니다. 이 데이터는 유한 요소 모델의 경계 조건으로 내보내졌습니다.
ABAQUS에서의 피로 모델링: 경화 시간이 중요한 변수 ⏳
ABAQUS에서는 얻은 거칠기 및 간격 데이터를 통합하여 층간 인터페이스의 응집 모델을 구축했습니다. 30분(올바름), 90분(임계), 150분(실패)의 세 가지 경화 시간 시나리오를 시뮬레이션했습니다. 응력-변형률 시뮬레이션은 150분의 경우 최대 접착 응력이 최적 시나리오에 비해 67% 감소했음을 보여주었습니다. 그래프는 소성 변형 없이 인터페이스에서 취성 파괴가 발생했음을 입증합니다. 교훈은 분명합니다. 층간 시간 창을 제어하는 것은 단순한 물류 문제가 아니라 3D 프린팅 구조물의 피로와 내구성을 결정하는 가장 중요한 매개변수입니다.
사이클 하중 하에서 피로를 예측하고 주택 부분 붕괴에서 관찰된 접착 실패를 방지하기 위해 3D 프린팅 콘크리트 층간 인터페이스의 점탄성 거동을 정밀하게 모델링하는 방법
(추신: 재료의 피로는 시뮬레이션 10시간 후의 당신과 같습니다.)