| 논문명 |
레올로지 정수를 활용한 3D Printing 공법 적용이 가능한 모르타르의 적층 성능 평가 / Evaluation of Buildability of Mortar for 3D Printing Applications Using Rheological Parameters |
| 저자명 |
이강혁(Lee, Kang-Hyeok) ; 임영주(Lim, Young-Ju) ; 한동엽(Han, Dong-Yeop) ; 이유정(Lee, Yu-Jeong) |
| 수록사항 |
한국건축시공학회 논문집, Vol.25 No.1 (2025-02) |
| 주제어 |
3차원 프린팅; 모르타르; 레올로지; 적층성; 점탄성계수 ; 3D printing; mortar; rheology; buildability; viscoelastic moduli |
| 요약1 |
본 연구에서는 3D 프린팅 공법 적용이 가능한 모르타르의 적층 성능을 레올로지 특성을 기반으로 평가하고 모르타르의 안정적인 적층이 가능할 때의 레올로지 정수 범위를 분석하고자 하였다. 이에 따라 Flow Curve, Amplitude Sweep, Thixotropy 등 다양한 레올로지 정수를 활용하여 모르타르의 적층성과의 상관관계를 분석하였다. 연구 결과 기존 연구에서 3D 프린팅용 시멘트 계열 재료의 물성 및 성능 평가에 주로 사용하던 Bingham Model 식 기반의 항복응력과 소성점도는 압 출과 적층이 가능하더라도 배합에 따라 매우 유동성이 낮은 경우 측정이 불가능하여 재료의 성능 평가에 한계가 있음을 알 수 있었다. 3D 프린팅용 시멘트 계열 재료의 성능을 레올로지 관점에서 평가하고자 할 때 재료의 점탄성 거동을 평가할 수 있는 Amplitude Sweep Test를 활용하는 것이 가장 적합할 것으로 판단된다. 특히 재료가 점탄성 균형적 상태일 때 가장 우수 한 적층 성능을 확보하는 것을 확인하였다. 본 연구를 통해 3D 프린팅 적용이 가능한 시멘트 계열 재료의 성능 평가에 다양 한 레올로지 정수를 고려하면 정확하고 정량적인 평가가 가능할 것으로 판단된다. |
| 요약2 |
This investigation systematically evaluates the buildability characteristics of cementitious mortars designed for additive manufacturing applications through the establishment of quantitative correlations between rheological parameters and buildability performance metrics. A comprehensive rheological characterization protocol was implemented, encompassing flow curve analyses, oscillatory amplitude sweep measurements, and time-dependent thixotropic behavior assessments to elucidate the material’s complex rheological response. While extant literature has predominantly relied on Bingham model parameters?specifically yield stress and plastic viscosity?for material characterization, this research demonstrates the inherent limitations of these metrics in evaluating low-fluidity mixtures that exhibit satisfactory extrudability and buildability characteristics. The experimental findings reveal the inadequacy of conventional rheological parameters when applied in isolation, particularly in the context of additive manufacturing applications. Notably, oscillatory amplitude sweep measurements emerged as a superior analytical technique for characterizing the viscoelastic behavior of printable mortars, demonstrating that optimal layer-stacking performance correlates with specific viscoelastic regimes characterized by well-defined storage and loss moduli ratios. These empirical observations underscore the imperative for developing a more sophisticated rheological assessment framework that integrates multiple characterization techniques to accurately predict and optimize the performance of 3D-printable cementitious materials in construction-scale additive manufacturing applications. |
