향후 구조 구성에서 3D 인쇄 강의 역할 및 가장 유망한 응용 프로그램

철강의 3D 프린팅은 기하학적 자유, 재료 효율성, 지속 가능성 및 적응성을 통해 전통적인 제조 패러다임을 재정의하는 건축 혁신을 나타냅니다.

1. 기술적 장점 : 재정의 제조

1. 복잡한 형상 및 토폴로지 최적화
   전통적인 강철 제조 (예 : 용접, 주조)는 격자 구조, 생체 모방 형태 또는 통합 냉각 채널과 같은 복잡한 디자인으로 어려움을 겪습니다. 3D 프린팅을 통해 최적화 된 형상을 완벽하게 제작할 수 있습니다. 예를 들어, 암스테르담에있는 MX3D의 3D 인쇄 강철 교량은 용접 지점을 95% 감소시켜 무게를 40% 줄이면서 강도를 향상 시켰습니다. 마찬가지로, 중국 과학 아카데미는 융합 반응기를위한 방사선 내성 강철 성분을 인쇄하여 내부 격자 구조를 통한 열 소산의 30% 개선을 달성했습니다.

2. 재료 효율성 및 비용 절감
   첨가제 제조는 재료 폐기물을 ~ 70% (빼기 방법)에서 <5%로 줄입니다. 유럽 ​​우주국 (ESA)은 국제 우주 정거장의 3D 프린팅 S 자형 강철 부품으로이를 시연하여 운송 비용을 60%줄였습니다. ARUP는 3D 인쇄 강철 구조가 CO2 배출량을 75%, 재료 사용을 40% 줄일 수 있다고 추정합니다.

3. 지속 가능성과 순환 경제
   강철 슬래그와 산업용 폐기물은 이제 3D 프린팅 "잉크"로 용도 변경되었습니다. Yingchuang 기술은 가공 된 강철 슬래그를 사용하여 콘크리트와 비슷한 강도로 벽을 인쇄하여 100% 재활용 성을 달성합니다. Shougang Group 기계 수리를위한 레이저 입은 3D 프린팅을 사용하여 Shougang Group 확장 장비 수명.

2. 핵심 응용 : 극한 환경에서 일상적인 건축까지

1. 공간과 극한 환경
   스테인리스 스틸 성분의 ESA의 미세 그레이피도 3D 프린팅 (지구에서 운반하는 데 ~ $ 20,000/kg)은 우주에서 주문형 수리의 길을 열어줍니다. 미래의 음력 기지는 3D 프린팅을 활용하여 철이 풍부한 음력을 구조 구성 요소로 변환 할 수 있습니다.

2. 복잡한 건축 노드 및 맞춤형 디자인
   CSCEC (China State Construction Engineering Corporation)는 3D 프린팅을 사용하여 고층 빌딩을위한 경량의 고강도 강철 노드를 만들어 무게를 25% 줄이고 하중 용량을 15% 향상시킵니다. 알루미늄 외관을위한 ETH 취리히의 3D 프린트 곰팡이 (예 : "Deep Facade")는 바람 저항을 20% 증가시키는 동시에 무게를 30% 줄였습니다.

3. 인프라 수리 및 강화
   레이저 금속 증착 (LMD)은 빠른 레일 수리를 가능하게하여 수동 방법보다 100 배 빠른 속도를 달성합니다 (예 : Shijiazhuang Tiedao University의 철도 수리 시스템). 교량의 경우 3D 프린팅은 균열을 정밀하게 채우고 비용이 많이 드는 전체 교체를 피합니다.

4. 모듈 식 및 비상 구조
   Baowu Group의 3D 인쇄 모듈 식 철강 주택은 건축 시간을 70%줄여 유틸리티와 클래딩을 통합합니다. 재난 구역에서 모바일 3D 프린터는 24 시간 안에 대피소를 배치하여 산이나 범람원과 같은 지형에 적응할 수 있습니다.

3. 도전과 미래 방향

1. 현재 제한

   • 비용 : 대규모 금속 프린터의 비용은 1m-5m이며, 재료는 80-90%의 비용을 차지했습니다.
   • 속도 : 인쇄 속도 (~ 5 kg/h) 기존의 강철 제조 (~ 50 kg/h) 뒤에서 지연됩니다.
   • 표준 : 통합 설계 코드 및 품질 관리 프레임 워크의 부족은 대규모 채택을 제한합니다.

2. 새로운 혁신

   • AI 구동 인쇄 : MX3D의 센서 장착 브리지는 실시간 데이터를 사용하여 디지털 트윈을 통해 인쇄 매개 변수를 최적화합니다.
   • 하이브리드 재료 : 강철-컨 체크 복합 인쇄는 인장과 압축 강도를 병합 할 수 있습니다.
   • 떼 로봇 공학 : 모바일 프린터 차량은 크기 제약 조건을 극복하여 대규모 메그라스를 인쇄 할 수 있습니다.

3. 정책 및 산업 협업
   정부는 R & D 제휴 (예 : Airbus-Addup 파트너십을위한 Airbus-Addup 파트너십)에 인센티브를 제공하고 폐기물 재활용 (예 : 철강 슬래그)을 표준화하여 원형 경제를 가능하게해야합니다.

3D 프린트 스틸은 실험실에서 실제 프로젝트로 전환하고 있습니다. 단기 (2025–2030) , 우주 인프라, 랜드 마크 건물 및 중요한 수리와 같은 틈새 응용 프로그램을 지배 할 것입니다. 장기 (2030 년 이후) , 비용이 떨어지고 (프린터 당 <$ 500k) "잉크"를 재활용함에 따라 주류 구조에 혁명을 일으켜 산업을 제로 폐기물, 지능적, 순환 관행으로 이끌 수 있습니다. 이해 관계자는 자재 데이터베이스 및 학제 간 인재 (야금, AI 및 디자인 합병)에 투자 하여이 패러다임 전환에서 리더십을 확보해야합니다 .