一種基于3d打印的房屋制造系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供的一種基于3D打印的房屋制造系統(tǒng)，系統(tǒng)包括：充氣模具，具有充氣口及用于開閉所述充氣口的開閉氣裝置，所述充氣模具充氣以形成對應所需打印房屋形狀的模具；機械臂，設置成可相對所述充氣模具作自由活動，所述機械臂設有至少一個噴頭；所述噴頭通過管道連接于有至少一種結構材料噴涂物；所述噴頭用于在充氣模具外或內對所述充氣模具外表面或內表面按預設次序噴涂打印所連通結構材料噴涂物的涂層，以完成房屋架構打印，進而安裝其它必要組件即可完成房屋建造，簡單方便，且可自動化實現(xiàn)，相較于傳統(tǒng)制造方式大大提升工作效率。
【專利說明】—種基于3D打印的房屋制造系統(tǒng)

【技術領域】
[0001]本實用新型涉及3D打印【技術領域】，特別是涉及一種基于3D打印的房屋制造系統(tǒng)。

【背景技術】
[0002]自古以來房屋的建造多采用自然材料進行搭建，或者采用建造磨具，灌注澆注的方法，由于技術的限制，無法在一個封閉的房間內進行施工，施工周期長，效率低下。


【發(fā)明內容】

[0003]鑒于以上所述現(xiàn)有技術的缺點，本實用新型的目的在于提供一種基于3D打印的房屋制造系統(tǒng)，解決上述現(xiàn)有技術中傳統(tǒng)房屋建造方式效率低下的問題。
[0004]為實現(xiàn)上述目標及其他相關目標，本實用新型提供一種基于3D打印的房屋制造系統(tǒng)，包括:充氣模具，具有充氣口及用于開閉所述充氣口的開閉氣裝置，所述充氣模具充氣以形成對應所需打印房屋形狀的空間；機械臂，設置成可相對所述充氣模具作自由活動，所述機械臂設有至少一噴頭；所述噴頭通過管道連通有至少一種結構材料噴涂物；所述機械臂設置的位置包括如下中的一種:(I)所述機械臂設于所述充氣模具外；所述機械臂通過噴頭對所述充氣模具外表面噴涂打印所連通結構材料噴涂物的涂層，以完成房屋架構打印；(2)所述機械臂設于所述充氣模具內；所述機械臂通過噴頭對充氣模具內表面噴涂打印所連通結構材料噴涂物的涂層，以完成房屋架構打??；(3)所述機械臂有至少兩個，分別設于所述充氣模具外及內，所述充氣模具外的機械臂的噴頭用于對所述充氣模具外表面噴涂打印所連通結構材料噴涂物的涂層，而所述充氣模具內的機械臂的噴頭用于對充氣模具內表面噴涂打印所連通結構材料噴涂物的涂層，以形成房屋架構。
[0005]可選的，所述打印的房屋架構包括:建筑結構構件及建筑裝飾構件；所述建筑結構構件打印成實心結構體或空心結構體，其中，所述空心結構體是指在結構體內部設置井格梁支撐的構造；所述建筑裝飾構件是打印成實心結構體。
[0006]可選的，所述建筑結構構件包括柱、梁、樓地面、屋面、墻體及基礎；所述建筑裝飾構件包括門框、窗框、雨篷、臺階、天花線及踢腳線。
[0007]可選的，所述建筑結構構件打印時在結構體內預留管線和設備空間以及相應的接□。
[0008]可選的，所述機械臂為遙控機械臂；所述機械臂還設有切割打磨部件，用于對所述打印的房屋架構中的多余部分進行切割及打磨。
[0009]可選的，所述打印的房屋架構通過后期加工以形成房屋成品，所述后期加工包括:設置門、窗、管線、及設備。
[0010]可選的，所述基于3D打印的房屋制造系統(tǒng)，還包括:設于所述噴頭連接管道的切換裝置；所述結構材料噴涂物有多種，所述切換裝置用以于切換連通噴頭的結構材料噴涂物以進行噴涂作業(yè)。
[0011]可選的，所述開閉氣裝置包括:水氣密封拉鏈和/或氣塞。
[0012]可選的，所述結構材料噴涂物包括:塑料、橡膠、PLA、ABS、樹脂、復合石膏、陶瓷、聚氨酯、及玻纖水泥中的一種或多種。
[0013]可選的，所述基于3D打印的房屋制造系統(tǒng)，還包括3D掃描儀，用于對充氣后的充氣模具進行3D掃描成模板文件，并根據(jù)所述模板文件生成打印設計文檔以供進行所述打印。
[0014]為實現(xiàn)上述目標及其他相關目標，本實用新型提供應用于所述的房屋制造系統(tǒng)的基于3D打印的房屋制造方法，所述方法包括如中的下一種:(I)當所述機械臂設于所述充氣模具外時，相對所述充氣模具移動所述機械臂，并通過所述噴頭對所述充氣模具外表面噴涂打印所連通結構材料噴涂物的涂層，以完成房屋架構打??；通過對所述打印的房屋架構后期加工以形成房屋成品，所述后期加工包括:充氣模具的剝離；門、窗、管線、及設備的設置；(2)當所述機械臂設于所述充氣模具內時，在所述充氣模具內移動所述機械臂，并通過所述噴頭對所述充氣模具內表面噴涂打印所連通結構材料噴涂物的涂層，以完成房屋架構打印；通過對所述打印的房屋架構后期加工以形成房屋成品，所述后期加工包括:充氣模具的剝離；門、窗、管線、及設備的設置；(3)所述機械臂有至少兩個，分別設于所述充氣模具外及內，通過所述充氣模具外的機械臂的噴頭對所述充氣模具外表面噴涂打印所連通結構材料噴涂物的涂層，并通過所述充氣模具內的機械臂的噴頭用于對充氣模具內表面噴涂打印所連通結構材料噴涂物的涂層，以完成房屋架構打印；通過對所述打印的房屋架構后期加工以形成房屋成品，所述后期加工包括:門、窗、管線、及設備的設置。
[0015]如上所述，本實用新型提供的一種基于3D打印的房屋制造系統(tǒng)，系統(tǒng)包括:充氣模具，具有充氣口及用于開閉所述充氣口的開閉氣裝置，所述充氣模具充氣以形成對應所需打印房屋形狀的模具；機械臂，設置成可相對所述充氣模具作自由活動，所述機械臂設有至少一個噴頭；所述噴頭通過管道連接于有至少一種結構材料噴涂物；所述噴頭用于在充氣模具外或內對所述充氣模具外表面或內表面按預設次序噴涂打印所連通結構材料噴涂物的涂層，以完成房屋架構打印，進而安裝其他必要組件即可完成房屋建造，簡單方便，且可自動化實現(xiàn)，相較于傳統(tǒng)制造方式大大提升工作效率。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1a至Ic顯示為本實用新型一實施例中充氣模具應用的立體結構示意圖。
[0017]圖1d顯不為本發(fā)明一實施例中對充氣模具3D掃描的原理不意圖。
[0018]圖2a至圖2c顯示為本實用新型一實施例中基于3D打印的房屋制造系統(tǒng)打印房屋架構的應用示意圖。
[0019]圖3a至圖3c顯不為本實用新型另一實施例中基于3D打印的房屋制造系統(tǒng)打印房屋架構的應用示意圖。
[0020]圖4a至圖4c顯示為本實用新型又一實施例中基于3D打印的房屋制造系統(tǒng)打印房屋架構的應用示意圖。
[0021]圖5顯示為圖2a至2c實施例中對所打印房屋架構房屋成品的后期加工應用示意圖。
[0022]圖6顯示為本實用新型一實施例中房屋成品的結構示意圖。

【具體實施方式】
[0023]以下通過特定的具體實例說明本實用新型的實施方式，本領域技術人員可由本說明書所揭露的內容輕易地了解本實用新型的其他優(yōu)點與功效。本實用新型還可以通過另外不同的【具體實施方式】加以實施或應用，本說明書中的各項細節(jié)也可以基于不同觀點與應用，在沒有背離本實用新型的精神下進行各種修飾或改變。需說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。
[0024]本實用新型所提供的一種基于3D打印的房屋制造系統(tǒng)，其改進特點之一是利用充氣模具來作為房屋建造的模具，充氣模具簡稱氣模，可通過現(xiàn)有的如PVC材料、硅膠、纖維及其他承壓能力較強等材料制成，其可由多塊不同裁片拼接而成，以在充氣后形成預先需求的形狀，如圖1a所示，在沒有充氣之前，所述充氣模具I是處于扁平的狀態(tài)，易于收納及運輸；如圖1b所示，可對其進行充氣以形成對應所需打印房屋形狀的空間，需說明的是，所述充氣模具I具有充氣口 11，如圖中箭頭所示對所述充氣口 11進行充氣，則所述充氣模具I即會進行擴大；當所述充氣模具I達到所需形狀時，通過設于所述充氣口 11的用于開閉所述充氣口的開閉氣裝置12來密封以保持如圖1c所示狀態(tài)，所述開閉氣裝置12包括:氣塞和/或水氣密封拉鏈等，可參考現(xiàn)有技術加以實現(xiàn)；在本實用新型的實施例中，所述氣塞和水氣密封拉鏈可以同時使用，在本實用新型的后續(xù)實施例中，所述水氣密封拉鏈可以不僅僅起到開閉氣的作用，這將在后文進行詳細說明。
[0025]需說明的是，優(yōu)選的，所述基于3D打印的房屋制造系統(tǒng)，還包括3D掃描儀，用于對充氣后的充氣模具進行3D掃描成模板文件例如CAD格式，在實際設計中，可根據(jù)所述模板文件進行內容增加等(例如打印各個結構材料噴涂物層的厚度順序及其他工序等)修改來生成打印設計文檔以供進行所述打印，在打印之前先進行3D掃描的另一好處在于可以有設計文檔存儲便于后續(xù)修改，3D掃描的示意圖如圖1d所示。
[0026]本實用新型的基于3D打印的房屋制造系統(tǒng)的又一改進點在于利用了機器人技術，通過機械臂在所述充氣模具進行操作噴涂打印建筑材料，所述機械臂設置成可相對所述充氣模具作自由活動，也即是說機械臂可在XYZ的空間坐標系內自由活動，并且所述機械臂上設有噴頭，所述噴頭通過管道連通有至少一種結構材料噴涂物；所述結構材料噴涂物包括結構材料、裝飾材料以及專用材料，其中，所述結構材料噴涂物包括:工程塑料、高強水泥、混凝土 ；裝飾材料包括:各類涂料、油漆、鍍層；專用材料包括:橡膠、PLA、ABS、樹脂、復合石膏、陶瓷、聚氨酯、氣凝膠，其中，較佳的是采用快速凝固的處理技術或組合物加以配合，從而保證能快速建造，由于快速凝固技術屬于現(xiàn)有，例如快干水泥等，因此不再作贅述；所述多種結構材料噴涂物可以液態(tài)或氣態(tài)形式存放于容器內的不同腔室，以供噴涂。
[0027]另外，較佳的，所述機械臂可采用無線遙控技術，利用現(xiàn)有WiF1、2G/3G/4G移動通信網(wǎng)絡均可加以實現(xiàn)。
[0028]以下即以多個實施例及圖示來說明本實用新型的基于3D打印的房屋制造系統(tǒng)的應用:
[0029]如圖2a至2c所示，在一實施例中，所述機械臂2可為至少一個，設于所述充氣模具I外；所述機械臂2通過噴頭21如圖示箭頭示意方式來回移動對所述充氣模具I外表面噴涂打印容器3內所存放的一或多種結構材料噴涂物的涂層，以完成房屋架構打??；所述機械臂2可有底座(未圖示)，所述底座是可移動(例如軌道方式、滾輪方式滑動等)的，可繞所述充氣模具移動，并且通過控制所述機械臂進行伸縮、旋轉、平移等動作以對所述充氣模具I外表面各個位置進行噴涂，請參閱圖2a至圖2c的變化，打印完一層之后，所述噴頭21的管道22可切換連通其他結構材料噴涂物繼續(xù)噴涂，其中，優(yōu)選的，是利用如電控閥門之類的接入所述管道22的切換裝置(未圖示)加以實現(xiàn)，后續(xù)實施例中亦可采用相同的切換裝置進行噴涂物切換。
[0030]如圖3a至3c所示，在另一實施例中，與上一實施例主要差別在于，所述機械臂4可為至少一個，設于所述充氣模具5內；所述機械臂4通過噴頭41對充氣模具5內表面噴涂打印容器6內所存放的各所述有至少一種結構材料噴涂物的涂層，以完成房屋架構打印。
[0031]如圖4a至4c所示，在又一實施例中，機械臂有至少兩個，分別設于所述充氣模具8外及內，所述充氣模具8外的第一機械臂7的噴頭71用于對所述充氣模具8外表面噴涂打印容器9內所存放的一或多種結構材料噴涂物的涂層，而所述充氣模具8內的第二機械臂10的噴頭101用于對充氣模具8內表面噴涂打印所連通的結構材料噴涂物(未圖示，例如可存于第二機械臂10內的容器中)的涂層，以形成房屋架構；在本實施例中，雖然所述第二機械臂10僅需打印一層涂層，但是在其他實施例中，亦可如第一機械臂7先后連通多種結構材料噴涂物而打印多層涂層；當然，由于重力的作用，優(yōu)選的，在充氣模具8內可盡量打印較輕較薄或數(shù)量較少的涂層，而在充氣模具8外則可打印較重或數(shù)量較多的涂層。
[0032]需說明的是，在圖2a至2c及圖3a至3c的實施例中，當完成房屋架構打印之后，優(yōu)選的，可將所述開閉氣裝置(12及52)設成通氣狀態(tài)，將所述充氣模具(I及5)內的氣體放掉，而充氣模具(I及5)會變癟，從而可剝離，進而進行后期加工；而在圖4a至4c的實施例中，僅需完成通過所述開閉氣裝置82的放氣即可，所述充氣模具8可留在房屋架構內。
[0033]需說明的是，上述圖3a至3c及圖4a至4c的實施例中，將所述機械臂(4及10)置于充氣模具(5及8)內有多種方法,例如,在所述充氣模具(5及8)未充氣時,利用拉開充氣模具(5及8)上的拉鏈產(chǎn)生進口，從所述進口處將所述機械臂(4及10)移入至充氣模具(5及8)內即可。
[0034]可選的，在上述實施例中，所述打印的房屋架構包括:建筑結構構件及建筑裝飾構件；所述建筑結構構件優(yōu)選可打印成空心結構體，其中，所述空心結構體包括在結構體內部設置井格梁支撐的構造；所述建筑裝飾構件是打印成實心結構體；其中，所述建筑結構構件包括柱、梁、樓地面、屋面、墻體及基礎，但并非限定于此；所述建筑裝飾構件包括門框、窗框、雨篷、臺階、天花線及踢腳線，但并非限定于此。
[0035]在圖4a至4c的實施例中，優(yōu)選的，所述建筑結構構件打印成預留管道和設備空間以及相應的接口 20的結構形式，用以布線或者從外向內放置物品便于內部施工，當然，上述圖2a至2c及圖3a至3c的實施例中亦可采用類似的設計，并非以此為限。
[0036]可選的，所述打印的房屋架構通過后期加工以形成房屋成品，所述后期加工包括:設置門、窗、管線、及設備；所述后期加工需要打磨和切割，所述機械臂還設有切割打磨部件，用于對所述打印的房屋架構中的多余部分進行切割及打磨；如圖5所示，舉例來說，當要設置例如門的時候，所述機械臂2將噴頭更換為切割頭，在所述打印完成的房屋架構上切割出對應所需安裝的門形狀的缺口，即可進行安裝，其余窗或管道等亦可參考實現(xiàn)，需說明的是，在圖3a至3c及圖4a至4c的實施例中，當切割開例如門或窗的缺口后，即可將其內部的機械臂(4及10)取出；當然，所述后期加工還可包括其他工序，例如上涂料等等，在完成所有的后期加工后，請參閱圖6,例不完工后的房屋成品。
[0037]在上述實施例中，噴涂打印有至少一種結構材料噴涂物的順序及后期加工的工序均可通過軟件程序設定，從而控制所述機械臂自動完成，因此需說明的是，根據(jù)預設設計進行3D打印、3D掃描技術或機械臂的控制本身為現(xiàn)有技術，然，本申請是利用此類現(xiàn)有與軟件相關的技術于房屋建造，并結合具體房屋建造環(huán)境進行了改進。
[0038]綜上所述，本實用新型提供的一種基于3D打印的房屋制造系統(tǒng)，系統(tǒng)包括:充氣模具，具有充氣口及用于開閉所述充氣口的開閉氣裝置，所述充氣模具充氣以形成對應所需打印房屋形狀的模具；機械臂，設置成可相對所述充氣模具作自由活動，所述機械臂設有至少一個噴頭；所述噴頭通過管道連接于有至少一種結構材料噴涂物；所述噴頭用于在充氣模具外或內對所述充氣模具外表面或內表面按預設次序噴涂打印所連通結構材料噴涂物的涂層，以完成房屋架構打印，進而安裝其他必要組件即可完成房屋建造，簡單方便，且可自動化實現(xiàn)，相較于傳統(tǒng)制造方式大大提升工作效率。
[0039]上述實施例僅例示性說明本實用新型的原理及其功效，而非用于限制本實用新型。任何熟悉此技術的人士皆可在不違背本實用新型的精神及范疇下，對上述實施例進行修飾或改變。因此，舉凡所屬【技術領域】中具有通常知識者在未脫離本實用新型所揭示的精神與技術思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應由本實用新型的權利要求所涵蓋。
【權利要求】
1.一種基于3D打印的房屋制造系統(tǒng)，其特征在于，包括: 充氣模具，具有充氣口及用于開閉所述充氣口的開閉氣裝置，所述充氣模具充氣以形成對應所需打印房屋形狀的空間； 至少一機械臂，設置成可相對所述充氣模具作自由活動，所述機械臂設有至少一噴頭；所述噴頭通過管道連通有至少一種結構材料噴涂物； 所述機械臂設置的位置包括如下中的一種: (1)所述機械臂設于所述充氣模具外；所述噴頭用于對所述充氣模具外表面噴涂打印所連通結構材料噴涂物的涂層，以形成房屋架構； (2)所述機械臂設于所述充氣模具內；所述噴頭用于對充氣模具內表面噴涂打印所連通結構材料噴涂物的涂層，以形成房屋架構； (3)所述機械臂有至少兩個，分別設于所述充氣模具外及內，所述充氣模具外的機械臂的噴頭用于對所述充氣模具外表面噴涂打印所連通結構材料噴涂物的涂層，而所述充氣模具內的機械臂的噴頭用于對充氣模具內表面噴涂打印所連通結構材料噴涂物的涂層，以形成房屋架構。
2.根據(jù)權利要求1所述的基于3D打印的房屋制造系統(tǒng)，其特征在于，所述打印的房屋架構包括:建筑結構構件及建筑裝飾構件；所述建筑結構構件打印成實心結構體或空心結構體，其中，所述空心結構體包括在結構體內部設置井格梁支撐的構造；所述建筑裝飾構件是打印成實心結構體。
3.根據(jù)權利要求2所述的基于3D打印的房屋制造系統(tǒng)，其特征在于，所述建筑結構構件包括柱、梁、樓地面、屋面、墻體及基礎；所述建筑裝飾構件包括門框、窗框、雨篷、臺階、天花線及踢腳線。
4.根據(jù)權利要求2所述的基于3D打印的房屋制造系統(tǒng)，其特征在于，所述建筑結構構件打印時在結構體內預留管線和設備空間以及相應的接口。
5.根據(jù)權利要求1所述的基于3D打印的房屋制造系統(tǒng)，其特征在于，所述機械臂為遙控機械臂；所述機械臂還設有切割打磨部件，用于對所述打印的房屋架構進行切割及打磨。
6.根據(jù)權利要求1所述的基于3D打印的房屋制造系統(tǒng)，其特征在于，所述打印的房屋架構通過后期加工以形成房屋成品，所述后期加工包括:充氣模具的剝離；門、窗、管線、及設備的設置。
7.根據(jù)權利要求1所述的基于3D打印的房屋制造系統(tǒng)，其特征在于，還包括:設于所述噴頭連接管道的切換裝置；所述結構材料噴涂物有多種，包括結構材料、裝飾材料以及專用材料，所述切換裝置用以于切換連通噴頭的結構材料噴涂物以進行噴涂作業(yè)。
8.根據(jù)權利要求7所述的基于3D打印的房屋制造系統(tǒng)，其特征在于，所述結構材料噴涂物包括:工程塑料、高強水泥、混凝土 ；裝飾材料包括:各類涂料、油漆、鍍層；專用材料包括:橡膠、PLA、ABS、樹脂、復合石膏、陶瓷、聚氨酯、氣凝膠。
9.根據(jù)權利要求1所述的基于3D打印的房屋制造系統(tǒng)，其特征在于，所述開閉氣裝置包括:水氣密封拉鏈和/或氣塞。
10.根據(jù)權利要求1所述的基于3D打印的房屋制造系統(tǒng)，其特征在于，還包括3D掃描儀，用于對充氣后的充氣模具進行3D掃描成模板文件，并根據(jù)所述模板文件生成打印設計文檔以供進行所述打印。
【文檔編號】E04G21/00GK204186075SQ201420513086
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2014年9月5日 優(yōu)先權日:2014年9月5日
【發(fā)明者】蘇運升, 丁宇新, 宋嘉 申請人:蘇運升