本發(fā)明涉及建筑空心墻體的制造裝置和制造方法，特別是一種空心墻體的模板在內式模內擠出3D打印裝置和打印方法。

背景技術：
現(xiàn)有技術中的空心墻體3D打印方式通常是將空心墻體的厚度方向的構造分割成若干部分分別進行打印，如圖6所示，該空心墻體厚度方向的構造由兩側的墻面和中間的波形墻筋組成，打印時，使用可持續(xù)擠出漿料的打印槍做為打印頭，先打印波形墻筋，帶波形墻筋打印到一定長度和高度后，再分別打印兩側的墻面，這樣，既費時又存在墻面與波形墻筋之間的粘結以及粘結強度的問題。

技術實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術中的不足之處，而提供一種打印速度快、生產效率高、墻體強度較好的空心墻體的模板在內式模內擠出3D打印裝置和打印方法。本發(fā)明的目的是通過以下途徑來實現(xiàn)的。空心墻體的3D打印裝置，包括可以到達待建設墻體所在空間任意處的打印頭、控制打印頭動作的控制裝置以及為打印頭輸送漿料的給料系統(tǒng)，其組成要點在于：打印頭包括一種擠出模和一種掩模，擠出模內腔與給料系統(tǒng)連通，擠出模模壁上貫穿設置有一種擠出模腔，此模腔的構造形式以空心墻體的橫斷面構造的一單元為藍本進行構建，空心墻體橫斷面構造具有墻厚方向和墻長延伸方向，或者取一定長墻長延伸方向的全部墻厚方向上的構造為一單元，或者取一定長墻長延伸方向的部分墻厚方向上的構造為單元，此部分墻厚方向上的構造或者包括兩側墻面以及全部墻筋或者包括一側墻面以及部分墻筋，此一定長墻長延伸方向為單元的寬度方向，此全部墻厚方向或部分墻厚方向為單元的長度方向，此模腔構造與此單元構造全等，控制裝置控制擠出模和掩模完成四個運動，一是擠出模與掩模相對間作往復運動，往復運動行程為與此一定長墻長延伸方向相等的模腔寬度，二是同時還控制擠出模和掩模共同作沿墻長延伸方向的同步移動，三是間歇的抬高擠出模和掩模并也可下降的移動，四是需要時沿墻后方向的移動，掩模覆蓋在擠出模外并與擠出模形成動密封，掩模上貫穿設置有一種掩腔，此掩腔呈一種狹長條形，其長度大于或等于與單元長度相等的模腔長度，并同時掩腔以可暴露模腔全長的方式與模腔對應設置，給料系統(tǒng)輸送的漿料經由擠出模腔以及掩腔擠出至空心墻體上。這樣，打印頭上的漿料擠出口是動態(tài)變化的，擠出口形狀決定于擠出模腔與掩腔套疊后的貫穿部分，此貫穿部分隨著掩模與擠出模之間的往復運動而不斷變化。而同步進行的沿墻長延伸方向的共同移動，使得這種不斷變化的貫穿部分得以履印在墻長延伸方向。這種履印首先是獲得一個與擠出模腔全等的單元履印，此時往復運動完成一個往的運動，其次接續(xù)的是一個與該單元履印構造完全對稱的對稱單元履印，此時完成的是往復運動中的復的運動，這樣隨著往復運動和墻長延伸方向移動的同步進行，就在墻長延伸方向獲得一個單元履印、對稱單元履印、單元履印不斷重復接續(xù)的空心墻履印，當漿料從擠出口不斷擠出，此履印就是空心墻體的一層。當完成一個設計的墻長時，抬高擠出模和掩模，在下一層空心墻體上繼續(xù)以前述的履印式打印空心墻體，就可獲得一個3D構造的空心墻體。如果單元構造的長度方向是全部墻厚方向的構造，則此時一個包括兩側墻面、中間墻筋的完整的空心墻體已經完成；如果單元構造的長度方向是部分墻厚方向的構造，則此時僅完成一個包括一側墻面以及部分墻筋的部分空心墻體，此時還需沿墻后方向移動已完成另一部分空心墻體的履印式3D打印。顯然，本發(fā)明還產生了另一個出乎意料的效果，即：在打印復雜的橫斷面構造時，無需打印頭作對應復雜的軌跡運動，而始終只需作移動以及與此移動同步的往復運動，故打印方式簡單、機構簡單且不易順壞?？招膲w的3D打印方法，其要點在于，包括如下步驟：1、提供一種可以到達待建設墻體所在空間任意處的打印頭、控制打印頭動作的控制裝置以及為打印頭輸送漿料的給料系統(tǒng)，打印頭包括一種擠出模和一種掩模，擠出模內腔與給料系統(tǒng)連通，擠出模模壁上貫穿設置有一種擠出模腔，此模腔的構造形式以空心墻體的橫斷面構造的一單元為藍本進行構建，空心墻體橫斷面構造具有墻厚方向和墻長延伸方向，或者取一定長墻長延伸方向的全部墻厚方向上的構造為一單元，或者取一定長墻長延伸方向的部分墻厚方向上的構造為單元，此部分墻厚方向上的構造或者包括兩側墻面以及全部墻筋或者包括一側墻面以及部分墻筋，此一定長墻長延伸方向為單元的寬度方向，此全部墻厚方向或部分墻厚方向為單元的長度方向，此模腔構造與此單元構造全等，掩模覆蓋在擠出模外并與擠出模形成動密封，掩模上貫穿設置有一種掩腔，此掩腔呈一種狹長條形，其長度大于或等于與單元長度相等的模腔長度，并同時掩腔以可暴露模腔全長的方式與模腔對應設置，2、控制裝置控制擠出模和掩模同步完成如下兩個運動，一是擠出模與掩模相對間作往復運動，往復運動行程為與此一定長墻長延伸方向相等的模腔寬度，二是同時還控制擠出模和掩模共同作沿墻長延伸方向的同步移動，并同時給料系統(tǒng)輸送的漿料經由擠出模腔以及掩腔擠出至空心墻體上，獲得一層履印的空心墻體，此履印由沿墻長延伸方向不斷重復接續(xù)的單元履印、對稱單元履印、單元履印而組成，3、步進抬高擠出模和掩模，在下一層空心墻體上繼續(xù)以前述的履印式打印，重復抬高并逐層履印，獲得一個3D構造的空心墻體。本發(fā)明的目的還可以通過以下途徑來實現(xiàn)。擠出模上沿往復運動方向分區(qū)域設置不同構造的模腔，該等模腔分別以空心墻橫斷面墻長方向不同的橫斷面構造的一單元為藍本進行構建，各區(qū)域間的模腔不連通。這樣，只要移動不同的擠出模腔與掩模的掩腔對應，就可履印出不同的橫斷面構造，從而屢印出整堵空心墻。上述各區(qū)域模腔依空心墻橫斷面構造為藍本相互間對齊。這樣可以確保在移動模腔時，僅需進行往復運動方向的移動，而無需進行單元長度方向的移動。擠出模是一種空心圓柱體，擠出模腔設置在柱面上，掩模或是一種對應疊置在該圓柱面上的弧殼體，或是一種同軸套置在該圓柱面上的又一種空心圓柱體，掩腔或者位于該弧殼體的圓弧面上或者位于該又一種空心圓柱體的圓柱面上。這個時候，擠出模與掩模間的往復運動是一種往復轉動。擠出模是一種空心柱體，擠出模腔所在柱面是一種平面，掩模是一種對應疊置在該平面上的平板，掩腔貫穿設置在該平板上。此時，擠出模與掩模間的往復運動是一種往復移動。所述打印頭以及連接給料系統(tǒng)和擠出模內腔的供料管均安裝在一種機械手上，此機械手包括一支架，掩模通過掩模支座與支架連接，擠出模兩端支撐在支架上，控制裝置中用于驅動擠出模相對掩模往復運動的第一驅動裝置安裝在支架上。進一步的，當擠出模與掩模間的往復運動是一種往復轉動時，上述構造進一步具體為：擠出模兩端轉動支撐在對應的軸承座上，供料管同軸插接入擠出模的空心圓柱體一端面，第一驅動裝置是由一種減速電機和帶式傳動機構組成。減速電機或是步進電機或是伺服電機。驅動擠出模和掩模共同作沿墻長延伸方向移動并與往復運動同步的的第二驅動裝置、驅動間歇的抬高擠出模和掩模并也可下降移動的第三驅動裝置、需要時驅動沿墻厚方向移動的第四驅動裝置均安裝在機械手外，但與機械手傳動連接。控制裝置包括一種傳感器，傳感器向控制裝置反饋打印頭的位置信息，控制裝置將所讀取的擠出頭的位置信息與設定的基礎信息進行比較，根據(jù)比較結果發(fā)出相應控制信號，控制驅動打印頭按設定進行履印式打印。本發(fā)明的打印方法還可以進一步具體為：如果單元構造的長度方向是部分墻厚方向的構造，在上述第3步驟完成后，還需沿墻厚方向移動以完成另一部分空心墻體的履印式3D打印?；蛘吡硪徊糠挚招膲w的模腔是對其設置在擠出模上沿往復運動方向的另一區(qū)域時，則移動該另一部分空心墻體的擠出模腔至與掩模的掩腔對應，就可履印出與此前的部分空心墻體貼合的該另一部分空心墻體，從而屢印出整堵空心墻。當整堵墻是一種包括空心墻的復雜構造體，此時在整堵墻的橫斷面構造上表現(xiàn)為：沿墻長方向次第接續(xù)有不同的橫斷面構造。這樣，在使用前述的履印方式時，可以按此構造次序分別履印出不同橫斷面構造的墻體并接續(xù)成一堵墻，但最佳方案是：1、依一堵墻橫斷面沿墻長方向所接續(xù)的不同構造次第設置對應的模腔，并依此次序首先將與最外側橫斷面構造對應的模腔轉動至與掩模的掩腔相對應，2、控制裝置控制機械手同步完成如下兩個運動，一是擠出模與掩模相對間作往復運動，往復運動行程為模腔寬度，二是同時還控制機械手作沿墻長延伸方向的同步移動，并同時給料系統(tǒng)輸送的漿料經由擠出模腔以及掩腔1擠出至墻體上，獲得一層履印的墻體，此履印由沿墻長延伸方向不斷重復接續(xù)的單元履印、對稱單元履印、單元履印而組成，3、控制裝置控制擠出模相對掩模作如下轉動，依一堵墻橫斷面沿墻長方向所接續(xù)的不同構造，將與剛履印的構造接續(xù)的另一構造所對應的模腔轉動至與掩模的掩腔相對應，4、重復第2步驟以及第3步驟，直至獲得一層該整堵墻體完整的橫斷面履印5、步進抬高機械手，在下一層墻體上繼續(xù)以前述的履印式打印，重復抬高并逐層履印，獲得一個3D構造的墻體，此墻體包括有空心墻體。本發(fā)明相比現(xiàn)有技術具有如下優(yōu)點：由于在打印復雜的橫斷面構造時，無需打印頭作對應復雜的軌跡運動，而始終只需作移動以及與此移動同步的往復運動，故打印方式簡單、機構簡單且不易順壞。同時打印速度快、生產效率高、墻體強度較好。附圖說明圖1為本發(fā)明最佳實施例所述空心墻體的3D打印裝置中的機械手結構示意主視圖；圖2為圖1的右視圖；圖3為本發(fā)明最佳實施例所述空心墻體的3D打印裝置中的擠出模模腔面結構示意圖；圖4是本發(fā)明最佳實施例所述空心墻體的3D打印裝置中的掩模模腔面結構示意圖；圖5為本發(fā)明最佳實施例所述空心墻體的3D打印裝置中打印出的空心墻體橫斷面構造示意圖；圖6是一種空心墻體橫斷面構造示意圖。標號說明：1.機械手2.供料管支座3.供料管4.前蓋軸承支座5.掩模6.擠出模7.掩膜支座8.密封結構9.后蓋軸承支座10.帶式傳動機構11.減速電機12.擠出模腔13.墻面模腔14.墻筋模腔15.掩腔16.墻面17.墻筋18.單元履印19.對稱單元履印20.側墻面21.側墻面模腔22.空心墻下面結合附圖對本發(fā)明進行更詳盡的描述。具體實施方式最佳實施例：如圖1和圖2所示，空心墻體的3D打印裝置，包括可以到達待建設墻體所在空間任意處的打印頭、控制打印頭動作的控制裝置以及為打印頭輸送漿料的給料系統(tǒng)。打印頭包括一種擠出模6和一種掩模5，擠出模6是一種空心圓柱體，圓柱壁上貫穿設置有一種擠出模腔12，擠出模6兩端轉動支撐在對應的軸承座上，供料管3同軸插接入擠出模6的空心圓柱體一端面，從而使擠出模6內腔與給料系統(tǒng)連通。掩模5是一種同軸套置在該擠出模6圓柱面上的又一種空心圓柱體，掩腔15位于該又一種空心圓柱體的圓柱面上。掩模5與擠出模6套疊的兩端設置有密封機構8從而形成動密封。所述打印頭以及連接給料系統(tǒng)和擠出模6內腔的供料管3均安裝在一種機械手1上，此機械手1包括一支架，擠出模6前后蓋對應支撐在前蓋軸承支座4和后蓋軸承支座9上，該前后蓋軸承制作4、9均安裝在支架上。掩模5也通過掩模支座7安裝在支架上。支架上伸出一供料管支座2用于固定供料管3?？刂蒲b置中用于驅動擠出模相對掩模往復轉動的第一驅動裝置安裝在支架上，第一驅動裝置是由一種減速電機11和帶式傳動機構10組成，減速電機或是步進電機或是伺服電機。第二驅動裝置、第三驅動裝置以及第四驅動裝置均安裝在機械手外，但與機械手傳動連接。第二驅動裝置驅動機械手1作沿墻長延伸方向移動并與上述往復轉動同步；第三驅動裝置用于驅動間歇的抬高機械手并也可下降移動機械手，當機械手完成一層的履印式打印時，步進抬高機械手以完成再一層的履印式打?。坏谒尿寗友b置用于需要時驅動機械手沿墻厚方向移動?？刂蒲b置還包括一種傳感器，傳感器向控制裝置反饋打印頭的位置信息，控制裝置將所讀取的擠出頭的位置信息與設定的基礎信息進行比較，根據(jù)比較結果發(fā)出相應控制信號，控制驅動打印頭按設定進行履印式打印。參照圖5，這是包括有空心墻的一堵墻的橫斷面構造，沿墻長方向有三種不同的橫斷面構造，分別是側墻面20、墻面16、側墻面20以及同時具有墻面墻筋的空心墻體22。參照圖3，擠出模模腔也對應分成三種，其中：側墻面模腔21對應的是側墻面20，單一的墻面模腔13對應的是墻面16，同時包含有墻面模腔13和墻筋模腔14的空心墻模腔對應的是空心墻體22。空心墻體22擠出模模腔（即空心墻模腔）的構造形式以空心墻體的橫斷面構造的一單元18為藍本進行構建，空心墻體橫斷面構造具有墻厚方向和墻長延伸方向，取一定長墻長延伸方向的全部墻厚方向上的構造為一單元，此部分墻厚方向上的構造或者包括兩側墻面以及全部墻筋，此一定長墻長延伸方向為單元18的寬度方向，此全部墻厚方向為單元18的長度方向，此空心墻模腔構造與此單元18構造全等。側墻面模腔21也是以側墻面20橫斷面構造的一單元為藍本進行構建，這樣建成的模腔形狀為一種狹長條形。同理，單一的墻面模腔13由于僅對應兩側墻面，這樣以相同方式構建的模腔即為圖中所示的兩個隔空相望的小方點。上述各模腔沿往復運動方向分區(qū)域設置，該等模腔分別以空心墻橫斷面墻長方向不同的橫斷面構造的一單元為藍本進行構建，各區(qū)域間的模腔不連通。上述各區(qū)域模腔依空心墻橫斷面構造為藍本相互間對齊。參照圖4，掩模5上貫穿設置有一種掩腔15，此掩腔15呈一種狹長條形，其長度大于或等于與單元18長度相等的模腔長度，并同時掩腔15以可暴露擠出模模腔全長的方式與擠出模模腔對應設置，給料系統(tǒng)輸送的漿料經由擠出模模腔以及掩腔15擠出至墻體以及空心墻體22上。參照圖5，這樣，打印頭上的漿料擠出口是動態(tài)變化的，擠出口形狀決定于擠出模腔與掩腔套疊后的貫穿部分，此貫穿部分隨著掩模與擠出模之間的往復運動而不斷變化。而同步進行的沿墻長延伸方向的共同移動，使得這種不斷變化的貫穿部分得以履印在墻長延伸方向。以同時包含有墻面模腔13和墻筋模腔14的空心墻模腔對應的是空心墻體22為例，以這種履印首先是獲得一個與擠出模腔全等的單元履印18，此時往復運動完成一個往的運動，其次接續(xù)的是一個與該單元履印18構造完全對稱的對稱單元履印19，此時完成的是往復運動中的復的運動，這樣隨著往復運動和墻長延伸方向移動的同步進行，就在墻長延伸方向獲得一個單元履印18、對稱單元履印19、單元履印18不斷重復接續(xù)的空心墻履印，當漿料從擠出口不斷擠出，此履印就是空心墻體的一層。當完成一個設計的墻長時，抬高擠出模和掩模（即抬高機械手），在下一層空心墻體上繼續(xù)以前述的履印式打印空心墻體，就可獲得一個3D構造的空心墻體。如果單元構造的長度方向是全部墻厚方向的構造，則此時一個包括兩側墻面、中間墻筋的完整的空心墻體已經完成。參照圖3和圖5，當需要首先打印側墻面20時，就先將與該側墻面20對應的側墻面模腔21旋轉至與掩腔15對應，讓掩腔15圍繞此側墻面模腔21往復轉動以及沿墻長方向移動完成該側墻面20墻長方向的長度，就可獲得一層該側墻面完整的橫斷面履??；此時，再將與墻面16對應的單一的墻面模腔13轉動至與掩腔15對應，讓掩腔15圍繞此單一的墻面模腔13往復轉動以及沿墻長方向移動完成該墻面16墻長方向的長度，就可獲得一層該墻面完整的橫斷面履??；此時，再將與空心墻體22對應的空心墻模腔1轉動至與掩腔15對應，讓掩腔15圍繞此空心墻模腔往復轉動以及沿墻長方向移動完成該空心墻體22墻長方向的長度，就可獲得一層該空心墻體完整的橫斷面履印。這樣，就完成了整堵墻全部墻長方向的橫斷面構造層，接續(xù)步進抬高機械手后，重復這種履印，從而屢印出整堵包括空心墻的整堵墻體。當然，也可以是另一種的履印接續(xù)方式，即：先層層履印出側墻面20整堵墻體，再層層履印出墻面16的整堵墻體，再層層履印出空心墻22的整堵墻體，這樣，三堵墻體接續(xù)成一個完整的整堵墻體。空心墻體的3D打印方法，包括如下步驟：1、提供一種前述的空心墻體的3D打印裝置，2、依一堵墻橫斷面沿墻長方向所接續(xù)的不同構造次第設置對應的模腔，并依此次序首先將與最外側橫斷面構造對應的模腔轉動至與掩模5的掩腔15相對應，3、控制裝置控制機械手1同步完成如下兩個運動，一是擠出模6與掩模5相對間作往復運動，往復運動行程為模腔寬度，二是同時還控制機械手1作沿墻長延伸方向的同步移動，并同時給料系統(tǒng)輸送的漿料經由擠出模腔以及掩腔15擠出至墻體上，獲得一層履印的墻體，此履印由沿墻長延伸方向不斷重復接續(xù)的單元履印、對稱單元履印、單元履印而組成，4、控制裝置控制擠出模6相對掩模5作如下轉動，依一堵墻橫斷面沿墻長方向所接續(xù)的不同構造，將與剛履印的構造接續(xù)的另一構造所對應的模腔轉動至與掩模5的掩腔15相對應，5、重復第3步驟以及第4步驟，直至獲得一層該整堵墻體完整的橫斷面履印6、步進抬高機械手，在下一層空心墻體上繼續(xù)以前述的履印式打印，重復抬高并逐層履印，獲得一個3D構造的空心墻體。本實施例未述部分與現(xiàn)有技術相同。