本發(fā)明涉及3D打印技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種適用于混凝土的3D打印噴頭。此外，本發(fā)明還涉及一種包括上述3D打印噴頭的3D打印機。

背景技術(shù)：

3D打印機是通過電腦控制，把各種“打印材料”經(jīng)過層層堆積，把設(shè)計圖紙變?yōu)閷嵨锏臋C器，3D打印技術(shù)是一種具有極大突破性的技術(shù)。

3D打印的材料需要在一定的時間內(nèi)達到需要的強度，否則就會出現(xiàn)大幅度的塑形變形甚至垮塌。目前的3D打印技術(shù)普遍使用ABS、PLA、光敏樹脂等材料打印實物，有極少數(shù)使用金屬等特殊材料進行3D打印，而現(xiàn)在市場上的混凝土一般流動性很大，其很難快硬化速成型，若使用流動性較小的混凝土，其能夠很快硬化但是在輸送過程中很難保證不堵管，因此目前應(yīng)用于建筑行業(yè)的3D打印少之又少，更沒有一種專門用于小型混凝土試件打印的3D打印機及專用噴頭。

因此如何解決3D打印過程中混凝土易硬化堵管等問題，是本領(lǐng)域技術(shù)人員目前需要解決的技術(shù)問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種適用于混凝土的3D打印噴頭，其結(jié)構(gòu)設(shè)計能夠解決3D打印過程中混凝土易硬化堵管的問題。本發(fā)明的另一目的是提供一種包括上述3D打印噴頭的3D打印機。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種適用于混凝土的3D打印噴頭，包括送料管、安裝在所述送料管頂端的電機、設(shè)在所述送料管內(nèi)的螺桿攪拌軸、設(shè)在所述送料管底部的噴嘴、與所述送料管連接且用于向所述送料管內(nèi)輸送混凝土干料的干料輸送管，以及用于向所述送料管內(nèi)輸送混凝土液料的液料輸送管，所述螺桿攪拌軸由所述電機驅(qū)動且用于在所述送料管內(nèi)混合攪拌混凝土并使其從所述噴嘴處擠出。

優(yōu)選地，所述干料輸送管的送料出口和所述液料輸送管的送料出口在所述送料管上重合。

優(yōu)選地，所述螺桿攪拌軸與所述送料管的內(nèi)壁無縫相接。

優(yōu)選地，所述干料輸送管與所述送料管連通且向所述送料管內(nèi)混凝土擠出的反方向傾斜。

優(yōu)選地，所述噴嘴的直徑為5mm至10mm。

優(yōu)選地，還包括固定塊，所述進料管安裝在所述固定塊的下側(cè)，所述電機安裝在所述固定塊的上側(cè)且其動力軸穿過所述固定塊后伸入所送料管內(nèi)與所述螺桿攪拌軸連接。

優(yōu)選地，在所述噴嘴處安裝有用于測量混凝土出料速率的流量劑。

優(yōu)選地，還包括用于根據(jù)所述流量劑的測量數(shù)據(jù)調(diào)節(jié)所述螺桿攪拌軸的轉(zhuǎn)動速率以及調(diào)節(jié)所述干料輸送管和所述液料輸送管的進料速率的控制器。

優(yōu)選地，所述電機為步進電機。

本發(fā)明還提供一種適用于混凝土的3D打印機，包括打印機體和3D打印噴頭，所述3D打印噴頭具體為上述任意一項所述的3D打印噴頭。

本發(fā)明提供的適用于混凝土的3D打印噴頭，包括送料管、安裝在送料管頂端的電機、設(shè)在送料管內(nèi)的螺桿攪拌軸、設(shè)在送料管底部的噴嘴、與送料管連接且用于向送料管內(nèi)輸送混凝土干料的干料輸送管，以及用于向送料管內(nèi)輸送混凝土液料的液料輸送管，螺桿攪拌軸由電機驅(qū)動且用于在送料管內(nèi)混合攪拌混凝土并使其從噴嘴處擠出。

將混凝土分為干料和液料輸送，并使混凝土干料和液料在送料管的進口處混合，電機驅(qū)動螺桿攪拌軸在送料管里攪拌，使得混凝土在螺旋推送過程中被攪拌均勻，這樣可以減少混凝土在送料管中的時間，保證混凝土不會堵管，被攪拌均勻的混凝土在螺桿攪拌軸的推動下經(jīng)噴嘴擠出，按照施工圖紙疊加打印成型；綜上所述，本發(fā)明提供的適用于混凝土的3D打印噴頭，結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，能夠解決混凝土易堵管等的問題。

本發(fā)明提供的3D打印機包括上述3D打印噴頭，由于上述3D打印噴頭具有上述技術(shù)效果，上述3D打印機也應(yīng)具有同樣的技術(shù)效果，在此不再詳細介紹。

附圖說明

圖1為本發(fā)明所提供的3D打印噴頭的一種具體實施方式的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為圖1中的A-A向剖視圖；

圖3為圖2的局部放大示意圖。

具體實施方式

本發(fā)明的核心是提供一種適用于混凝土的3D打印噴頭，其結(jié)構(gòu)設(shè)計能夠解決3D打印過程中混凝土易硬化堵管的問題。本發(fā)明的另一核心是提供一種包括上述3D打印噴頭的3D打印機。

為了使本技術(shù)領(lǐng)域的人員更好地理解本發(fā)明方案，下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本發(fā)明作進一步的詳細說明。

請參考圖1至圖3，圖1為本發(fā)明所提供的3D打印噴頭的一種具體實施方式的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為圖1中的A-A向剖視圖；圖3為圖2的局部放大示意圖。

本發(fā)明具體實施方式提供的適用于混凝土的3D打印噴頭，包括送料管3、電機1和設(shè)在送料管3內(nèi)的螺桿攪拌軸4，在送料管3的頂端安裝有電機1，在送料管3的底端設(shè)有噴嘴5，電機1的動力軸與螺桿攪拌軸4連接，螺桿攪拌軸4由電機1驅(qū)動，還包括干料輸送管7和液料輸送管8，干料輸送管7設(shè)在送料管3的管壁上且與送料管3連通，用于向送料管3內(nèi)輸送混凝土干料，液料輸送管8與送料管3連通，用于向送料管3內(nèi)輸送混凝土液料，螺桿攪拌軸4在電機1的驅(qū)動下且在送料管3內(nèi)攪拌混凝土并使其從噴嘴5處擠出。

本發(fā)明提供的適用于混凝土的3D打印噴頭，將混凝土分為干料和液料輸送，并使混凝土干料和液料在送料管3的進口處混合，電機1驅(qū)動螺桿攪拌軸4在送料管3里攪拌，使得混凝土在螺旋推送過程中被攪拌均勻，這樣可以減少混凝土在送料管3中的時間，保證混凝土不會堵管，被攪拌均勻的混凝土在螺桿攪拌軸4的推動下經(jīng)噴嘴5擠出，按照施工圖紙疊加打印成型。

另外，干料輸送管7和液料輸送管8可以保證同步進料，通過調(diào)節(jié)混凝土干料和液料的進料速度，可以適用于不同配比的混凝土，通過調(diào)節(jié)電機1的轉(zhuǎn)速即調(diào)節(jié)螺桿攪拌軸4的轉(zhuǎn)速，控制混凝土的出料速度，進而配合外界養(yǎng)護條件調(diào)節(jié)混凝土凝結(jié)硬化速度，達到更好的3D打印效果。

綜上所述，本發(fā)明提供的適用于混凝土的3D打印噴頭，結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，能夠通過改變輸料速率調(diào)節(jié)混凝土凝結(jié)硬化速度，能夠解決混凝土易堵管等的問題。

本發(fā)明具體實施方式提供的適用于混凝土的3D打印噴頭，混凝土干料和混凝土液料分別通過干料輸送管7和液料輸送管8泵送至送料管3內(nèi)，再進行混合攪拌，具體地，可以將干料輸送管7的送料出口和液料輸送管8的送料出口設(shè)置在送料管3上的同一位置，即干料輸送管7的送料出口和液料輸送管8的送料出口在送料管3上重合，以保證混凝土干料和液料在進入送料管3時即開始混合，可以達到更好的混合攪拌效果。

也可以將液料輸送管8設(shè)在干料輸送管7上，并設(shè)在靠近干料輸送管7的送料出口的位置，使液料輸送管8通過干料輸送管7與送料管3連通，使混凝土干料和混凝土液料在進入送料管3之前即在干料輸送管7內(nèi)開始混合，也在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。

本發(fā)明具體實施方式提供的適用于混凝土的3D打印噴頭，螺桿攪拌軸4優(yōu)選與送料管3的內(nèi)壁無縫相接，即螺桿攪拌軸4的螺紋外徑與送料管3的內(nèi)壁直徑相同，且能夠保證螺桿攪拌軸4在送料管3內(nèi)自由轉(zhuǎn)動，這樣能夠使得進入送料管3內(nèi)的混凝土始終沿螺桿攪拌軸4的螺紋凹槽被推送，不會出現(xiàn)混凝土材料卡在縫隙導(dǎo)致螺桿攪拌軸4停止運行的問題。

在上述各具體實施方式的基礎(chǔ)上，本發(fā)明具體實施方式提供的適用于混凝土的3D打印噴頭，干料輸送管7與送料管3連接時，干料輸送管7可以向送料管3內(nèi)混凝土擠出的反方向傾斜，即干料輸送管7傾斜向上延伸，使得混凝土材料能夠順利地進入送料管3，且不會堵塞進料口，不會滴落材料造成浪費。

另外，為保證進入送料管3的混凝土材料能夠被攪拌均勻，干料輸送管7可以設(shè)在送料管3靠近電機1的一端，這樣可以最大化利用送料管3，延長攪拌時間。

本發(fā)明具體實施方式提供的適用于混凝土的3D打印噴頭，噴嘴5可以與送料管3一體成型，即可以直接將送料管3的底部整合成噴嘴5，可以減少整個裝置所使用的零部件，減輕自重，并減少加工流程；當然，噴嘴5和送料管3也可以單獨加工，組裝時再將噴嘴5通過焊接等方式與送料管3連接，也在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。

由于混凝土材料的顆粒大小與傳統(tǒng)的ABS等材料不同，為保證混凝土材料的順利打印，本發(fā)明具體實施方式提供的適用于混凝土的3D打印噴頭，可以采用圓形大直徑的噴嘴5，噴嘴5的直徑具體可以在5mm至10mm的范圍內(nèi)調(diào)整，當然，噴嘴5的具體直徑和形狀并不限于此，可以根據(jù)不同的工況來調(diào)整，均在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。

在上述各具體實施方式的基礎(chǔ)上，本發(fā)明具體實施方式提供的適用于混凝土的3D打印噴頭，為方便各部件的連接和固定，還可以包括固定塊2，進料管具體可以安裝在固定塊2的下側(cè)，電機1可以安裝在固定塊2的上側(cè)，且電機1的動力軸可以在穿過固定后伸入送料管3內(nèi)并與螺桿攪拌軸4連接；這樣，進料管通過固定塊2與電機1固定連接，并在工作時保持固定不動，電機1的動力軸帶動螺桿攪拌軸4旋轉(zhuǎn)。固定塊2具體可以為鋁塊，密度小，重量輕；當然，也可以選用鐵塊等作為固定塊2，也在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。

在上述各具體實施方式的基礎(chǔ)上，本發(fā)明具體實施方式提供的適用于混凝土的3D打印噴頭，在噴嘴5處可以安裝有流量劑6，通過流量劑6能夠測量噴嘴5處混凝土的出料速率，進而可以實時了解決出料情況，并能夠根據(jù)流量劑6的測量數(shù)據(jù)返回去調(diào)整螺桿運轉(zhuǎn)速率和混凝土進料速率。

為進一步提高3D打印的智能化和自動化，本發(fā)明具體實施方式提供的適用于混凝土的3D打印噴頭，還可以包括控制器，控制器與流量劑6、電機1、混凝土干料輸送泵以及混凝土液料輸送泵連接，其能夠接收流量劑6的測量數(shù)據(jù)，并能夠根據(jù)流量劑6的測量數(shù)據(jù)調(diào)節(jié)電機1轉(zhuǎn)速，調(diào)節(jié)凝土干料輸送泵和混凝土液料輸送泵的輸送功率，進而調(diào)節(jié)螺桿攪拌軸4的轉(zhuǎn)速以及混凝土干料和液料的進料速率。

本發(fā)明具體實施方式提供的適用于混凝土的3D打印噴頭，電機1具體可以選用步進電機1，方便控制，且在現(xiàn)有3D打印機原程序的基礎(chǔ)上進行編程修改后，即可作為混凝土的3D打印程序繼續(xù)使用，可以減少用戶的編程時間。

除了上述3D打印噴頭，本發(fā)明的具體實施方式還提供一種包括上述3D打印噴頭的適用于混凝土的3D打印機，該3D打印機其他各部分的結(jié)構(gòu)請參考現(xiàn)有技術(shù)，本文不再贅述。

使用本發(fā)明提供的3D打印機進行混凝土材料打印時，可以先按照建筑混凝土的物料配合比，準備足量的按比例配置的干料和液料，分開配置，并分別初步拌勻；然后調(diào)試3D打印機，調(diào)試設(shè)備運轉(zhuǎn)速率和干料液料輸送速率，保證混凝土的配比正確；再將初步拌勻的混凝土干料和液料通過輸送泵持續(xù)均勻的輸送到各自的儲存?zhèn)}中；待儲存?zhèn)}中儲存有一定量的料后，啟動3D打印機，打開進料開關(guān)，按照施工圖紙分層打印，疊加成型；在打印過程中，可以通過流量測試儀反饋的數(shù)據(jù)對設(shè)備運轉(zhuǎn)速率進行微小調(diào)整，以達到更好的打印效果；打印完畢后，關(guān)閉設(shè)備即可。

以上對本發(fā)明所提供的適用于混凝土的3D噴頭及3D打印機進行了詳細介紹。本文中應(yīng)用了具體個例對本發(fā)明的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想。應(yīng)當指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以對本發(fā)明進行若干改進和修飾，這些改進和修飾也落入本發(fā)明權(quán)利要求的保護范圍內(nèi)。