本發(fā)明涉及建筑施工技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種筒體結(jié)構(gòu)的3d打印裝置及方法。

背景技術(shù)：

傳統(tǒng)建筑業(yè)的機械化和自動化程度較低，行業(yè)發(fā)展迫切需要轉(zhuǎn)型升級。近年來，日漸成熟的3d打印技術(shù)給勞動力密集型的建筑業(yè)帶來巨大的變革和技術(shù)創(chuàng)新，建筑3d打印技術(shù)利用打印智能控制使建筑物一次成型，建筑耗材和工藝損耗少，而機械化、自動化程度高，因此，建筑3d打印技術(shù)是實現(xiàn)建筑業(yè)轉(zhuǎn)型升級的一種重要手段，也是實現(xiàn)建筑高效、安全、數(shù)字化、自動化及智能化建造的有效途徑。

筒體結(jié)構(gòu)是將剪力墻或密柱框架集中到房屋的內(nèi)部和外圍而形成的空間封閉式的筒體，常見的有電廠火力冷卻塔、糧倉等。對于高大異形筒體結(jié)構(gòu)的施工建造，施工全過程高度依賴施工人員，而且作業(yè)環(huán)境苛刻，極易發(fā)生安全事故。現(xiàn)有高層或超高層建(構(gòu))筑物的3d打印裝置及方法具有以下局限性：(1)與3d打印裝置連接的連續(xù)爬升裝置需附著在已打印建筑體的外立面，不適用于具有連續(xù)變截面的高大筒體結(jié)構(gòu)施工；(2)基于塔吊改裝的自爬升打印裝置的穩(wěn)定性和精度均難以保障；(3)3d打印裝置打印頭的定位系統(tǒng)主要是基于直角坐標或極坐標系原理，定位精度低且打印效率低?？梢?，現(xiàn)有建(構(gòu))筑物的3d打印裝置并不適用于筒體結(jié)構(gòu)的建造。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有高層或超高層建(構(gòu))筑物的3d打印裝置必須附著已打印的建筑體外立面，穩(wěn)定性差、定位精度低、打印效率低，且無法用于具有連續(xù)變截面的高大筒體結(jié)構(gòu)施工的問題。本發(fā)明的目的是提供一種筒體結(jié)構(gòu)的3d打印裝置及方法，能夠?qū)崿F(xiàn)變截面高大筒體結(jié)構(gòu)建(構(gòu))筑物的高效高精度的自動化建造。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：筒體結(jié)構(gòu)的3d打印裝置包括自下而上依次連接的高度方向自適應(yīng)擴展裝置、打印裝置及標準節(jié)提升裝置；

所述高度方向自適應(yīng)擴展裝置包括豎向設(shè)置且與地下基礎(chǔ)剛性連接的導(dǎo)軌基座，及套設(shè)于所述導(dǎo)軌基座外側(cè)且能夠沿所述導(dǎo)軌基座爬升或下降的頂升機構(gòu)；所述導(dǎo)軌基座由若干基座標準節(jié)拼裝而成，所述基座標準節(jié)包括柱型的支撐主體，沿所述支撐主體軸線方向平行設(shè)置且安裝于所述支撐主體外壁的若干導(dǎo)軌標準節(jié)，以及固定于所述支撐主體內(nèi)腔頂端或底端的擴展連接件，多個所述基座標準節(jié)通過擴展連接件依次卡接，使得多個所述導(dǎo)軌標準節(jié)拼接為連續(xù)的導(dǎo)軌，所述頂升機構(gòu)包括一支撐框架，安裝于所述支撐框架內(nèi)側(cè)的若干能夠沿所述導(dǎo)軌滑動的滾輪及頂升驅(qū)動制動器；

所述打印裝置包括環(huán)形、間隔設(shè)置且同圓心的內(nèi)部導(dǎo)軌梁和外部導(dǎo)軌梁，徑向設(shè)置的內(nèi)支撐梁和外支撐梁，設(shè)置于所述內(nèi)部導(dǎo)軌梁和所述外部導(dǎo)軌梁之間的打印頭導(dǎo)軌橫梁，垂直安裝于所述打印頭導(dǎo)軌橫梁底部的打印頭，設(shè)置于所述打印頭導(dǎo)軌橫梁兩端的導(dǎo)軌橫梁驅(qū)動制動機構(gòu)，及設(shè)置于所述打印頭與所述打印頭導(dǎo)軌橫梁連接處的打印頭驅(qū)動制動機構(gòu)；所述內(nèi)部導(dǎo)軌梁通過所述內(nèi)支撐梁與所述頂升機構(gòu)的支撐框架連接，所述外部導(dǎo)軌梁通過所述外支撐梁與所述頂升機構(gòu)的支撐框架連接，所述打印頭導(dǎo)軌橫梁能夠沿所述內(nèi)部導(dǎo)軌梁和所述外部導(dǎo)軌梁的軌道滑行，且滑行過程中所述打印頭導(dǎo)軌橫梁的延長線均通過所述內(nèi)部導(dǎo)軌梁的圓心；

所述標準節(jié)提升裝置包括與所述打印裝置的內(nèi)部導(dǎo)軌梁連接的框架結(jié)構(gòu)，設(shè)置于所述框架結(jié)構(gòu)頂端的提升旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)，及安裝于所述提升旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)頂端的提升支架；所述提升支架的一端連接提升平衡裝置，所述提升支架的另一端連接提升梁徑向驅(qū)動機構(gòu)及提升牽引機構(gòu)；

所述高度方向自適應(yīng)擴展裝置、打印裝置和標準節(jié)提升裝置均與動力控制系統(tǒng)通信連接。

優(yōu)選的，所述高度方向自適應(yīng)擴展裝置還包括若干伸縮式附著連接件，所述伸縮式附著連接件的一端與支撐主體側(cè)壁連接，其另一端與已施工筒體結(jié)構(gòu)的內(nèi)壁連接。

優(yōu)選的，所述內(nèi)部導(dǎo)軌梁的縱截面呈c形，豎向設(shè)置于所述內(nèi)部導(dǎo)軌梁內(nèi)的分隔板將其內(nèi)腔劃分為建筑材料容納腔及c形的滑道一，所述建筑材料容納腔的頂端設(shè)有注入口，所述建筑材料容納腔的側(cè)壁設(shè)有通孔一，所述外部導(dǎo)軌梁具有c形的滑道二，所述打印頭導(dǎo)軌橫梁的兩端分別設(shè)有與所述滑道一和所述滑道二的凹槽相配合的滑塊，使得所述打印頭導(dǎo)軌橫梁的兩端能夠沿所述滑道一和所述滑道二滑動，所述打印頭導(dǎo)軌橫梁具有密閉的中空腔室，所述打印頭導(dǎo)軌橫梁靠近所述內(nèi)部導(dǎo)軌梁的一端設(shè)有與所述通孔一相對應(yīng)的通孔二。

優(yōu)選的，所述內(nèi)支撐梁和所述外支撐梁均布且交錯設(shè)置于所述頂升機構(gòu)的支撐框架上。

優(yōu)選的，所述標準節(jié)提升裝置的框架結(jié)構(gòu)包括均布于所述內(nèi)部導(dǎo)軌梁上且平行設(shè)置的若干豎桿，設(shè)置于所述豎桿頂端且首尾相連的若干橫桿，及若干安裝于相鄰兩根橫桿或豎桿之間的斜桿。

優(yōu)選的，所述標準節(jié)提升裝置的提升支架包括與提升旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)活動連接的提升橫梁、安裝于所述提升橫梁上的提升立柱，及分別連接于所述提升橫梁端部和所述提升立柱頂部的若干拉接件，所述提升橫梁短臂的一端連接提升平衡裝置，所述提升橫梁長臂的一端連接提升梁徑向驅(qū)動機構(gòu)及提升牽引機構(gòu)。

優(yōu)選的，設(shè)置于所述導(dǎo)軌基座底部的底座與地下基礎(chǔ)螺栓連接。

另外，本發(fā)明還提供了一種筒體結(jié)構(gòu)的3d打印方法，步驟如下：

s101：建造地下基礎(chǔ)，將如權(quán)利要求1至7任一項所述的筒體結(jié)構(gòu)的3d打印裝置固定于所述地下基礎(chǔ)；

s102：通過動力控制系統(tǒng)向所述3d打印裝置發(fā)送控制指令，通過導(dǎo)軌橫梁驅(qū)動制動機構(gòu)控制打印頭導(dǎo)軌橫梁圍繞圓心在內(nèi)部導(dǎo)軌梁和外部導(dǎo)軌梁之間的環(huán)形平面內(nèi)轉(zhuǎn)動和制動，通過打印頭驅(qū)動制動機構(gòu)控制打印頭相對于所述打印頭導(dǎo)軌橫梁在所述環(huán)形平面內(nèi)作線性運動和制動，通過控制打印頭桿使得打印頭在垂直方向作伸縮運動，并控制所述打印頭在所述環(huán)形平面內(nèi)噴射建筑材料以實現(xiàn)所述筒體結(jié)構(gòu)各截面層的打印施工，待已打印筒體結(jié)構(gòu)的高度超過所述打印頭桿的伸縮范圍時，啟動頂升機構(gòu)帶動所述打印裝置向上爬升，自下向上沿高度方向逐層打印所述筒體結(jié)構(gòu)；

s103：當所述已打印筒體結(jié)構(gòu)的高度超過一節(jié)基座標準節(jié)的高度時，通過所述動力控制系統(tǒng)向標準節(jié)提升裝置發(fā)送控制指令，將吊裝的基座標準節(jié)安裝于導(dǎo)軌基座的頂端，實現(xiàn)所述基座標準節(jié)的提升和擴展就位；

s104：啟動所述頂升機構(gòu)，向上頂升直至所述打印頭超過所述已打印筒體結(jié)構(gòu)一定高度后并制動，重復(fù)步驟s102和步驟s103，如此循環(huán)逐層打印所述筒體結(jié)構(gòu)。

優(yōu)選的，所述步驟s102還包括，待所述已打印筒體結(jié)構(gòu)的高度接近一節(jié)所述基座標準節(jié)的長度時，安裝伸縮式附著連接件，使所述伸縮式附著連接件的兩端分別與所述已打印筒體結(jié)構(gòu)及所述基座標準節(jié)連接固定。

優(yōu)選的，所述步驟s102還包括，所述動力控制系統(tǒng)發(fā)送控制信號，建筑材料通過注入口進入建筑材料容納腔，經(jīng)通孔一和通孔二流入所述打印頭導(dǎo)軌橫梁的中空腔室，并進入所述打印頭實施打印。

本發(fā)明的效果在于：

一、發(fā)明的筒體結(jié)構(gòu)的3d打印裝置，它包括自下而上依次連接的高度方向自適應(yīng)擴展裝置、打印裝置及標準節(jié)提升裝置；高度方向自適應(yīng)擴展裝置的導(dǎo)軌基座由若干基座標準節(jié)拼裝而成，使得安裝于基座標準節(jié)外壁的導(dǎo)軌標準節(jié)能夠拼裝成連續(xù)的導(dǎo)軌，設(shè)置于導(dǎo)軌基座外側(cè)的頂升機構(gòu)能夠沿導(dǎo)軌爬升，隨著筒體結(jié)構(gòu)打印高度的增加，安裝于內(nèi)部導(dǎo)軌梁頂部的標準節(jié)提升裝置能夠吊運基座標準節(jié)并依次安裝于導(dǎo)軌基座上，實現(xiàn)導(dǎo)軌基座高度的自適應(yīng)調(diào)節(jié)；打印裝置的內(nèi)部導(dǎo)軌梁和外部導(dǎo)軌梁通過支撐梁與頂升機構(gòu)連接，連接有打印頭的打印頭導(dǎo)軌橫梁的兩端能夠沿內(nèi)部導(dǎo)軌梁和外部導(dǎo)軌梁的軌道滑動，打印頭導(dǎo)軌橫梁繞圓心在內(nèi)部導(dǎo)軌梁和外部導(dǎo)軌梁之間的環(huán)形平面內(nèi)轉(zhuǎn)動和制動，打印頭相對于打印頭導(dǎo)軌橫梁在該環(huán)形平面內(nèi)作線性運動和制動，打印頭沿著打印頭桿在垂直方向作伸縮運動，而且，頂升機構(gòu)能夠帶動打印裝置沿導(dǎo)軌基座的導(dǎo)軌沿高度方向滑動和制動，可見，打印裝置通過柱坐標系形式對打印頭進行精確定位，進而實現(xiàn)打印頭在筒體結(jié)構(gòu)施工范圍內(nèi)的全方位定位；綜上，打印頭能夠在內(nèi)部導(dǎo)軌梁和外部導(dǎo)軌梁之間的環(huán)形平面內(nèi)自由滑動并打印建筑材料，且能夠隨高度方向自適應(yīng)擴展裝置同步爬升并實現(xiàn)筒體結(jié)構(gòu)的逐層打印，實現(xiàn)變截面高大筒體結(jié)構(gòu)建(構(gòu))筑物的高效高精度的自動化建造；而且，該打印裝置利用自身結(jié)構(gòu)建立支撐體系，結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定，不必附著于已打印建筑物的外立面，自動化程度高，顯著提升了施工效率。

二、本發(fā)明的筒體結(jié)構(gòu)的3d打印方法，通過動力控制系統(tǒng)向3d打印裝置發(fā)送控制指令，使得打印頭在內(nèi)部導(dǎo)軌梁和外部導(dǎo)軌梁之間的環(huán)形平面內(nèi)噴射建筑材料以實現(xiàn)筒體結(jié)構(gòu)各截面層的打印施工，待已打印筒體結(jié)構(gòu)的高度達到一節(jié)基座標準節(jié)的高度時，動力控制系統(tǒng)控制標準節(jié)提升裝置將吊裝的基座標準節(jié)安裝于導(dǎo)軌基座的頂端，實現(xiàn)基座標準節(jié)的提升和擴展就位，即導(dǎo)軌基座的高度能夠根據(jù)施工要求作適應(yīng)性調(diào)節(jié)，再次啟動頂升機構(gòu)帶動打印裝置向上爬升實施后續(xù)打印施工，如此循環(huán)，自下向上沿高度方向逐層完成打印筒體結(jié)構(gòu)各橫截面層的打印，該3d打印方法自動化程度高，減輕了施工人員的勞動強度，在保證施工安全的同時還提高了工作效率。

附圖說明

圖1為本發(fā)明一實施例的筒體結(jié)構(gòu)的3d打印裝置的立體圖；

圖2為本發(fā)明一實施例的筒體結(jié)構(gòu)的3d打印裝置的俯視圖；

圖3為圖2的a-a向剖視圖；

圖4為本發(fā)明一實施例的內(nèi)部導(dǎo)軌梁與打印頭導(dǎo)軌橫梁連接關(guān)系的示意圖；

圖5為本發(fā)明一實施例的筒體結(jié)構(gòu)的3d打印裝置施工筒體結(jié)構(gòu)的示意圖；

圖6為本發(fā)明一實施例的標準節(jié)提升裝置吊裝基座標準節(jié)的示意圖；

圖7為本發(fā)明一實施例的基座標準節(jié)擴展就位的示意圖；

圖8為本發(fā)明一實施例的筒體結(jié)構(gòu)的3d打印裝置高度擴展后繼續(xù)打印建造筒體結(jié)構(gòu)的示意圖。

圖中標號如下：

地下基礎(chǔ)100；高度方向自適應(yīng)擴展裝置200；導(dǎo)軌基座210；基座標準節(jié)210＇；支撐主體210a；導(dǎo)軌標準節(jié)210b；擴展連接件210c；頂升機構(gòu)220；伸縮式附著連接件240；底座260；打印裝置300；內(nèi)部導(dǎo)軌梁310；建筑材料容納腔310a；滑道一310b；注入口310c；通孔一310d；外部導(dǎo)軌梁320；內(nèi)支撐梁330；外支撐梁340；打印頭導(dǎo)軌橫梁350；通孔二350a；打印頭驅(qū)動制動機構(gòu)360；打印頭桿371；打印頭370；導(dǎo)軌橫梁驅(qū)動制動機構(gòu)380；標準節(jié)提升裝置600；框架結(jié)構(gòu)610；豎桿610a；橫桿610b；斜桿610c；提升旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)620；提升橫梁630；提升立柱640；拉接件650；提升平衡裝置660；提升牽引機構(gòu)670；已打印筒體結(jié)構(gòu)700。

具體實施方式

以下結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明提出的筒體結(jié)構(gòu)的3d打印裝置及方法作進一步詳細說明。根據(jù)下面的說明和權(quán)利要求書，本發(fā)明的優(yōu)點和特征將更清楚。需說明的是，附圖均采用非常簡化的形式且均使用非精準的比例，僅用以方便、明晰地輔助說明本發(fā)明實施例的目的。為敘述方便，下文中所述的“上”、“下”與附圖的上、下的方向一致，但這不能成為本發(fā)明技術(shù)方案的限制。

實施例一：本實施例以某電廠火力冷卻塔的施工為例，為保證冷卻效果，火力冷卻塔為雙曲面造型的筒體結(jié)構(gòu)，即火力冷卻塔具有連續(xù)變截面，為了明確方向關(guān)系，按需要設(shè)置了將z軸方向作為已打印筒體結(jié)構(gòu)700高度延伸方向的xyz直角坐標系，下面結(jié)合圖1至圖8說明本發(fā)明的筒體結(jié)構(gòu)的3d打印裝置，它包括自下而上依次連接的高度方向自適應(yīng)擴展裝置200、打印裝置300及標準節(jié)提升裝置600；

如圖1和圖3所示，高度方向自適應(yīng)擴展裝置200包括豎向設(shè)置且與地下基礎(chǔ)100剛性連接的導(dǎo)軌基座210，及套設(shè)于導(dǎo)軌基座210外側(cè)且能夠沿導(dǎo)軌基座210爬升或下降的頂升機構(gòu)220；導(dǎo)軌基座210由若干基座標準節(jié)210＇依次拼裝而成，基座標準節(jié)210＇包括方柱型的支撐主體210a，沿支撐主體210a軸線ax方向平行設(shè)置且分別安裝于支撐主體210a轉(zhuǎn)角外側(cè)的四個導(dǎo)軌標準節(jié)210b，以及固定于支撐主體210a內(nèi)腔頂端或底端的方柱型擴展連接件210c；多個基座標準節(jié)210＇通過擴展連接件210c依次卡接，使得多個導(dǎo)軌標準節(jié)210b依次拼接為連續(xù)的導(dǎo)軌；頂升機構(gòu)220包括一矩形的支撐框架，安裝于支撐框架轉(zhuǎn)角內(nèi)側(cè)的四個能夠沿導(dǎo)軌滑動的滾輪及四個頂升驅(qū)動制動器(圖中未示出)。需指出的是，此處方柱型的支撐主體210a僅是一個示例，支撐主體210a也可采用圓柱形等其他造型，均可實現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)方案；

如圖1和圖2所示，打印裝置300包括呈環(huán)形、間隔設(shè)置且同圓心o的內(nèi)部導(dǎo)軌梁310和外部導(dǎo)軌梁320，徑向設(shè)置的內(nèi)支撐梁330和外支撐梁340，設(shè)置于內(nèi)部導(dǎo)軌梁310和外部導(dǎo)軌梁320之間的打印頭導(dǎo)軌橫梁350，垂直安裝于打印頭導(dǎo)軌橫梁350底部的打印頭桿371及打印頭370，設(shè)置于打印頭導(dǎo)軌橫梁350兩端的導(dǎo)軌橫梁驅(qū)動制動機構(gòu)380，及設(shè)置于打印頭370與打印頭導(dǎo)軌橫梁350連接處的打印頭驅(qū)動制動機構(gòu)360；內(nèi)部導(dǎo)軌梁310通過內(nèi)支撐梁330與頂升機構(gòu)220的支撐框架連接，外部導(dǎo)軌梁320通過外支撐梁340與頂升機構(gòu)220的支撐框架連接，打印頭導(dǎo)軌橫梁350能夠沿內(nèi)部導(dǎo)軌梁310和外部導(dǎo)軌梁320的軌道滑行，且滑行過程中打印頭導(dǎo)軌橫梁350的延長線均通過內(nèi)部導(dǎo)軌梁310的圓心o；

如圖1和圖3所示，標準節(jié)提升裝置600包括與打印裝置300的內(nèi)部導(dǎo)軌梁310連接的框架結(jié)構(gòu)610，設(shè)置于框架結(jié)構(gòu)610頂端的提升旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)620，及安裝于提升旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)620頂端的提升支架；提升支架的一端連接提升平衡裝置660，提升支架的另一端連接提升梁徑向驅(qū)動機構(gòu)和提升牽引機構(gòu)670，上述高度方向自適應(yīng)擴展裝置200、打印裝置300及標準節(jié)提升裝置600的軸線重合。上述高度方向自適應(yīng)擴展裝置200、打印裝置300和標準節(jié)提升裝置600均與動力控制系統(tǒng)(圖中未示出)通信連接，且動力控制系統(tǒng)均可向頂升驅(qū)動制動器、導(dǎo)軌橫梁驅(qū)動制動機構(gòu)380、打印頭驅(qū)動制動機構(gòu)360、打印頭370、提升旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)620、提升梁徑向驅(qū)動機構(gòu)和提升牽引機構(gòu)670發(fā)送控制指令，因動力控制系統(tǒng)不在本發(fā)明權(quán)利要求的保護范圍內(nèi)，故對其結(jié)構(gòu)及連接關(guān)系不作具體闡述。

發(fā)明的筒體結(jié)構(gòu)的3d打印裝置，它包括自下而上依次連接的高度方向自適應(yīng)擴展裝置200、打印裝置300及標準節(jié)提升裝置600；高度方向自適應(yīng)擴展裝置200的導(dǎo)軌基座210由若干基座標準節(jié)210＇拼裝而成，使得安裝于基座標準節(jié)210＇外壁的導(dǎo)軌標準節(jié)210b能夠拼裝成連續(xù)的導(dǎo)軌，設(shè)置于導(dǎo)軌基座210外側(cè)的頂升機構(gòu)220能夠沿導(dǎo)軌爬升，隨著筒體結(jié)構(gòu)打印高度的增加，安裝于內(nèi)部導(dǎo)軌梁310頂部的標準節(jié)提升裝置600能夠吊運基座標準節(jié)210＇并依次安裝于導(dǎo)軌基座210上，實現(xiàn)導(dǎo)軌基座210高度的自適應(yīng)調(diào)節(jié)；打印裝置的內(nèi)部導(dǎo)軌梁310和外部導(dǎo)軌梁320通過支撐梁與頂升機構(gòu)220連接，連接有打印頭370的打印頭導(dǎo)軌橫梁350的兩端能夠沿內(nèi)部導(dǎo)軌梁310和外部導(dǎo)軌梁320的軌道滑動，打印頭導(dǎo)軌橫梁350繞圓心o在內(nèi)部導(dǎo)軌梁310和外部導(dǎo)軌梁320之間的環(huán)形平面內(nèi)轉(zhuǎn)動和制動，打印頭370相對于打印頭導(dǎo)軌橫梁350在該環(huán)形平面內(nèi)作線性運動和制動，打印頭370沿著打印頭桿371在垂直方向作伸縮運動，而且，頂升機構(gòu)220能夠帶動打印裝置300沿導(dǎo)軌基座210的導(dǎo)軌沿高度方向滑動和制動，可見，打印裝置300通過柱坐標系形式對打印頭370進行精確定位，進而實現(xiàn)打印頭370在筒體結(jié)構(gòu)施工范圍內(nèi)的全方位定位，其中，打印頭370的柱坐標r為打印頭370在內(nèi)部導(dǎo)軌梁310和外部導(dǎo)軌梁320所在環(huán)形平面內(nèi)的投影點到其圓心o的距離，為打印頭導(dǎo)軌橫梁350與坐標軸x或y的夾角，z表示打印頭370到上述環(huán)形平面的垂直距離；綜上，打印頭370能夠在內(nèi)部導(dǎo)軌梁310和外部導(dǎo)軌梁320之間的環(huán)形平面內(nèi)自由滑動并打印建筑材料，且能夠隨高度方向自適應(yīng)擴展裝置200同步爬升并實現(xiàn)筒體結(jié)構(gòu)的逐層打印，實現(xiàn)變截面高大筒體結(jié)構(gòu)建(構(gòu))筑物的高效高精度的自動化建造；而且，該打印裝置300利用自身結(jié)構(gòu)建立支撐體系，結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定，不必附著于已打印建筑物的外立面，自動化程度高，顯著提升了施工效率。

如圖1和圖3所示，高度方向自適應(yīng)擴展裝置200還包括若干伸縮式附著連接件240，伸縮式附著連接件240的一端與導(dǎo)軌基座210的支撐主體210a的側(cè)壁連接，其另一端連接于已打印筒體結(jié)構(gòu)700內(nèi)壁的預(yù)埋件上。本實施例中，支撐主體210a的同一橫截面上設(shè)置四個伸縮式附著連接件240，四個伸縮式附著連接件240分別與支撐主體210a的四個側(cè)面垂直，使得已施工筒體結(jié)構(gòu)能夠穩(wěn)定支撐于導(dǎo)軌基座210上，伸縮式附著連接件240可采用液壓缸結(jié)構(gòu)等，能夠根據(jù)導(dǎo)軌基座210與已施工筒體結(jié)構(gòu)之間的距離靈活調(diào)節(jié)其長度。

如圖4所示，內(nèi)部導(dǎo)軌梁310的縱截面呈c形，豎向設(shè)置的分隔板將其內(nèi)腔劃分為建筑材料容納腔310a及c形的滑道一310b，建筑材料容納腔310a的頂端設(shè)有注入口310c，建筑材料容納腔310a的側(cè)壁設(shè)有通孔一310d，外部導(dǎo)軌梁320具有c形的滑道二(圖中未示出)，打印頭導(dǎo)軌橫梁350的兩端分別設(shè)有與滑道一310b和滑道二的凹槽相配合的滑塊，使得打印頭導(dǎo)軌橫梁350的兩端能夠沿滑道一310b和滑道二自由滑動，打印頭導(dǎo)軌橫梁350具有密閉的中空腔室，打印頭導(dǎo)軌橫梁350靠近內(nèi)部導(dǎo)軌梁310的一端設(shè)有與通孔一310d相對應(yīng)的通孔二350a，使得打印頭導(dǎo)軌橫梁350與建筑材料容納腔310a連通。當實施打印施工時，動力控制系統(tǒng)(圖中未示出)發(fā)送控制信號，建筑材料通過注入口310c進入建筑材料容納腔310a，經(jīng)通孔一310d和通孔二350a流入打印頭導(dǎo)軌橫梁350的中空腔室，并進入打印頭370實施打印。在內(nèi)部導(dǎo)軌梁310上設(shè)置位置固定的建筑材料注入口310c，建筑材料通過打印頭導(dǎo)軌橫梁350的中空腔室進入打印頭370實施打印施工，簡化了建筑材料輸入端的結(jié)構(gòu)，操作更加方便，并易于控制。

更佳的，如圖1所示，為增強打印裝置環(huán)形結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，內(nèi)支撐梁330和外支撐梁340均布且交錯設(shè)置于頂升機構(gòu)220的支撐框架上，本實施例中，四根內(nèi)支撐梁330分別固定于支撐框架的四個轉(zhuǎn)角部，四根外支撐梁340分別固定于支撐框架四個側(cè)面的中部。

請繼續(xù)參考圖1和圖3，標準節(jié)提升裝置600的框架結(jié)構(gòu)610包括均布于內(nèi)部導(dǎo)軌梁310上且平行設(shè)置的四根豎桿610a，設(shè)置于豎桿610a頂端且首尾相連的四根橫桿610b，及安裝于四根橫桿610b所構(gòu)成的矩形框架內(nèi)的兩根交叉設(shè)置的斜桿610c，提升旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)620安裝于兩根斜桿610c的交叉點上，也就是說，提升旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)620與框架結(jié)構(gòu)610的軸線重合，如此設(shè)置，有利于標準節(jié)提升裝置600整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

上述提升支架包括與提升旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)620活動連接的提升橫梁630、安裝于提升橫梁630上的提升立柱640，及分別連接于提升橫梁630端部和提升立柱640頂部的若干拉接件650，提升橫梁630短臂的一端連接提升平衡裝置660，提升橫梁630長臂的一端連接提升梁徑向驅(qū)動機構(gòu)及提升牽引機構(gòu)670；通過提升旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)620的運動可實現(xiàn)提升橫梁630的360°轉(zhuǎn)動，通過提升梁徑向驅(qū)動機構(gòu)可實現(xiàn)提升牽引機構(gòu)670沿提升橫梁630的長臂作直線運動，以及沿著垂直方向作直線運動，從而將提升牽引機構(gòu)670吊裝的基座標準節(jié)210＇準確放置于導(dǎo)軌基座210的頂端實施后續(xù)拼裝。

為保障施工安全，導(dǎo)軌基座210的底部還設(shè)有與其垂直的底座260，該底座260與地下基礎(chǔ)100螺栓連接，使得3d打印裝置能夠牢固連接于地下基礎(chǔ)100，而且，螺栓連接的方式便于3d打印裝置的安裝及拆卸。

實施例二：結(jié)合圖1至圖8說明本發(fā)明的筒體結(jié)構(gòu)的3d打印方法，具體步驟如下：

s101：如圖3所示，建造3d打印裝置的地下基礎(chǔ)100，將3d打印裝置固定于地下基礎(chǔ)100；

s102：如圖5所示，通過動力控制系統(tǒng)向3d打印裝置發(fā)送控制指令，通過導(dǎo)軌橫梁驅(qū)動制動機構(gòu)380控制打印頭導(dǎo)軌橫梁350圍繞圓心o在內(nèi)部導(dǎo)軌梁310和外部導(dǎo)軌梁320之間的環(huán)形平面內(nèi)轉(zhuǎn)動和制動，通過打印頭驅(qū)動制動機構(gòu)360控制打印頭370相對于打印頭導(dǎo)軌橫梁350在環(huán)形平面內(nèi)作線性運動和制動，通過控制打印頭桿371使得打印頭370在垂直方向作伸縮運動，并控制打印頭370在上述環(huán)形平面內(nèi)噴射建筑材料以實現(xiàn)筒體結(jié)構(gòu)各截面層的打印施工，待已打印筒體結(jié)構(gòu)700的高度超過打印頭桿371的伸縮范圍，啟動頂升機構(gòu)220帶動打印裝置向上爬升，自下向上沿高度方向逐層打印筒體結(jié)構(gòu)；

s103：如圖6和圖7所示，當已打印筒體結(jié)構(gòu)700的高度超過一節(jié)基座標準節(jié)210＇的高度時，通過動力控制系統(tǒng)向標準節(jié)提升裝置600發(fā)送控制指令，控制提升旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)620使得提升橫梁630的360°轉(zhuǎn)動，并控制提升梁徑向驅(qū)動機構(gòu)實現(xiàn)提升牽引機構(gòu)670沿提升橫梁630的長臂作直線運動以及沿著垂直方向作直線運動，將吊裝的基座標準節(jié)210＇安裝于導(dǎo)軌基座210的頂端，實現(xiàn)基座標準節(jié)210＇的提升和擴展就位；

s104：如圖8所示，啟動頂升機構(gòu)220，向上頂升直至打印頭370超過已打印筒體結(jié)構(gòu)700一定高度后并制動，重復(fù)步驟s102和步驟s103，如此循環(huán)逐層打印筒體結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明的筒體結(jié)構(gòu)的3d打印方法，通過動力控制系統(tǒng)向3d打印裝置發(fā)送控制指令，使得打印頭370在內(nèi)部導(dǎo)軌梁310和外部導(dǎo)軌梁320之間的環(huán)形平面內(nèi)噴射建筑材料以實現(xiàn)筒體結(jié)構(gòu)各截面層的打印施工，待已打印筒體結(jié)構(gòu)700的高度達到一節(jié)基座標準節(jié)210＇的高度時，動力控制系統(tǒng)控制標準節(jié)提升裝置600將吊裝的基座標準節(jié)210＇安裝于導(dǎo)軌基座210的頂端，實現(xiàn)基座標準節(jié)210＇的提升和擴展就位，即導(dǎo)軌基座210的高度能夠根據(jù)施工要求作適應(yīng)性調(diào)節(jié)，再次啟動頂升機構(gòu)220帶動打印裝置向上爬升實施后續(xù)打印施工，如此循環(huán)，自下向上沿高度方向逐層完成打印筒體結(jié)構(gòu)各橫截面層的打印，該3d打印方法自動化程度高，減輕了施工人員的勞動強度，在保證施工安全的同時還提高了工作效率。

上述步驟s102還包括，待已打印筒體結(jié)構(gòu)700的高度接近一節(jié)基座標準節(jié)210＇的長度時，安裝伸縮式附著連接件240，使伸縮式附著連接件240的兩端分別與已打印筒體結(jié)構(gòu)700及基座標準節(jié)210＇連接固定，伸縮式附著連接件240能夠根據(jù)導(dǎo)軌基座210與已施工筒體結(jié)構(gòu)之間的距離靈活調(diào)節(jié)其長度。

上述步驟s102還包括，動力控制系統(tǒng)發(fā)送控制信號，建筑材料通過注入口310c進入建筑材料容納腔310a，經(jīng)通孔一310d和通孔二350a流入打印頭導(dǎo)軌橫梁350的中空腔室，并進入打印頭370實施打印，建筑材料通過打印頭導(dǎo)軌橫梁350的中空腔室進入打印頭370實施打印施工，操作更加方便，并易于控制。

上述描述僅是對本發(fā)明較佳實施例的描述，并非對本發(fā)明范圍的任何限定，本發(fā)明領(lǐng)域的普通技術(shù)人員根據(jù)上述揭示內(nèi)容做的任何變更、修飾，均屬于權(quán)利要求范圍。