本發(fā)明的區(qū)塊分布式3D打印裝置，本實施例以大體量建筑物的3D打印施工為例，為了明確方向關(guān)系，按需要設(shè)置了將z軸方向作為已打印建筑體1高度延伸方向的xyz直角坐標系。
[0029]請參考圖1至圖4，上述區(qū)塊分布式3D打印裝置包括固定于已打印建筑體10的外立面的爬升導(dǎo)軌20，能夠沿著爬升導(dǎo)軌20相對于已打印建筑體10爬升或下降的爬升構(gòu)件30，以及位于已打印建筑體10的頂部，且與爬升構(gòu)件30剛性連接的打印裝置40;打印裝置40包括與爬升構(gòu)件30頂端剛性連接的軌道框架(未圖示)以及打印頭橫梁42，軌道框架包括若干相交固接的軌道橫梁43和連系梁44組成的網(wǎng)格，軌道橫梁43和連系梁44分別平行且等間距，為了盡可能防止軌道橫梁43產(chǎn)生撓度，使得連系梁44的兩端分別與軌道框架邊緣的軌道橫梁43固定連接，連系梁44的中部固接于軌道框架內(nèi)部的軌道橫梁43的上方，打印頭橫梁42兩端能夠沿著軌道橫梁43滑動，每根打印頭橫梁42上設(shè)置一個能夠沿打印頭橫梁42滑動的打印頭50。
[0030]前述剛性連接為焊接、螺栓連接等，本實施例優(yōu)選螺栓連接，可實現(xiàn)打印裝置40與爬升構(gòu)件30的快速組裝及拆卸。另外需指出的是，打印裝置40和爬升構(gòu)件30均與動力控制系統(tǒng)通信連接，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。由于爬升導(dǎo)軌20附著固定于已打印建筑體10的外立面，從而爬升導(dǎo)軌20可以采用逐步加長升高的方式隨著已打印建筑體10的升高而升高，具體方法可以參照起重塔吊施工中塔身標準節(jié)的增高原理，此處不做贅述。而且為了保證爬升構(gòu)件30的正常爬升，該爬升導(dǎo)軌20的高度大于對應(yīng)的已打印建筑體10橫截面層的高度。該爬升導(dǎo)軌20同時作為打印裝置40的支撐裝置。
[0031]針對目前建筑體結(jié)構(gòu)體量巨大，而現(xiàn)有區(qū)塊分布式3D打印裝置不僅打印尺度有局限，打印精度不高，而且只有一個打印頭，無法應(yīng)用于大體量建筑物施工的缺陷，本發(fā)明的區(qū)塊分布式3D打印裝置，在打印裝置40的軌道框架上設(shè)置若干平行間隔設(shè)置的軌道橫梁43，也就是說，常規(guī)的軌道框架為一對平行設(shè)置的軌道橫梁43以及一對平行設(shè)置的連系梁44組成的框架結(jié)構(gòu)，而本發(fā)明在軌道框架內(nèi)增設(shè)若干平行且等間距設(shè)置的軌道橫梁43，在軌道框架的另外兩側(cè)的連系梁44內(nèi)增設(shè)若干平行且等間距設(shè)置的連系梁44，從而將打印裝置40劃分為若干個等面積的打印區(qū)塊。每個打印區(qū)塊內(nèi)的相鄰的兩個軌道橫梁43之間設(shè)置打印頭橫梁42，打印頭橫梁42上配合設(shè)置獨立控制的打印頭50，從而每個打印區(qū)塊內(nèi)的打印頭橫梁42能夠沿著所在區(qū)塊的軌道橫梁43沿作業(yè)面X軸方向移動，每個打印頭50能夠沿著打印頭橫梁42沿作業(yè)面y軸方向移動，從而實現(xiàn)本打印區(qū)塊內(nèi)xy平面的全覆蓋。而每個打印區(qū)塊內(nèi)的打印頭橫梁42以及打印頭50的運動完全獨立，因此，本發(fā)明的多個打印區(qū)塊的區(qū)塊分布式3D打印裝置提高了打印效率。此外，將打印裝置40劃分為若干個等面積的打印區(qū)塊，縮短了單個打印頭橫梁42的長度，減小了打印頭橫梁42的撓度，防止打印頭橫梁42產(chǎn)生豎向位移，而且減小了單個打印頭50的打印范圍，從而提高了打印精度。當然，通過在已打印建筑體10外立面設(shè)置爬升導(dǎo)軌20，爬升構(gòu)件30在動力控制系統(tǒng)的控制下沿著爬升導(dǎo)軌20進行爬升和下降運動，而爬升構(gòu)件30與軌道框架固定連接，從而使得爬升構(gòu)件30能夠帶動打印裝置40逐步相對于已打印建筑體10逐步地相對于已打印建筑體I沿z軸向上移動，進而使得打印裝置40在自動化爬升的同時完成建筑體各橫截面層自下向上的逐層打印施工。
[0032]較佳地，本實施例打印裝置40的打印頭橫梁42的兩端設(shè)有滑塊或滾輪組(未圖示)，軌道橫梁43上設(shè)有與滑塊或滾輪組滑動配合且橫截面呈C形的滑道(未圖示)，使得打印頭橫梁42的兩端能夠沿軌道橫梁43的滑道(S卩X軸方向)自由滑動。由于滑塊或滾輪組均能夠安全可靠地嵌裝在滑道的C形開口腔內(nèi)，因此，上述結(jié)構(gòu)能夠保證打印頭橫梁42在軌道橫梁43上穩(wěn)定運行。
[0033]較佳地，為實現(xiàn)打印頭50與打印頭橫梁42的穩(wěn)定連接，打印裝置40還包括連接架(未圖示)，連接架包括能夠與打印頭橫梁42滑動配合的基座，及與基座固定連接的打印頭桿，打印頭50通過打印頭桿連接在基座上。具體而言，本實施例中具有C形截面的基座套設(shè)在打印頭橫梁42上，并能夠沿打印頭橫梁42滑動，從而帶動打印頭50沿打印頭橫梁42 (SPy軸方向)自由滑動。
[0034]另外，軌道框架的底部還固接有若干豎桿(未圖示)，軌道框架通過豎桿與所述爬升構(gòu)件30的頂端剛性連接，豎桿不但是軌道框架與爬升構(gòu)件30的連接構(gòu)件，而且還調(diào)整了兩者的間距，以保證打印裝置40與作業(yè)面保持適當?shù)墓ぷ骶嚯x。
[0035]較佳地，請參閱圖3，為了保證打印頭橫梁42沿著位于其兩端的軌道橫梁43正常勻速滑動，打印頭橫梁42的兩端還設(shè)有連接板45，連接板45與打印頭橫梁42垂直固接，連接板45位于軌道橫梁43內(nèi)且能夠沿著軌道橫梁43滑動。
[0036]較佳地，為了取材方便，方便爬升導(dǎo)軌20的安裝和拆卸，提高爬升導(dǎo)軌20與已打印建筑體10的連接牢固性，爬升導(dǎo)軌20通過若干附墻連桿46固定于已打印建筑體10的外立面。也就是說，附墻連桿46將爬升導(dǎo)軌20的荷載傳遞至已打印建筑10標高相等且相鄰的兩面墻上，從而防止爬升導(dǎo)軌20傾覆。為了進一步增加爬升導(dǎo)軌20的安裝穩(wěn)定性，爬升導(dǎo)軌20的底端固定于地面上。
[0037]實施例二
[0038]結(jié)合圖1至圖4說明本發(fā)明的區(qū)塊分布式3D打印裝置的打印方法，本實施例是以標高±0.000以上的建筑物的施工為例，具體步驟如下:
[0039]SOOl:安裝區(qū)塊分布式3D打印裝置，使軌道框架穩(wěn)定附著在已打印建筑體10的外立面，使打印裝置40的打印頭50位于已打印建筑體10上方適當高度，并位于初始位置；
[0040]S002:通過動力控制系統(tǒng)向打印裝置40發(fā)送控制指令，使各打印頭50分別沿對應(yīng)的打印頭橫梁42移動，同時噴出建筑物料，打印頭50每打印一行，打印頭橫梁50沿滑道移動一設(shè)定距離，如此循環(huán)往復(fù)，逐行完成當前橫截面層的打印施工；
[0041]S003:當前橫截面層打印結(jié)束后，加長爬升導(dǎo)軌20至預(yù)定高度，并通過動力控制系統(tǒng)向爬升構(gòu)件30發(fā)送控制指令，使軌道框架脫離已打印建筑體10的外立面，并通過爬升構(gòu)件30的爬升帶動軌道框架向上移動一設(shè)定距離并穩(wěn)定附著于已打印建筑體10的外立面，從而將打印裝置40頂升至上一層待打印橫截面層所在的高度；
[0042]S004:反復(fù)上述步驟S002和S003，自下向上逐層打印各橫截面層直至完成建筑物整體的打印施工。
[0043]優(yōu)選的，步驟S004后還包括步驟S005，拆除區(qū)塊分布式3D打印裝置:待建筑物打印完成后，斷開爬升構(gòu)件30與軌道框架之間的連接，使得與軌道框架固定連接的打印裝置40脫離已打印建筑體10，整體吊運區(qū)塊分布式3D打印裝置;或者，松開軌道框架的豎桿與爬升構(gòu)件30頂端的螺栓連接，并使爬升構(gòu)件30脫離已打印建筑體10的外立面，分別吊運打印裝置40和爬升構(gòu)件30以及爬升導(dǎo)