3d打印建筑墻體的方法和3d打印建筑的設(shè)備的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種3D打印建筑墻體的方法，采用3D打印噴頭進行主墻體打印，在打印到主墻體預(yù)開口位置后，使用易于挖除的材料在主墻體預(yù)開口位置打印支撐墻，主墻體打印完成后，將支撐墻使用挖除工具進行挖除；本發(fā)明還提供了一種支持該3D打印建筑墻體的方法的3D打印建筑的設(shè)備；通過在預(yù)留開口處設(shè)置支撐墻，支撐墻的打印材料易于后期挖除，在墻體打印過程中該支撐墻起到支撐作用，當(dāng)打印完畢后，可使用挖除工具對支撐墻部分直接挖除，該方法操作便捷，成本低廉，并且降低了施工成本，極大的提高施工進度。并且還可在支撐墻的打印材料中加有便于區(qū)分的著色顏料，有利于在挖除作業(yè)中迅速確定挖除邊界，提升施工速度。
【專利說明】
3D打印建筑墻體的方法和3D打印建筑的設(shè)備
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明屬于建筑工程領(lǐng)域，尤其涉及一種3D打印建筑墻體的方法和3D打印建筑的設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有的建筑輪廓成型的門窗，因為缺少支撐，無法直接在其位置預(yù)留空間，雖然門窗位置，可以預(yù)先加入隔離，支撐材料，如木質(zhì)、鋼制板材，但是增加了流程和材料，費時費工，不經(jīng)濟。如何在不影響使用的前提下，解決門窗預(yù)留問題，是當(dāng)前相關(guān)研發(fā)人員急待解決的技術(shù)問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，針對現(xiàn)有技術(shù)不足，提供一種效率高、成本低的3D打印建筑墻體的方法。
[0004]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案:
[0005]—種3D打印建筑墻體的方法，采用3D打印噴頭進行主墻體打印，在打印到主墻體預(yù)開口位置后，使用易于挖除的材料在主墻體預(yù)開口位置打印支撐墻;主墻體打印完成后，將支撐墻使用挖除工具進行挖除;打印主墻體所用的材料與打印支撐墻所用的易于挖除的材料不同。
[0006]優(yōu)選的，易于挖除的材料為發(fā)泡膠。
[0007]優(yōu)選的，易于挖除的材料為凝結(jié)時間比打印主墻體時所用材料凝結(jié)時間長的混凝土材料。
[0008]優(yōu)選的，在支撐墻打印時，所使用的易于挖除的材料中加有便于識別的異色顏料。
[0009]優(yōu)選的，當(dāng)進行支撐墻打印時，在所述支撐墻的下端和上端分別鋪設(shè)有隔離層。
[0010]一種3D打印建筑的設(shè)備，包括打印主墻體的3D打印噴頭和打印主墻體預(yù)開口位置處支撐墻的支撐墻打印噴頭，支撐墻打印噴頭用于打印易于挖除的材料;還包括用于帶動3D打印噴頭和支撐墻打印噴頭移動的移動機構(gòu)，所述移動機構(gòu)可帶動3D打印噴頭和支撐墻打印噴頭在X軸、Y軸和Z軸上移動。
[0011]優(yōu)選的，3D打印噴頭和支撐墻打印噴頭為同一打印噴頭。
[0012]優(yōu)選的，支撐墻打印噴頭包括發(fā)泡槍以及分別與發(fā)泡槍相連的發(fā)泡劑溶液輸送管路和壓縮空氣輸送管路；
[0013]所述發(fā)泡劑溶液輸送管路上連接有用于輸送發(fā)泡劑溶液的定量輸液栗、控制管路開/閉的控制閥門以及第一流量計，壓縮空氣輸送管路上設(shè)置有調(diào)壓閥、第二控制閥門以及第二流量計。
[0014]優(yōu)選的，3D打印噴頭包括混料部，所述混料部內(nèi)部設(shè)置有混料腔;混料部上端設(shè)置有上端蓋，下端設(shè)置有噴料嘴;上端蓋上設(shè)置有多個與混料腔相通的初料進口 ；混料腔內(nèi)部設(shè)置有攪拌器。
[0015]優(yōu)選的，移動機構(gòu)為移動龍門，所述3D打印噴頭設(shè)置在移動龍門上，所述移動龍門包括主移動支撐底座、兩個相對設(shè)置在主移動支撐底座上的X向移動部件、兩端分別與兩個X向移動部件相連的Z向移動部件以及設(shè)置在Z向移動部件上的Y向移動部件;所述X向移動部件可在主移動支撐底座上沿X方向移動，所述Z向移動部件可在X向移動部件沿Z方向運動，所述Y向移動部件可在Z向移動部件上沿Y向運動;所述X向移動部件、Z向移動部件以及Y向移動部件的可運動路徑相互垂直。
[0016]一方面，本發(fā)明提供一種3D打印建筑墻體的方法，通過在預(yù)留開口處設(shè)置支撐墻，支撐墻的打印材料易于后期挖除，在墻體打印過程中該支撐墻起到支撐作用，當(dāng)打印完畢后，可使用挖除工具對支撐墻部分直接挖除，該方法操作便捷，成本低廉，并且降低了施工成本，極大的提高施工進度。并且還可在支撐墻的打印材料中加有便于區(qū)分的著色顏料，有利于在挖除作業(yè)中迅速確定挖除邊界，提升施工速度。
[0017]另一方面，本發(fā)明提供一種3D打印建筑的設(shè)備，打印主墻體的3D打印噴頭和打印主墻體預(yù)開口位置處支撐墻的支撐墻打印噴頭分別設(shè)置在移動機構(gòu)上，移動機構(gòu)帶動3D打印噴頭和支撐墻打印噴頭在預(yù)打印位置上進行立體式的運動，使得3D打印噴頭可以完成各個位置打打印工作。
【附圖說明】
[0018]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例的技術(shù)方案，下面將對實施例的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅涉及本發(fā)明的一些實施例，而非對本發(fā)明的限制。
[0019]圖1是本發(fā)明支撐墻與隔離層位置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖2是本發(fā)明實施例1所述的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021 ]圖3是本發(fā)明實施例2所述的的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖4是本發(fā)明的移動龍門的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖5是本發(fā)明圖4中A部放大結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖6是本發(fā)明圖4中B部放大結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖7是本發(fā)明圖4中C部放大結(jié)構(gòu)示意圖。
[0026]在附圖中，21混料部、22初料進口、23噴料嘴、24旋轉(zhuǎn)軸桿、25混料槳葉、26送料槳葉、27上端蓋、28微調(diào)劑進口、31發(fā)泡槍、32定量輸液栗、33控制閥門、34第一流量計、35調(diào)壓閥、36第二控制閥門、37第二流量計、4主移動支撐底座、41支承件、42X向?qū)驅(qū)к墶?X向移動部件、51移動支撐臂、511Z向?qū)驅(qū)к墶?2X向移動導(dǎo)軌、6Z向移動部件、61平移梁、62Y向?qū)驅(qū)к墶?3Z向移動導(dǎo)軌、7Y向移動部件、71Y向移動導(dǎo)軌、8支撐墻、9隔離層。
【具體實施方式】
[0027]以下結(jié)合附圖1至7給出的實施例，進一步說明本發(fā)明的【具體實施方式】。本發(fā)明不限于以下實施例的描述。
[0028]如圖1和3所示:一種3D打印建筑墻體的方法，在打印建筑墻體時，采用3D打印噴頭進行主墻體I打印，在打印到主墻體I預(yù)開口位置后，使用易于挖除的材料在主墻體I預(yù)開口位置打印支撐墻8;主墻體I打印完成后，將支撐墻8使用圓鋸，帶狀鋸，線鋸等挖除工具進行挖除;打印主墻體I所用的材料與打印支撐墻8所用的易于挖除的材料不同。打印主墻體I和打印支撐墻8的3D打印噴頭可以為同一個，也可以為不同。采用同一個3D打印噴頭時，當(dāng)3D打印噴頭運行到主墻體I預(yù)開口位置后，調(diào)節(jié)3D打印噴頭的出料，將出料變換為易于挖除的材料，在主墻體I預(yù)開口位置打印支撐墻8，當(dāng)主墻體I打印完成后，將支撐墻8使用挖除工具進行挖除?？梢栽谒鲋螇?的下端和上端分別鋪設(shè)有隔離層9;隔離層9在后期挖除工序中有利于挖除工具進行挖除作業(yè)。所述預(yù)開口位置可以是門、窗、風(fēng)道口等墻體開口處。優(yōu)選的，所述易于挖除的材料中加有便于識別的異色顏料。
[0029]如圖2-7所示，本發(fā)明還提供一種3D打印建筑的設(shè)備，適用于本發(fā)明的3D打印建筑墻體的方法。本發(fā)明的3D打印建筑的設(shè)備包括打印主墻體I的3D打印噴頭和打印主墻體I預(yù)開口位置處支撐墻8的支撐墻打印噴頭，支撐墻打印噴頭用于打印易于挖除的材料;還包括用于帶動3D打印噴頭和支撐墻打印噴頭移動的移動機構(gòu)，所述移動機構(gòu)可帶動3D打印噴頭和支撐墻打印噴頭在X軸、Y軸和Z軸上移動。所述3D打印噴頭通常與混凝土材料的攪拌設(shè)備和傳送混凝土材料的管道相連。3D打印噴頭和支撐墻打印噴頭打印的材料不同，3D打印噴頭和支撐墻打印噴頭可以是兩個獨立的打印噴頭，也可以為同一打印噴頭。采用同一個3D打印噴頭時，當(dāng)3D打印噴頭運行到主墻體I預(yù)開口位置后，調(diào)節(jié)3D打印噴頭的出料，將出料變換為易于挖除的材料。
[0030]實施例一
[0031]如圖2所示，本發(fā)明的支撐墻打印噴頭的一個實施例，本實施例的易于挖除的材料為發(fā)泡膠，該支撐墻打印噴頭與3D打印噴頭為兩個獨立的打印噴頭。
[0032]所述支撐墻打印噴頭包括發(fā)泡槍31以及分別與發(fā)泡槍31相連的發(fā)泡劑溶液輸送管路和壓縮空氣輸送管路；
[0033]所述發(fā)泡劑溶液輸送管路上連接有用于輸送發(fā)泡劑溶液的定量輸液栗32、控制管路開/閉的控制閥門33以及第一流量計34，所述壓縮空氣輸送管路上設(shè)置有調(diào)壓閥35、第二控制閥門36以及第二流量計37;發(fā)泡劑溶液輸送管路的進料口與發(fā)泡劑儲罐相連，將發(fā)泡劑向發(fā)泡槍31內(nèi)輸送，壓縮空氣輸送管路的進料口與壓縮機相連，將壓縮空氣向發(fā)泡槍31內(nèi)輸送。
[0034]優(yōu)選的，在發(fā)泡膠混合異色顏料，在不影響發(fā)泡膠正常使用的前提下，發(fā)泡膠自身的顏色發(fā)生改變，有利于在挖除作業(yè)中迅速確定挖除邊界，提升施工速度。所述支撐墻打印噴頭通過頂部的安裝座連接到移動機構(gòu)的同步帶的基座上。在打印墻體時，采用3D打印噴頭進行主墻體I打印，當(dāng)打印到主墻體I預(yù)開口位置后，使用支撐墻打印噴頭打印發(fā)泡膠形成打印支撐墻8，在打印到主墻體I后繼續(xù)使用3D打印噴頭打印，當(dāng)主墻體I打印完成后，將支撐墻8使用挖除工具進行挖除?？梢栽谒鲋螇?的下端和上端分別鋪設(shè)有隔離層9。
[0035]實施例二
[0036]如圖3所示:本發(fā)明的3D打印噴頭的一個實施例，本實施例相對于實施例1的不同之處在于，所述易于挖除的材料為凝結(jié)時間比打印墻體時所用材料凝結(jié)時間長的混凝土材料;在打印支撐墻8的混凝土材料內(nèi)加有緩凝劑。該3D打印噴頭即作為主墻體I的打印噴頭，也作為支撐墻的打印噴頭，即3D打印噴頭和支撐墻打印噴頭為同一打印噴頭。
[0037]所述3D打印噴頭包括混料部21，所述混料部21內(nèi)部設(shè)置有混料腔;混料部21上端設(shè)置有上端蓋27，下端設(shè)置有噴料嘴23;上端蓋27上設(shè)置有多個與混料腔相通的初料進口22；
[0038]混料腔內(nèi)部設(shè)置有攪拌器，所述攪拌器包括與攪拌器驅(qū)動裝置相連的旋轉(zhuǎn)軸桿24、設(shè)置在旋轉(zhuǎn)軸桿24上部的混料槳葉25以及設(shè)置在旋轉(zhuǎn)軸桿24下部的送料槳葉26;
[0039]混料槳葉25位于混料腔內(nèi)部，送料槳葉26位于噴料嘴23內(nèi)部。
[0040]優(yōu)選的，上端蓋27上設(shè)置有兩個相互獨立的初料進口22，一個與混凝土供料設(shè)備相連，用于輸送混凝土，另一個與緩凝劑供料設(shè)備相連，用于輸送緩凝劑。在采用3D打印噴頭進行主墻體I打印時，傳送混凝土材料的初料進口 22開啟，其它初料進口 22關(guān)閉，3D打印噴頭僅擠出單一的混凝土材料；當(dāng)打印到主墻體I預(yù)開口位置后，傳送緩凝劑的初料進口 22與傳送混凝土材料的初料進口 22同時供料，混料腔內(nèi)的攪拌器將混凝土和緩凝劑混合均勻并向噴料嘴23傳送，通過3D打印噴頭打印支撐墻8，在打印到主墻體I后則不傳送緩凝劑，繼續(xù)使用3D打印噴頭打印，當(dāng)主墻體I打印完成凝固定型后，支撐墻8還處于未凝固狀態(tài)下，將支撐墻8使用挖除工具進行挖除。本實施例采用凝結(jié)時間長的混凝土材料進行支撐墻8的打印，無需對現(xiàn)有設(shè)備進行過多的改進，僅需控制好緩凝劑的輸送時間，易于實施且成本低。
[0041]優(yōu)選的，上端蓋27上設(shè)置有三個相互獨立的初料進口22，分別與混凝土供料設(shè)備、緩凝劑供料設(shè)備以及異色顏料供給設(shè)備相連。在工作時，初料進口 22分別將相對應(yīng)的物料引入混料腔，混料腔內(nèi)的攪拌器將物料充分混合，然后向噴料嘴23輸送，最后由噴料嘴23將混合好的物料噴出進行打??；在這期間，可根據(jù)不同的施工進度以及外界環(huán)境，確定混凝土與緩凝劑的配比，以便于在主墻體I凝固定型后，支撐墻8還處于未凝固狀態(tài)下，便于挖除作業(yè);加入異色顏料有利于在挖除作業(yè)中迅速確定挖除邊界，提升施工速度。
[0042]優(yōu)選的，混料部21上設(shè)置有微調(diào)劑進口28，微調(diào)劑進口28與混料腔相通，用于在噴料打印過程中向混料腔內(nèi)部加注小劑量的外加調(diào)節(jié)劑，如水，防水劑，抗凍劑，引氣劑等等，使得對物料性質(zhì)的調(diào)節(jié)更加快捷，提高精準(zhǔn)度。
[0043]優(yōu)選的，微調(diào)劑進口28的給料區(qū)域位于25混料槳葉和26送料槳葉之間。
[0044]如圖4-7所示，本發(fā)明的3D打印建筑的設(shè)備的一種實施例，本發(fā)明所述3D打印噴頭設(shè)置在移動龍門上，所述的移動機構(gòu)為移動龍門，移動龍門包括主移動支撐底座4、兩個相對設(shè)置在主移動支撐底座4上的X向移動部件5、兩端分別與兩個X向移動部件5相連的Z向移動部件6以及設(shè)置在Z向移動部件6上的Y向移動部件7;X向移動部件5可在主移動支撐底座4上沿X方向移動，所述Z向移動部件6可在X向移動部件5沿Z方向運動，所述Y向移動部件7可在Z向移動部件6上沿Y向運動;所述X向移動部件5、Z向移動部件6以及Y向移動部件7的可運動路徑相互垂直。當(dāng)然本發(fā)明的移動機構(gòu)并不限于采用移動龍門結(jié)構(gòu)。
[0045]優(yōu)選的，X向移動部件5與主移動支撐底座4之間、Z向移動部件6與X向移動部件5以及Y向移動部件7與Z向移動部件6之間分別通過直線導(dǎo)軌副相連;直線導(dǎo)軌副分別與相對應(yīng)的驅(qū)動電機相連。
[0046]優(yōu)選的，移動支撐底座4包括兩組相互平行的支承件41和分別設(shè)置在兩個支承件41上的兩個X向?qū)驅(qū)к?2，X向移動部件5包括移動支撐臂51，移動支撐臂51的下端設(shè)置有與所述X向?qū)驅(qū)к?2相匹配的X向移動導(dǎo)軌52。移動支撐臂51側(cè)壁上設(shè)置有Z向?qū)驅(qū)к?11，Z向移動部件6包括平移梁61、設(shè)置在平移梁61上的Y向?qū)驅(qū)к?2和分別設(shè)置在平移梁61兩端的兩個Z向移動導(dǎo)軌63;
[0047]優(yōu)選的，Z向移動導(dǎo)軌63和平移梁61之間連接有多條斜拉鋼索，該斜拉鋼索可大幅度增強聯(lián)接在Z向移動導(dǎo)軌63之間的平動梁61的承重能力(抗彎曲強度和剛度)。
[0048]所述Z向移動導(dǎo)軌63與Z向?qū)驅(qū)к?11配合滑動;Y向移動部件7包括Y向移動導(dǎo)軌71，Y向移動導(dǎo)軌71與Y向?qū)驅(qū)к?2配合滑動;3D打印噴頭設(shè)置在Y向移動部件7上。
[0049]移動龍門通過X向移動部件5、Ζ向移動部件6以及Y向移動部件7相配合，可帶動3D打印噴頭和支撐墻打印噴頭在預(yù)打印位置上進行立體式的運動，使得3D打印噴頭可以完成各個位置打打印工作。
[0050]本發(fā)明通過在預(yù)留開口處設(shè)置支撐墻，支撐墻的打印材料易于后期挖除，并且支撐墻的打印材料中加有便于區(qū)分的著色顏料，在墻體打印過程中該支撐墻起到支撐作用，當(dāng)打印完畢后，可使用挖除工具對支撐墻部分直接挖除，該方法操作便捷，成本低廉，并且降低了施工成本，極大的提高施工進度。
[0051]以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實施方式對本發(fā)明所作的進一步詳細說明，不能認定本發(fā)明的具體實施只局限于這些說明。對于本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本發(fā)明的保護范圍。
【主權(quán)項】
1.一種3D打印建筑墻體的方法，其特征在于:采用3D打印噴頭進行主墻體(I)打印，在打印到主墻體(I)預(yù)開口位置后，使用易于挖除的材料在主墻體(I)預(yù)開口位置打印支撐墻(8);主墻體(I)打印完成后，將支撐墻(8)使用挖除工具進行挖除;打印主墻體(I)所用的材料與打印支撐墻(8)所用的易于挖除的材料不同。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的3D打印建筑墻體的方法，其特征在于:所述易于挖除的材料為發(fā)泡膠。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的3D打印建筑墻體的方法，其特征在于:所述易于挖除的材料為凝結(jié)時間比打印主墻體(I)時所用材料凝結(jié)時間長的混凝土材料。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的3D打印建筑墻體的方法，其特征在于:在支撐墻(8)打印時，所使用的易于挖除的材料中加有便于識別的異色顏料。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的3D打印建筑墻體的方法，其特征在于:當(dāng)進行支撐墻(8)打印時，在所述支撐墻(8)的下端和上端分別鋪設(shè)有隔離層(9)。6.一種3D打印建筑的設(shè)備，其特征在于:包括打印主墻體(I)的3D打印噴頭和打印主墻體(I)預(yù)開口位置處支撐墻(8)的支撐墻打印噴頭，支撐墻打印噴頭用于打印易于挖除的材料;還包括用于帶動3D打印噴頭和支撐墻打印噴頭移動的移動機構(gòu)，所述移動機構(gòu)可帶動3D打印噴頭和支撐墻打印噴頭在X軸、Y軸和Z軸上移動。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的3D打印建筑的設(shè)備，其特征在于:所述3D打印噴頭和支撐墻打印嗔頭為冋一打印嗔頭。8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的3D打印建筑的設(shè)備，其特征在于:所述支撐墻打印噴頭包括發(fā)泡槍(31)以及分別與發(fā)泡槍(31)相連的發(fā)泡劑溶液輸送管路和壓縮空氣輸送管路； 所述發(fā)泡劑溶液輸送管路上連接有用于輸送發(fā)泡劑溶液的定量輸液栗(32)、控制管路開/閉的控制閥門(33)以及第一流量計(34)，所述壓縮空氣輸送管路上設(shè)置有調(diào)壓閥(35)、第二控制閥門(36)以及第二流量計(37)。9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的3D打印建筑的設(shè)備，其特征在于:所述3D打印噴頭包括混料部(21)，所述混料部(21)內(nèi)部設(shè)置有混料腔； 所述混料部(21)上端設(shè)置有上端蓋(27)，下端設(shè)置有噴料嘴(23); 所述上端蓋(27)上設(shè)置有多個與混料腔相通的初料進口(22); 所述混料腔內(nèi)部設(shè)置有攪拌器。10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的3D打印墻體建筑的方法，其特征在于:所述移動機構(gòu)為移動龍門，所述3D打印噴頭設(shè)置在移動龍門上，所述移動龍門包括主移動支撐底座(4)、兩個相對設(shè)置在主移動支撐底座(4)上的X向移動部件(5)、兩端分別與兩個X向移動部件(5)相連的Z向移動部件(6)以及設(shè)置在Z向移動部件(6)上的Y向移動部件(7);所述X向移動部件(5)可在主移動支撐底座(4)上沿X方向移動，所述Z向移動部件(6)可在X向移動部件(5)沿Z方向運動，所述Y向移動部件(7)可在Z向移動部件(6)上沿Y向運動;所述X向移動部件(5)、Z向移動部件(6)以及Y向移動部件(7)的可運動路徑相互垂直。
【文檔編號】E04G21/04GK106088610SQ201610423857
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年6月15日 公開號201610423857.3, CN 106088610 A, CN 106088610A, CN 201610423857, CN-A-106088610, CN106088610 A, CN106088610A, CN201610423857, CN201610423857.3
【發(fā)明人】張靖, 蔣旭峰
【申請人】杭州博彭科技有限公司