用于澆鑄建造元件的方法【
技術(shù)領(lǐng)域：
】[0001]本發(fā)明大體上涉及饒鑄可凝結(jié)(settable)的建筑材料以形成建造元件，該建造元件用于建造(構(gòu)造)建筑物或者類似結(jié)構(gòu)。特別地，本發(fā)明涉及使用模具(模板(formwork))來饒鑄建筑材料以形成建造元件?！?br>背景技術(shù)：
】[0002]澆鑄可凝結(jié)的建筑材料如混凝土以形成下述元件已經(jīng)進(jìn)行了相當(dāng)長的時(shí)間，所述元件用于建構(gòu)建筑物或者形成建筑物的整體部分。澆鑄這些材料通常涉及到構(gòu)造通常被稱為模板且具有腔體的模具，該腔體的幾何結(jié)構(gòu)與建造元件的期望幾何結(jié)構(gòu)相反?；旧蠟橐簯B(tài)的建筑材料被傾倒至腔體內(nèi)并凝結(jié)(固化)，從而使腔體內(nèi)的建筑材料凝固并形成具有期望幾何結(jié)構(gòu)的建造元件。隨后從建造元件中移除該模具。[0003]澆鑄建造元件的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于用于創(chuàng)建復(fù)雜的建造元件幾何結(jié)構(gòu)的范圍，其允許要澆鑄的元件具有特定的功能性或者美觀性。例如，由于可凝結(jié)建筑材料的狀態(tài)可以從液態(tài)改變到固態(tài)，所以該材料可以被傾倒入具有不規(guī)則復(fù)雜形狀的模具內(nèi)且被固化，隨后，凝固的部分具有基本上相應(yīng)的不規(guī)則復(fù)雜形狀，使用其它工藝可能難以實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)。[0004]隨著架構(gòu)和工程變得愈加復(fù)雜，對于澆鑄非標(biāo)準(zhǔn)的“自由形式”幾何結(jié)構(gòu)的建造元件的需求也增加。許多非標(biāo)準(zhǔn)幾何結(jié)構(gòu)共有的一個(gè)問題在于“底切”或懸伸表面的存在。如果使用傳統(tǒng)的鋼性模板來澆鑄具有這樣的表面的建造元件，則當(dāng)建筑材料凝固時(shí)，模板與建造元件接合，使得難以或不可能從建造元件移除模板。[0005]過去克服此問題的解決方案涉及到使用下述模板:復(fù)雜的多部件模板，其可以被拆卸以從該模板釋放建造元件；或者消耗性模板，其在建造元件凝固后被損壞以釋放該建造元件，例如，通過將模板打碎。然而，這些解決方案通常較昂貴，原因在于多部件模板的復(fù)雜性和/或在每次澆鑄過程中消耗的模板材料的量，在每次澆鑄過程中消耗的模板材料可能會(huì)產(chǎn)生大量的廢棄的模板材料，還可能需要相當(dāng)長的時(shí)間和/或能量來從所澆鑄元件中移除t吳板。[0006]因此，提供一種更有效的、可支撐的且成本有效的用于澆鑄建筑材料以形成建造元件，特別是用于澆鑄具有復(fù)雜幾何結(jié)構(gòu)如懸伸表面的建造元件的方法將是有用的?！?br/>發(fā)明內(nèi)容】[0007]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種用于使用計(jì)算機(jī)控制設(shè)備來澆鑄建筑材料以形成建造元件(建構(gòu)元件，建筑元件，構(gòu)造元件，construct1nelement)的方法，所述設(shè)備具有與模板材料的容器連通的材料沉積頭，并且所述設(shè)備能夠響應(yīng)于計(jì)算機(jī)指令在建筑容積(建筑體積)內(nèi)移動(dòng)，所述方法包括以下步驟:由所述設(shè)備接收與模板幾何結(jié)構(gòu)相關(guān)的計(jì)算機(jī)指令；使所述材料沉積頭在所述建筑容積內(nèi)移動(dòng)并且在特定位置處選擇性地沉積模板材料，以制造與所述模板幾何結(jié)構(gòu)相對應(yīng)的模板；以與所述模板的至少一部分相接觸的方式傾倒建筑材料；使與所述模板相接觸的所述建筑材料至少部分地固化，從而形成所述建造元件；以及從所述建造元件中移除所述模板的至少一部分。[0008]參照本發(fā)明的另一方面，提供了一種用于使用計(jì)算機(jī)控制設(shè)備來澆鑄建筑材料以形成建造元件的方法，所述設(shè)備具有與模板材料的容器連通的材料沉積頭，并且所述設(shè)備能夠響應(yīng)于計(jì)算機(jī)指令在建筑容積內(nèi)移動(dòng)，所述方法包括以下步驟:由所述設(shè)備接收與第一模板幾何結(jié)構(gòu)相關(guān)的計(jì)算機(jī)指令；使所述材料沉積頭在所述建筑容積內(nèi)移動(dòng)并且在特定位置處選擇性地沉積模板材料，以制造與所述模板幾何結(jié)構(gòu)相對應(yīng)的第一模板；在特定位置處向所述第一模板選擇性地施加一個(gè)或更多個(gè)復(fù)合材料部分，以形成均質(zhì)的復(fù)合材料層；使所述復(fù)合材料層固化以形成復(fù)合元件；從所述復(fù)合元件中移除所述第一模板；以與所述復(fù)合元件的至少一部分相接觸的方式傾倒第一建筑材料；以及使與所述復(fù)合元件相接觸的所述第一建筑材料固化，從而形成第一建造元件。[0009]在本發(fā)明的可替換的方面中，提供了一種用于使用計(jì)算機(jī)控制設(shè)備來澆鑄建筑材料以形成建造元件的方法，所述設(shè)備具有與模板材料的容器連通的材料沉積頭，并且所述設(shè)備能夠響應(yīng)于計(jì)算機(jī)指令在建筑容積內(nèi)移動(dòng)，所述方法包括以下步驟:由所述設(shè)備接收與第一模板幾何結(jié)構(gòu)相關(guān)的計(jì)算機(jī)指令；使所述材料沉積頭在所述建筑容積內(nèi)移動(dòng)并在特定位置處選擇性地沉積模板材料，以制造與所述第一模板幾何結(jié)構(gòu)相對應(yīng)的第一模板；在特定位置處向所述第一模板選擇性地施加一個(gè)或更多個(gè)復(fù)合材料部分；使所述一個(gè)或更多個(gè)復(fù)合材料部分固化以形成一個(gè)或更多個(gè)第一復(fù)合元件；由所述設(shè)備接收與第二模板幾何結(jié)構(gòu)相關(guān)的計(jì)算機(jī)指令；使所述材料沉積頭在所述建筑容積內(nèi)移動(dòng)，并在特定位置處選擇性地沉積模板材料以制造與所述第二模板幾何結(jié)構(gòu)相對應(yīng)的第二模板，所述第二模板至少部分地與所述第一模板或者所述一個(gè)或更多個(gè)第一復(fù)合元件相接觸；在特定位置處向所述第二模板選擇性地施加一個(gè)或更多個(gè)復(fù)合材料部分；使所述一個(gè)或更多個(gè)復(fù)合材料部分固化以形成一個(gè)或更多個(gè)第二復(fù)合元件；以與所述第一模板和所述第二模板的至少一部分相接觸的方式傾倒建筑材料；使與所述第一模板和所述第二模板相接觸的所述建筑材料固化，從而形成建造元件；以及從所述建造元件中移除所述第一模板和所述第二模板。[0010]在本說明書的上下文中，“建造元件”一般是指用于連同其他元件一起建構(gòu)結(jié)構(gòu)的任何對象(物體)，特別是指用于建構(gòu)建筑物、橋梁以及類似結(jié)構(gòu)(諸如人造礁、管道或者水處理設(shè)備)的元件。附接至較大的結(jié)構(gòu)或者形成完整的分立結(jié)構(gòu)的建造元件被認(rèn)為在“建造元件”的范圍內(nèi)。[0011]在整個(gè)說明書中，術(shù)語“模板”一般是指用于在另一材料從流體或柔性基質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)榛緞傂越Y(jié)構(gòu)的過程中使所述另一材料的結(jié)構(gòu)成形的制品。這樣的“模板”包括模具、支架(buck)、芯板或者芯軸。[0012]為了本說明書的目的，“復(fù)合材料”或者“復(fù)合(復(fù)合材料，composite)”一般是指纖維增強(qiáng)聚合物復(fù)合材料，包括熱塑性復(fù)合材料、短纖維熱塑性塑料、長纖維熱塑性塑料和長纖維增強(qiáng)熱塑性塑料。復(fù)合材料可以包括由天然(有機(jī))或者人造(非有機(jī))材料形成的纖維。特別地，本說明書將提到碳纖維或者玻璃纖維布、墊子或者帶以及纖維預(yù)浸漬(被稱為“預(yù)浸漬(預(yù)浸料，pre-preg)”)帶。然而，術(shù)語“復(fù)合(復(fù)合材料)”還可以包括對金屬基質(zhì)或者陶瓷基質(zhì)復(fù)合材料的參考。【附圖說明】[0013]現(xiàn)在將通過僅僅示例的方式，參照附圖來描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，在附圖中:[0014]圖1A是沉積材料以創(chuàng)建模板的設(shè)備的透視圖；[0015]圖1B是計(jì)算機(jī)控制銑刀軸的透視圖；[0016]圖1C是與銑刀軸相連的計(jì)算機(jī)控制機(jī)械臂的透視圖；[0017]圖1D是與材料沉積頭相連的計(jì)算機(jī)控制機(jī)械臂的透視圖；[0018]圖2是模板和所澆鑄的建造元件的透視圖；[0019]圖3是備選的所澆鑄的建造元件的透視圖；[0020]圖4是備選的模板和所澆鑄的建造元件的局部截面圖；[0021]圖5是又一備選的所澆鑄的建造元件的透視圖；[0022]圖6是裝配在建筑容積內(nèi)的增強(qiáng)框架的透視圖；[0023]圖7A是又一備選的模板和所澆鑄的建造元件的分解圖；[0024]圖7B是又一備選的所澆鑄的建造元件的詳細(xì)視圖；[0025]圖8A和8B是另外備選的模板和相應(yīng)的各自所澆鑄的建造元件的透視圖；[0026]圖9是被穩(wěn)固至多個(gè)柱狀物的備選的所澆鑄的建造元件的透視圖；[0027]圖10是將復(fù)合材料施加至不同模板的設(shè)備的透視圖；[0028]圖11是兩個(gè)另外的備選模板的透視圖，其中一個(gè)模板被穩(wěn)固有復(fù)合材料部分；[0029]圖12是又一備選模板的透視圖，該模板被覆蓋有復(fù)合材料并與又一備選的所澆鑄的建造元件接合；[0030]圖13A是又一備選模板的透視圖，該模板被穩(wěn)固有復(fù)合材料部分；[0031]圖13B是具有一體化復(fù)合材料部分的兩個(gè)備選的所澆鑄建造元件的側(cè)視圖；[0032]圖14A和14B是被穩(wěn)固有復(fù)合材料部分的備選模板的截面圖以及使用該模板澆鑄的備選建造元件的截面圖；[0033]圖15A至lf5D示出了制造具有多個(gè)一體化復(fù)合材料部分的又一備選模板的各個(gè)階段；以及[0034]圖15E是具有多個(gè)一體化復(fù)合材料部分的備選的所澆鑄建造元件的截面圖。【具體實(shí)施方式】[0035]本公開內(nèi)容大體上涉及一種用于使用模具(模板)來澆鑄可凝結(jié)建筑材料如混凝土以形成建造元件的方法，該模具(模板)是由計(jì)算機(jī)控制設(shè)備響應(yīng)于與模板幾何結(jié)構(gòu)相關(guān)的計(jì)算機(jī)指令制造的。特別地，本公開內(nèi)容涉及一種用于使用由所述設(shè)備制造的至少一個(gè)可熔的或可溶解的模板來澆鑄建筑材料以形成建造元件的方法，其中使所述至少一個(gè)模板熔化或溶解以從已固化的建造元件移除模板，并且所述模板材料可以被回收至計(jì)算機(jī)控制設(shè)備以用于重復(fù)使用。此外，本公開內(nèi)容涉及一種用于使用由計(jì)算機(jī)控制設(shè)備制造的模板來澆鑄建筑材料以形成建造元件的方法，其中被配置成影響建造元件的復(fù)合材料和/或表面處理被選擇性地施加至模板并在澆鑄過程中被轉(zhuǎn)移到建造元件或者與建造元件一體化。[0036]在圖1A中，示出了沉積材料以制造模板2的設(shè)備I。該設(shè)備I包括:第一吊架3當(dāng)前第1頁1 2 3 4