爬升式單軸多軌固定并聯(lián)式建筑用3d打印系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明屬于建筑施工領(lǐng)域，尤其涉及一種建筑用3D打印系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]3D打印技術(shù)即三維打印技術(shù)出現(xiàn)在20世紀(jì)90年代中期，實際上是利用光固化和紙層疊等方式實現(xiàn)快速成型的技術(shù)。它與普通打印機(jī)工作原理基本相同，打印機(jī)內(nèi)裝有粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，與電腦連接后，通過一層又一層的多層打印方式，最終把計算機(jī)上的藍(lán)圖變成實物。
[0003]隨著3D打印技術(shù)的發(fā)展并逐漸成熟，3D打印技術(shù)給制造業(yè)帶來技術(shù)革新。在勞動力密集型的建筑行業(yè)，如能引入3D打印技術(shù)進(jìn)行工程施工生產(chǎn)，在施工效率，生產(chǎn)成本，工程工期，機(jī)械化自動化水平提高等方面均能有很大程度的提高。
[0004]建筑結(jié)構(gòu)通常體量巨大，現(xiàn)有3D打印系統(tǒng)的打印頭橫梁上只設(shè)置一個打印頭，打印效率較低。并且，現(xiàn)有的3D打印系統(tǒng)的打印頭需要在打印區(qū)域內(nèi)進(jìn)行X向與Y向的雙向運(yùn)動，因此，需要分別設(shè)置X向與Y向的各自的驅(qū)動系統(tǒng)并使之協(xié)同作用，不但使得結(jié)構(gòu)較復(fù)雜、控制繁瑣，而且降低了 3D打印系統(tǒng)的可靠性和精度。
[0005]因此，如何提供一種結(jié)構(gòu)簡單、性能可靠且具有較高打印效率的爬升式單軸多軌固定并聯(lián)式建筑用3D打印系統(tǒng)及方法，已成為建筑施工界需進(jìn)一步完善優(yōu)化的技術(shù)問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提供一種爬升式單軸多軌固定并聯(lián)式建筑用3D打印系統(tǒng)及方法，通過在打印頭橫梁密布打印頭，將打印頭在水平打印面上的雙向運(yùn)動變?yōu)閱蜗蜻\(yùn)動，簡化了系統(tǒng)，有效提高了整個打印系統(tǒng)的可靠性，并且密布的打印頭在水平打印面上每移動一次即可完成至少兩層建筑橫截面層打印，有效提高了打印效率。
[0007]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案:
[0008]—種爬升式單軸多軌固定并聯(lián)式建筑用3D打印系統(tǒng)，包括打印裝置與電動爬升裝置，所述電動爬升裝置設(shè)置于已打印建筑的外立面上，所述電動爬升裝置能夠帶動所述打印裝置在豎直方向上移動;所述打印裝置包括一對平行軌道橫梁、至少兩根相平行的打印頭橫梁、若干打印頭桿以及若干打印頭，所有打印頭橫梁固定連接在一起，所述打印頭橫梁垂直于所述平行軌道橫梁之間且能夠沿著所述平行軌道橫梁移動，所述打印頭桿的一端固定連接于所述打印頭橫梁上，所述打印頭桿的另一端設(shè)置所述打印頭，且所述若干打印頭桿密布于整根所述打印頭橫梁上。
[0009]優(yōu)選的，在上述的爬升式單軸多軌固定并聯(lián)式建筑用3D打印系統(tǒng)中，所述打印頭桿能夠伸縮，帶動所述打印頭上下移動。
[0010]優(yōu)選的，在上述的爬升式單軸多軌固定并聯(lián)式建筑用3D打印系統(tǒng)中，各所述打印頭獨(dú)立控制。
[0011]優(yōu)選的，在上述的爬升式單軸多軌固定并聯(lián)式建筑用3D打印系統(tǒng)中，所述軌道橫梁具有一 C型空腔，所有所述打印頭橫梁的同側(cè)端分別與同一滑塊固定連接，所述滑塊與所述C型空腔相匹配，所述滑塊分別嵌設(shè)于對應(yīng)軌道橫梁的C型空腔內(nèi)并能夠沿著對應(yīng)軌道橫梁的C型空腔滑動。
[0012]優(yōu)選的，在上述的爬升式單軸多軌固定并聯(lián)式建筑用3D打印系統(tǒng)中，還包括打印頭橫梁驅(qū)動機(jī)構(gòu)，所述打印頭橫梁驅(qū)動機(jī)構(gòu)設(shè)置于所述滑塊上，所述打印頭橫梁驅(qū)動機(jī)構(gòu)包括驅(qū)動電機(jī)、傳動機(jī)構(gòu)以及滾輪對，所述滾輪對與所述軌道橫梁的C型空腔的內(nèi)壁相接觸，所述驅(qū)動電機(jī)經(jīng)所述傳動機(jī)構(gòu)帶動所述滾輪對轉(zhuǎn)動，使得所述滑塊能夠沿著所述軌道橫梁移動。
[0013]優(yōu)選的，在上述的爬升式單軸多軌固定并聯(lián)式建筑用3D打印系統(tǒng)中，所述電動爬升裝置包括豎向?qū)к壱约半妱优郎龢?gòu)件，所述電動爬升構(gòu)件能夠沿著所述豎向?qū)к壱苿硬⒛軌蚬潭ㄓ谒鲐Q向?qū)к壣?，所述豎向?qū)к壒潭ㄓ谝汛蛴〗ㄖ耐饬⒚嫔?，所述豎向?qū)к壈ㄈ舾蓪?dǎo)軌段，所述導(dǎo)軌段分別通過附墻構(gòu)件固定于已打印建筑的外立面上，且相鄰的導(dǎo)軌段首尾連接。
[0014]優(yōu)選的，在上述的爬升式單軸多軌固定并聯(lián)式建筑用3D打印系統(tǒng)中，所述附墻構(gòu)件的形狀呈V型，所述附墻構(gòu)件包括兩根附墻連桿，所述兩根附墻連桿的一端連接在一起并與所述導(dǎo)軌段螺栓連接，所述兩根附墻連桿的另一端分別與所述已打印建筑的兩個相鄰?fù)饬⒚嫔系念A(yù)埋螺栓鎖緊固定。
[0015]本發(fā)明還公開了一種爬升式單軸多軌固定并聯(lián)式建筑用3D打印方法，采用如上所述的爬升式單軸多軌固定并聯(lián)式建筑用3D打印系統(tǒng)，該方法包括如下步驟:
[0016]步驟一、安裝所述爬升式單軸多軌固定并聯(lián)式建筑用3D打印系統(tǒng)，使所述豎向?qū)к壏€(wěn)定附著于所述已打印建筑的外立面，調(diào)整各打印頭至待打印高度；
[0017]步驟二、使得所有打印頭跟隨各自打印頭橫梁沿著所述軌道橫梁移動一次，完成與打印頭橫梁相應(yīng)數(shù)量的建筑橫截面層打印，接著，調(diào)整各個打印頭的高度至下一待打印高度，使得所有打印頭跟隨打印頭橫梁沿著所述軌道橫梁反向移動一次，在剛打印完的建筑橫截面層上完成另一與打印頭橫梁相應(yīng)數(shù)量的建筑橫截面層的打印，如此往復(fù)，直至完成打印施工。
[0018]優(yōu)選的，在上述的爬升式單軸多軌固定并聯(lián)式建筑用3D打印方法中，在步驟二中，通過所述打印頭桿調(diào)整所述打印頭的高度，當(dāng)打印頭的待打印高度超過打印頭桿的調(diào)節(jié)范圍時，加高所述豎向?qū)к壷令A(yù)定高度，所述電動爬升構(gòu)件帶動整個打印裝置向上爬升一預(yù)定距離，以滿足打印頭的打印高度需求。
[0019]優(yōu)選的，在上述的爬升式單軸多軌固定并聯(lián)式建筑用3D打印方法中，在步驟二中，各打印頭橫梁上的打印頭的高度沿打印頭橫梁的前進(jìn)方向逐個降低。
[0020]由以上公開的技術(shù)方案可知，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果如下:
[0021](I)本發(fā)明的爬升式單軸多軌固定并聯(lián)式建筑用3D打印系統(tǒng)及方法，針對建筑結(jié)構(gòu)通常體量巨大，現(xiàn)有打印系統(tǒng)只有一個打印頭，打印效率較低，且打印頭需要在水平打印平面內(nèi)進(jìn)行X向與Y向的雙向運(yùn)動導(dǎo)致整個系統(tǒng)控制復(fù)雜、可靠性較低的技術(shù)問題，本發(fā)明通過在每根打印頭橫梁上設(shè)置密布的打印頭，一方面將水平打印面內(nèi)即打印系統(tǒng)的XY平面內(nèi)的雙向移動轉(zhuǎn)換為單向移動，簡化了控制系統(tǒng)，提高了 3D打印系統(tǒng)的可靠性;另一方面，結(jié)合在軌道橫梁之間設(shè)置至少兩根打印頭橫梁，打印頭橫梁的每次單向水平移動可以進(jìn)行至少兩層打印，有幾根打印頭橫梁就可以實現(xiàn)與打印頭橫梁相應(yīng)數(shù)量的層數(shù)的打印，因此顯著提高了打印效率。此外，由于所有打印頭橫梁固定連接在一起，因此，各個打印頭橫梁可以共用同一滑塊以及用于驅(qū)動滑塊的驅(qū)動機(jī)構(gòu)，因此，可以簡化整個系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，降低成本，并進(jìn)一步提高整個打印系統(tǒng)的可靠性。
[0022](2)本發(fā)明的爬升式單軸多軌固定并聯(lián)式建筑用3D打印系統(tǒng)及方法，所述豎向?qū)к壈ㄈ舾蓪?dǎo)軌段，所述導(dǎo)軌段分別通過附墻構(gòu)件固定于已打印建筑的外立面上，且相鄰的導(dǎo)軌段首尾連接。所述豎向?qū)к壊坏珵?D打印系統(tǒng)提供了穩(wěn)定的支撐，而且隨著建筑的升高，可以通過不斷的增設(shè)導(dǎo)軌段加高豎向?qū)к?，配合電動爬升?gòu)件的爬升，能夠?qū)崿F(xiàn)打印裝置的穩(wěn)定連續(xù)爬