基于3d打印技術(shù)的建筑工程施工裝置及應(yīng)用方法
【專利摘要】基于3D打印技術(shù)的建筑工程施工裝置及應(yīng)用方法，利用3D打印技術(shù)將其運(yùn)用于建筑工程施工領(lǐng)域。整個(gè)裝置包括3D打印機(jī)系統(tǒng)、與3D打印機(jī)系統(tǒng)同步用于混凝土澆筑的混凝土泵澆筑系統(tǒng)、電路設(shè)備單元和接口及數(shù)據(jù)處理單元。所述的3D打印機(jī)系統(tǒng)包括X，Y，Z軸三軸立體控制定位裝置、打印擠出頭裝置；所述X，Y，Z軸三軸立體控制定位裝置用于實(shí)現(xiàn)對(duì)模板三維打印。所述的電路設(shè)備元件包括電源供電裝置、控制電路板、擠出頭定位傳感器、材料測(cè)定傳感器。所述的接口及數(shù)據(jù)處理單元，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)分析控制，對(duì)周圍環(huán)境測(cè)定的傳感器接口。本發(fā)明旨在提高建筑工程的機(jī)械化施工水平和效率、減少建筑材料與能源消耗。
【專利說(shuō)明】基于3D打印技術(shù)的建筑工程施工裝置及應(yīng)用方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及3D打印技術(shù)和輕骨料纖維混凝土的自動(dòng)化同步澆筑技術(shù)，通過(guò)控制技術(shù)對(duì)二者進(jìn)行功能集成，并運(yùn)用于建筑工程施工領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]三維打印技術(shù)又稱為3D打印技術(shù)，是一種以數(shù)字模型為基礎(chǔ)，運(yùn)用塑料或粉末狀金屬等可粘合材料，通過(guò)逐層打印的方式來(lái)構(gòu)造物體的技術(shù)。3D打印機(jī)出現(xiàn)于上世紀(jì)90年代，是運(yùn)用3D打印技術(shù)設(shè)計(jì)的用于構(gòu)造不同形式物體的機(jī)械設(shè)備。3D打印機(jī)與普通打印機(jī)工作原理基本相同，打印機(jī)內(nèi)裝有液體或粉末等“打印材料”，與電腦連接后，通過(guò)電腦控制把“打印材料”層層疊加起來(lái)，最終把計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)的藍(lán)圖打印成實(shí)物。在3D打印技術(shù)的實(shí)現(xiàn)過(guò)程中，3D打印機(jī)運(yùn)用快速成型技術(shù)，集CAD建模、CAM、激光技術(shù)、數(shù)控技術(shù)、化工、材料技術(shù)等于一體，通過(guò)計(jì)算機(jī)中三維建模軟件設(shè)計(jì)并制作三維圖紙，并以此創(chuàng)建的數(shù)字模型為基礎(chǔ)，運(yùn)用軟件分層離散并通過(guò)數(shù)控技術(shù)讀取分層文件信息，最終利用激光束、熱熔噴嘴等方式將諸如塑料、金屬粉末、陶瓷粉末等“打印材料”以物體截面分層堆積、粘結(jié)的方式疊加成型。目前，3D打印技術(shù)以其特有的優(yōu)勢(shì)，在工業(yè)造型、機(jī)械制造、航空航天、軍事、建筑、家電、輕工、醫(yī)學(xué)、考古、雕刻藝術(shù)等領(lǐng)域開(kāi)始應(yīng)用并展現(xiàn)出強(qiáng)大的發(fā)展?jié)摿Α?br> [0003]3D打印技術(shù)與傳統(tǒng)技術(shù)相比，自動(dòng)化程度高；由于其數(shù)字化制造的模式無(wú)需復(fù)雜的工藝和龐大的機(jī)床，同時(shí)亦可省去眾多的人力，直接從計(jì)算機(jī)中獲取圖形數(shù)據(jù)便制造任意形狀零件，這使得其應(yīng)用范圍可以延伸到很多工程制造領(lǐng)域；3D打印技術(shù)生成效率相比傳統(tǒng)方式有著很大的提聞，具有速度快、精度聞、質(zhì)量好等特點(diǎn)，可大大降低生廣成本，提聞對(duì)原材料和能源的利用率。
[0004]隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展，城市化建設(shè)的規(guī)模逐年加大，建筑工程存在一些值得關(guān)注和改進(jìn)的方面。人工成本的提高、建筑工程帶來(lái)的環(huán)境污染、管理模式的滯后、建筑材料與能源的浪費(fèi)等問(wèn)題開(kāi)始受到行業(yè)和社會(huì)的關(guān)注。此外傳統(tǒng)建筑工程施工工藝也存在勞動(dòng)力需求量大、受氣候環(huán)境影響大等問(wèn)題。基于存在的這些問(wèn)題，需要考慮新的建筑施工技術(shù)來(lái)解決，以求達(dá)到降低勞動(dòng)力需求、提高自動(dòng)化程度、減少建筑材料和能源消耗、減輕建筑工程環(huán)境污染等目的。
[0005]
【發(fā)明內(nèi)容】

本發(fā)明利用3D打印技術(shù)，將其運(yùn)用于建筑工程施工領(lǐng)域，旨在提高建筑工程的機(jī)械化施工水平和效率、減少建筑材料與能源消耗。該發(fā)明所用裝置將利用較為成熟的工程塑料作為“打印料”的3D打印機(jī)與常規(guī)的用于輸送和澆筑混凝土的混凝土泵相結(jié)合，以求達(dá)到保證甚至超過(guò)現(xiàn)有傳統(tǒng)施工質(zhì)量要求的目的。
[0006]本發(fā)明給出的技術(shù)方案為:
一種基于3D打印技術(shù)的建筑工程施工裝置，其特征在于，包括3D打印機(jī)系統(tǒng)、與3D打印機(jī)系統(tǒng)同步用于混凝土澆筑的混凝土泵澆筑系統(tǒng)、電路設(shè)備單元和接口及數(shù)據(jù)處理單元，其中: 所述的3D打印機(jī)系統(tǒng)包括X，Y，Z軸三軸立體控制定位裝置、打印擠出頭裝置；
所述X，Y，Z軸三軸立體控制定位裝置用于實(shí)現(xiàn)對(duì)模板三維打印，設(shè)計(jì)成X，Y，Z軸三個(gè)坐標(biāo)軸移動(dòng)定位裝置，每個(gè)坐標(biāo)軸移動(dòng)定位裝置包括相應(yīng)的導(dǎo)軌、輪軸和步進(jìn)電機(jī)，導(dǎo)軌與輪軸咬合，步進(jìn)電機(jī)固定于步進(jìn)電機(jī)輸出軸。其中:X軸方向的移動(dòng)通過(guò)兩個(gè)導(dǎo)軌I和兩個(gè)步進(jìn)電機(jī)7來(lái)實(shí)現(xiàn)；Y軸方向的移動(dòng)通過(guò)I個(gè)導(dǎo)軌4和一個(gè)步進(jìn)電機(jī)6來(lái)實(shí)現(xiàn)；Ζ軸方向的移動(dòng)通過(guò)兩個(gè)導(dǎo)軌3和兩個(gè)步進(jìn)電機(jī)5來(lái)實(shí)現(xiàn)。
[0007]打印擠出頭裝置包括擠出頭8、擠出頭控制裝置10，兩者相連接，且兩者共同位于Y軸導(dǎo)軌的平臺(tái)上；
所述的混凝土泵澆筑系統(tǒng)為混凝土泵裝置和混凝土集料箱13，該混凝土泵裝置包括混凝土出料泵11、出料管、出料噴頭9 (即出料口 9)和振搗設(shè)備，所述混凝土出料泵能精確控制混凝土出料量與出料速率。出料口 9和混凝土出料泵11、混凝土集料箱13都位于Y軸導(dǎo)軌的平臺(tái)上。
[0008]所述的電路設(shè)備元件包括電源供電裝置、控制電路板、擠出頭定位傳感器、材料測(cè)定傳感器；所述的電源供電裝置分別與控制電路板、擠出頭定位傳感器、材料測(cè)定傳感器、X，Y，Z軸三軸的步進(jìn)電機(jī)、打印擠出頭控制裝置10、和混凝土泵裝置連接，為它們提供工作電源；所述材料測(cè)定傳感器用于測(cè)定混凝土振搗密實(shí)度和凝結(jié)情況；控制電路板采用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)。
[0009]所述的接口及數(shù)據(jù)處理單元作為上位機(jī)，該上位機(jī)采用工業(yè)計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)分析控制，對(duì)周圍環(huán)境測(cè)定的傳感器接口。計(jì)算機(jī)分別與擠出頭定位傳感器、材料測(cè)定傳感器連接，擠出頭定位傳感器采集數(shù)據(jù)返回計(jì)算機(jī)用于設(shè)備初始化階段定位坐標(biāo)原點(diǎn)；材料測(cè)定傳感器采集數(shù)據(jù)返回計(jì)算機(jī)用于監(jiān)測(cè)擠出材料的溫度、壓強(qiáng)數(shù)據(jù)，打印過(guò)程中材料的溫度、壓強(qiáng)數(shù)據(jù)監(jiān)控以確保整個(gè)過(guò)程順利進(jìn)行，并實(shí)時(shí)返回測(cè)定值以供控制人員觀測(cè)。計(jì)算機(jī)與控制電路板連接，通過(guò)計(jì)算機(jī)分別控制混凝土泵裝置、X，Y，Z軸三軸立體控制定位裝置、打印擠出頭裝置的工作。計(jì)算機(jī)中包括軟件模塊，該軟件模塊功能表征為:對(duì)于運(yùn)用CAD文件繪制的圖形，轉(zhuǎn)換為DXF格式文件，獲得所繪制的圖紙文件中各個(gè)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的三維坐標(biāo)信息數(shù)據(jù)，將三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成為能過(guò)為單片機(jī)識(shí)別的信號(hào)數(shù)據(jù)，計(jì)算機(jī)將數(shù)據(jù)信號(hào)輸入單片機(jī)的控制組件，通過(guò)單片機(jī)控制電機(jī)的步進(jìn)步長(zhǎng)、速度來(lái)完成噴頭的移動(dòng)動(dòng)作，同時(shí)依據(jù)坐標(biāo)數(shù)據(jù)可以計(jì)算出工程塑料等噴出物料的體積，再依據(jù)噴頭移動(dòng)的速率來(lái)控制噴出物料的單位時(shí)間噴出量，以實(shí)現(xiàn)整套設(shè)備的協(xié)同工作。
[0010]進(jìn)一步優(yōu)化，本發(fā)明技術(shù)方案還可以包括功能拓展裝置12，可以為:無(wú)線操控和信號(hào)發(fā)射接收裝置、模板制作精度監(jiān)控裝置等，它們分別與計(jì)算機(jī)連接，安裝于Y軸的導(dǎo)軌平臺(tái)上。
[0011]本發(fā)明應(yīng)用方法，其特征在于，適用于建造的房屋上部主體結(jié)構(gòu)，實(shí)施步驟:
O安裝搭建好3D打印建筑施工裝置。
[0012]2)通過(guò)三維建模設(shè)計(jì)和不同打印材料色彩的調(diào)配進(jìn)行必要的預(yù)設(shè)定建筑結(jié)構(gòu)模板的結(jié)構(gòu)和顏色。
[0013]3)計(jì)算機(jī)讀取三維模型圖形參數(shù)，采用3D打印技術(shù)用以進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)施工中模板的制作打印，即用3D打印機(jī)制作出一體化模板，一體化打印制作無(wú)需拆卸。
[0014]4)通過(guò)計(jì)算機(jī)控制在已打印好的模板區(qū)域內(nèi)，當(dāng)形成一定深度的閉合體后，通過(guò)混凝土泵同步添加輕骨料纖維混凝土并振搗密實(shí)。
[0015]5)監(jiān)測(cè)確?；炷聊Y(jié)時(shí)間和結(jié)構(gòu)強(qiáng)度后，澆筑成品用于房屋上部主體結(jié)構(gòu)，而模板直接用作結(jié)構(gòu)外墻的裝飾材料，該模板在結(jié)構(gòu)中不考慮其受力作用。
[0016]該發(fā)明的技術(shù)特點(diǎn)在于:3D打印技術(shù)的三軸精確定位移動(dòng)技術(shù)可保證建筑工程施工模板制作的實(shí)現(xiàn)與高精度的控制；三維圖形建模與數(shù)控技術(shù)可使得建筑結(jié)構(gòu)通過(guò)打印設(shè)備實(shí)現(xiàn)空間布局與造型的多樣化，并可使打印的模板直接作為結(jié)構(gòu)外立面裝飾材料使用；纖維混凝土同步澆筑與精確控制技術(shù)可大大減少勞動(dòng)力，提高施工效率與精度，并維持現(xiàn)有混凝土材料作為結(jié)構(gòu)柱體承載材料，運(yùn)用推廣簡(jiǎn)便。此外整套裝置可通過(guò)加入一些相關(guān)新技術(shù)以進(jìn)一步提高效率和施工精度，如:可采用多打印噴頭技術(shù)實(shí)現(xiàn)復(fù)雜結(jié)構(gòu)模板施工；采用無(wú)線控制傳輸技術(shù)可以在室內(nèi)遠(yuǎn)程控制施工過(guò)程。
[0017]與現(xiàn)有建筑施工技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)勢(shì):
1、將3D打印技術(shù)運(yùn)用于建筑工程施工中，可大幅減少人工成本的投入，機(jī)械化控制于施工可以保證施工質(zhì)量與精度。
[0018]2、采用3D打印技術(shù)進(jìn)行的模板一體化打印和纖維混凝土作為承載材料的同步澆筑可整體提升施工效率，由于無(wú)需模板的拼裝與拆卸、結(jié)構(gòu)外表面的裝飾等工作，可以大幅減少勞動(dòng)力投入和控制施工質(zhì)量。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0019]圖1為本發(fā)明整體結(jié)構(gòu)框圖。
[0020]圖2為本發(fā)明控制部分的模塊示意圖。
[0021]圖3本發(fā)明信息流示意圖。
[0022]圖4為本發(fā)明裝置外觀構(gòu)造。
[0023]數(shù)字標(biāo)記:1-X軸底座與導(dǎo)軌，2-X軸移動(dòng)控制輪軸，7-X軸移動(dòng)步進(jìn)電機(jī)裝置，3-Z軸支架與導(dǎo)軌，5-Z軸移動(dòng)步進(jìn)電機(jī)裝置，4-Y軸支架與導(dǎo)軌，6-Y軸移動(dòng)步進(jìn)電機(jī)裝置，8-3D打印機(jī)材料擠出頭，10-擠出頭步進(jìn)裝置，9-混凝土同步澆筑出料裝置，11-混凝土泵與出料控制裝置，13-混凝土集料箱。12-功能拓展裝置。
【具體實(shí)施方式】
[0024]下面結(jié)合附圖對(duì)發(fā)明技術(shù)方案作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0025]如圖1所示，是基于3D打印技術(shù)并用于建筑工程施工的裝置各部分組件框架圖，整個(gè)裝置考慮的是3D打印機(jī)與混凝土控制澆筑設(shè)備的結(jié)合，其中3D打印機(jī)裝置主要由X，Y，Z軸三軸立體控制定位裝置、打印擠出頭裝置、電路設(shè)備元件、對(duì)外接口與數(shù)據(jù)處理裝置共同組成；建筑工程施工配套裝置主要由混凝土泵、電路設(shè)備元件、對(duì)外接口與數(shù)據(jù)處理裝置。上述兩大部件通過(guò)控制技術(shù)進(jìn)行功能集成，最終形成可用于建筑工程施工的精確高效的設(shè)備。
[0026]3D打印機(jī)系統(tǒng)中的電路設(shè)備元件，涉及包括:保證3D打印機(jī)正常工作的電源供電裝置、保證計(jì)算機(jī)對(duì)3D打印機(jī)控制的交互式裝置，所述交互式裝置又包括控制電路主板和打印擠出頭定位傳感器。
[0027]混凝土泵澆筑系統(tǒng)中的電路設(shè)備元件，涉及包括:保證整個(gè)施工配套裝置正常工作的電源供電裝置、保證混凝土泵與3D打印機(jī)協(xié)同工作的控制電路主板、可用于測(cè)定混凝土振搗密實(shí)度和凝結(jié)情況的材料測(cè)定傳感器。該主板與計(jì)算機(jī)連接，通過(guò)計(jì)算機(jī)控制混凝土泵的工作。
[0028]3D打印機(jī)的機(jī)械部件包括常規(guī)3D打印機(jī)的機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件，即確保被打印物能在X軸、Y軸、Z軸上自由移動(dòng)的設(shè)備；打印擠出頭即用以打印出料的裝置。
[0029]如圖3所示:對(duì)于運(yùn)用CAD文件繪制的圖形，可以通過(guò)轉(zhuǎn)換為DXF格式文件，獲得所繪制的圖紙文件中各個(gè)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的三維坐標(biāo)信息數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)通過(guò)計(jì)算機(jī)處理，轉(zhuǎn)化成為能過(guò)為單片機(jī)識(shí)別的信號(hào)數(shù)據(jù)，計(jì)算機(jī)將數(shù)據(jù)信號(hào)輸入單片機(jī)的控制組件，通過(guò)單片機(jī)控制電機(jī)的步進(jìn)步長(zhǎng)、速度來(lái)完成噴頭的移動(dòng)動(dòng)作，同時(shí)依據(jù)坐標(biāo)數(shù)據(jù)可以計(jì)算出工程塑料等噴出物料的體積，再依據(jù)噴頭移動(dòng)的速率來(lái)控制噴出物料的單位時(shí)間噴出量，以實(shí)現(xiàn)整套設(shè)備的協(xié)同工作。設(shè)備工作過(guò)程中，通過(guò)讀取三維模型圖形參數(shù)，利用步進(jìn)電機(jī)的步長(zhǎng)控制實(shí)現(xiàn)擠出頭在三個(gè)坐標(biāo)軸方向上的精確控制與定位。由擠出頭及其控制裝置首先對(duì)模板進(jìn)行打印，當(dāng)形成一定深度的閉合體后，通過(guò)混凝土出料裝置在打印的模板閉合體中進(jìn)行混凝土澆筑，如此協(xié)同進(jìn)行下去，在保證混凝土凝結(jié)時(shí)間和結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的前提下控制模板打印速率和混凝土澆筑速率，最終可完成房屋上部主體結(jié)構(gòu)的一體化打印澆筑。打印的模板不作為承載材料，也無(wú)需拆卸，可直接作為結(jié)構(gòu)的外墻裝飾材料。
實(shí)施例
[0030]如圖4所示:在建筑工程施工過(guò)程中，所需“打印”建造的房屋上部主體結(jié)構(gòu)(梁、板、柱)位于兩X軸移動(dòng)控制輪軸2的中間。進(jìn)行模板三維打印的過(guò)程中，空間物體的打印是通過(guò)三個(gè)坐標(biāo)軸的移動(dòng)定位來(lái)實(shí)現(xiàn)的，不同軸的移動(dòng)定位是相應(yīng)的導(dǎo)軌、輪軸和電機(jī)控制裝置協(xié)同作用的結(jié)果。其中，X軸方向的移動(dòng)通過(guò)兩個(gè)導(dǎo)軌I和兩個(gè)步進(jìn)電機(jī)7來(lái)實(shí)現(xiàn)；Y軸方向的移動(dòng)通過(guò)I個(gè)導(dǎo)軌4和一個(gè)步進(jìn)電機(jī)6來(lái)實(shí)現(xiàn)；Z軸方向的移動(dòng)通過(guò)兩個(gè)導(dǎo)軌3和兩個(gè)步進(jìn)電機(jī)5來(lái)實(shí)現(xiàn)。用于模板制作的擠出頭8與其控制裝置10、用于混凝土出料澆筑的出料口 9和混凝土泵11以及混凝土集料箱13兩大系統(tǒng)共同位于Y軸導(dǎo)軌的平臺(tái)上；根據(jù)工程需要可以集成的功能拓展裝置12同樣位于Y軸的導(dǎo)軌平臺(tái)上。所述的功能拓展裝置12，可以為:無(wú)線操控和信號(hào)發(fā)射接收裝置、混凝土材料性能測(cè)定傳感器裝置、打印擠出頭定位傳感器、模板制作精度監(jiān)控裝置等。
[0031]打印耗材為具有熱熔性、高強(qiáng)性、易塑形的工程塑料，對(duì)于本發(fā)明采用開(kāi)放式打印倉(cāng)常用的合成塑料。
[0032]混凝土泵裝置，包括能精確控制混凝土出料量與出料速率的混凝土出料泵、出料管、出料噴頭和振搗設(shè)備。輕骨料纖維混凝土指用新型纖維材料(碳纖維或鋼纖維)來(lái)代替?zhèn)鹘y(tǒng)鋼筋受力的新型混凝土材料。
[0033]本實(shí)施例技術(shù)方案適用于建筑工程施工領(lǐng)域，主要工作原理如下:3D打印技術(shù)用以進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)施工中模板的制作打印，即用3D打印技術(shù)制作一體化模板來(lái)代替?zhèn)鹘y(tǒng)施工工藝上采用的拼裝式鋼模板；模板的制作與建筑結(jié)構(gòu)的澆筑施工同時(shí)進(jìn)行:在3D打印機(jī)制作一體化建筑結(jié)構(gòu)模板的同時(shí)，通過(guò)計(jì)算機(jī)控制在已打印好的模板區(qū)域內(nèi)通過(guò)混凝土泵同步添加輕骨料纖維混凝土并振搗密實(shí)。整個(gè)施工過(guò)程是模板制作和主體結(jié)構(gòu)澆筑制作同步協(xié)調(diào)進(jìn)行的過(guò)程，模板制作好的同時(shí)主體結(jié)構(gòu)的混凝土澆筑在不考慮其凝結(jié)時(shí)間的情況下也基本完成。模板在結(jié)構(gòu)中不考慮其受力作用，同時(shí)其一體化打印制作無(wú)需拆卸，并可通過(guò)三維建模設(shè)計(jì)和不同打印材料色彩的調(diào)配來(lái)直接用作結(jié)構(gòu)外墻的裝飾材料。
【權(quán)利要求】
1.一種基于3D打印技術(shù)的建筑工程施工裝置，其特征在于，包括3D打印機(jī)系統(tǒng)、與3D打印機(jī)系統(tǒng)同步用于混凝土澆筑的混凝土泵澆筑系統(tǒng)、電路設(shè)備單元和接口及數(shù)據(jù)處理單元，其中: 所述的3D打印機(jī)系統(tǒng)包括X，Y，Z軸三軸立體控制定位裝置、打印擠出頭裝置； 所述X，Y，Z軸三軸立體控制定位裝置用于實(shí)現(xiàn)對(duì)模板三維打印，設(shè)計(jì)成X，Y，Z軸三個(gè)坐標(biāo)軸移動(dòng)定位裝置，每個(gè)坐標(biāo)軸移動(dòng)定位裝置包括相應(yīng)的導(dǎo)軌、輪軸和步進(jìn)電機(jī)，導(dǎo)軌與輪軸咬合，步進(jìn)電機(jī)固定于步進(jìn)電機(jī)輸出軸，其中:X軸方向的移動(dòng)通過(guò)兩個(gè)導(dǎo)軌(I)和兩個(gè)步進(jìn)電機(jī)(7)來(lái)實(shí)現(xiàn)；Y軸方向的移動(dòng)通過(guò)I個(gè)導(dǎo)軌(4)和一個(gè)步進(jìn)電機(jī)(6)來(lái)實(shí)現(xiàn)3軸方向的移動(dòng)通過(guò)兩個(gè)導(dǎo)軌(3)和兩個(gè)步進(jìn)電機(jī)(5)來(lái)實(shí)現(xiàn)； 打印擠出頭裝置包括擠出頭(8)、擠出頭控制裝置(10)，兩者相連接，且兩者共同位于Y軸導(dǎo)軌的平臺(tái)上； 所述的混凝土泵澆筑系統(tǒng)為混凝土泵裝置和混凝土集料箱(13)，該混凝土泵裝置包括混凝土出料泵(11)、出料管、出料口(9)和振搗設(shè)備，所述混凝土出料泵能精確控制混凝土出料量與出料速率；出料口( 9 )和混凝土出料泵(11)、混凝土集料箱(13 )都位于Y軸導(dǎo)軌的平臺(tái)上； 所述的電路設(shè)備元件包括電源供電裝置、控制電路板、擠出頭定位傳感器、材料測(cè)定傳感器；所述的電源供電裝置分別與控制電路板、擠出頭定位傳感器、材料測(cè)定傳感器、X，Y，Z軸三軸的步進(jìn)電機(jī)、打印擠出頭控制裝置(10)、和混凝土泵裝置連接，為它們提供工作電源；所述材料測(cè)定傳感器用于測(cè)定混凝土振搗密實(shí)度和凝結(jié)情況；控制電路板采用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)； 所述的接口及數(shù)據(jù)處理單元作為上位機(jī)，該上位機(jī)采用工業(yè)計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)分析控制，對(duì)周圍環(huán)境測(cè)定的傳感器接口:計(jì)算機(jī)分別與擠出頭定位傳感器、材料測(cè)定傳感器連接，擠出頭定位傳感器采集數(shù)據(jù)返回計(jì)算機(jī)用于設(shè)備初始化階段定位坐標(biāo)原點(diǎn)；材料測(cè)定傳感器采集數(shù)據(jù)返回計(jì)算機(jī)用于監(jiān)測(cè)擠出材料的溫度、壓強(qiáng)數(shù)據(jù)；計(jì)算機(jī)與控制電路板連接，通過(guò)計(jì)算機(jī)分別控制混凝土泵裝置、X，Y，Z軸三軸立體控制定位裝置、打印擠出頭裝置的工作；計(jì)算機(jī)中包括軟件模塊，該軟件模塊功能表征為:對(duì)于運(yùn)用CAD文件繪制的圖形，轉(zhuǎn)換為DXF格式文件，獲得所繪制的圖紙文件中各個(gè)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的三維坐標(biāo)信息數(shù)據(jù)，將三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成為能過(guò)為單片機(jī)識(shí)別的信號(hào)數(shù)據(jù)，計(jì)算機(jī)將數(shù)據(jù)信號(hào)輸入單片機(jī)的控制組件，通過(guò)單片機(jī)控制電機(jī)的步進(jìn)步長(zhǎng)、速度來(lái)完成噴頭的移動(dòng)動(dòng)作，同時(shí)依據(jù)坐標(biāo)數(shù)據(jù)可以計(jì)算出工程塑料等噴出物料的體積，再依據(jù)噴頭移動(dòng)的速率來(lái)控制噴出物料的單位時(shí)間噴出量，以實(shí)現(xiàn)整套設(shè)備的協(xié)同工作。
2.如權(quán)利要求1所述的基于3D打印技術(shù)的建筑工程施工裝置，其特征在于，還包括功能拓展裝置(12)，為:無(wú)線操控和信號(hào)發(fā)射接收裝置或者模板制作精度監(jiān)控裝置，它們分別與計(jì)算機(jī)連接，安裝于Y軸的導(dǎo)軌平臺(tái)上。
3.一種基于3D打印技術(shù)的建筑工程施工裝置的應(yīng)用方法，其特征在于，適用于建造的房屋上部主體結(jié)構(gòu)，澆筑成品用于房屋上部主體結(jié)構(gòu)，而模板直接用作結(jié)構(gòu)外墻的裝飾材料。
【文檔編號(hào)】E04G21/00GK103967276SQ201410176698
【公開(kāi)日】2014年8月6日 申請(qǐng)日期:2014年4月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月29日
【發(fā)明者】陳素文, 李程蔚, 鄭毅 申請(qǐng)人:同濟(jì)大學(xué)