一種用于建筑行業(yè)的3d打印設(shè)備的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于建筑行業(yè)的3D打印設(shè)備。所述用于建筑行業(yè)的3D打印設(shè)備包括主體結(jié)構(gòu)、打印頭裝置、控制單元、數(shù)據(jù)處理單元。本發(fā)明旨在提高建筑施工效率，節(jié)約建材，降低成本，改善建筑施工環(huán)境。同時解決了目前建筑行業(yè)異型模板制作難度大、成本高的問題。
【專利說明】一種用于建筑行業(yè)的3D打印設(shè)備

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于3D打印領(lǐng)域，具體涉及一種用于建筑行業(yè)的3D打印設(shè)備，用于房屋混凝土墻體、雕塑建筑、建筑模板與建筑裝飾構(gòu)件打印。

【背景技術(shù)】
[0002]3D打印即快速成形技術(shù)的一種，它是一種數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，運用粉末、絲狀材料、液態(tài)可固化材料，通過逐層打印的方式來構(gòu)造物體的技術(shù)。3D打印是一種增材制造技術(shù)，將三維實體切片后按層輪廓截面一層層成形后疊加而得到最終的制件
目前較為主流的3D打印技術(shù)包括:恪融沉積快速成型(Fused Deposit1nModeling，F(xiàn)DM),光固化成型(Stereolithigraphy Apparatus，SLA),三維粉末粘接型(Three Dimens1nal Printing and Gluing，3DP)，選擇性激光燒結(jié)型(Selecting LaserSintering, SLS)等
隨著3D打印技術(shù)及其應(yīng)用的發(fā)展，3D打印技術(shù)應(yīng)用擴展到越來越多領(lǐng)域，截止到2013年I月，3D打印的產(chǎn)品還都是小件物體。此后，美國南加州大學(xué)、荷蘭的宇宙建筑公司相繼研發(fā)了 3D打印建筑的技術(shù)，但都不是整體打印，而是打印出來模塊后進行組裝。國內(nèi)青島尤尼科技、上海盈創(chuàng)也在2014年成功研制出巨型3D建筑打印設(shè)備
相信在不久的將來，技術(shù)先進可靠、建筑材料普遍適應(yīng)的3D打印技術(shù)可以幫助建筑師創(chuàng)造出更多超現(xiàn)實的建筑藝術(shù)品。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了克服現(xiàn)有3D建筑打印設(shè)備打印材料單一性與打印精度低的不足，本發(fā)明所用裝置配置兩個噴頭，一個用來打印添加纖維的混凝土材料，另一個用來打印工程塑料、玻璃纖維等熱熔材料；在結(jié)構(gòu)、傳動方式與控制設(shè)計方面滿足高精度打印。本發(fā)明的裝置不僅滿足混凝土主體的打印需求，還能精細打印建筑裝飾構(gòu)件、異形建筑模板。
[0004]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下:
一種用于建筑行業(yè)的3D打印設(shè)備，包括主體結(jié)構(gòu)、打印頭裝置、控制單元、數(shù)據(jù)處理單元。能夠適應(yīng)多種建筑材料打印，滿足不同打印速度與精度要求。
[0005]所述打印設(shè)備的主體結(jié)構(gòu)如圖1所示，包括X軸導(dǎo)軌(1)，Y軸導(dǎo)軌(2)，Z軸導(dǎo)軌
(3)，底座(4)，熱塑性材料打印頭(5)，混凝土材料打印頭(6)，滑套(7)，配重(8)。其中至少一個噴頭、至少一個X軸導(dǎo)軌、至少一個Y軸導(dǎo)軌，至少一個Z軸導(dǎo)軌。X、Y、Z三軸導(dǎo)軌實現(xiàn)打印頭裝置三維運動定位，三軸全采用半閉環(huán)伺服驅(qū)動，X、Y軸采用齒輪齒條傳動，Z軸采用鏈輪鏈條傳動；
滑套(7)保證Z軸方向運動導(dǎo)向，內(nèi)部包含電磁抱閘裝置；
配重(8)是為了減輕Z軸電機的負載，配重裝置在自己的導(dǎo)軌上隨X、Y軸同步升降。
[0006]所述打印頭裝置有兩個，包括熱塑性材料打印頭(5)和混凝土材料打印頭(6):
所述熱塑性材料打印頭(5)用來打印熱塑性材料，例如工程塑料、玻璃纖維。塑性材料打印頭(5)的結(jié)構(gòu)如圖2所示，包括電機A (9)、熱熔材料進料口(10)、螺桿A (11)、噴嘴
(12)。電機A為具有無級調(diào)速特性的變頻電機；螺桿々為變徑螺桿，從進料口到噴嘴方向螺桿直徑逐漸變粗；分五段區(qū)域漸進分段加熱升溫
所述混凝土材料打印頭(6)用來打印混凝土材料?；炷敛牧洗蛴☆^(6)的結(jié)構(gòu)如圖3所示，包括電機B (18 )、混凝土進料口( 19 )、螺桿B (20 )、出料口( 21)、螺桿C (22)，螺桿B與螺桿C異向齒合。
[0007]所述控制單元包括直流電源、控制電路板、位置傳感器、溫度傳感器、物料傳感器、壓力傳感器、電機驅(qū)動電流?？刂齐娐钒褰邮軄碇鳳C軟件的打印命令與數(shù)據(jù)，實現(xiàn)對XYZ三軸的運動控制；檢測各傳感器狀態(tài)；根據(jù)對打印參數(shù)(例如材料、速度、精度、加熱溫度)的設(shè)置，進行不同形式的運動控制與打印頭中材料擠出控制。
[0008]所述數(shù)據(jù)處理單元為上位機軟件，實現(xiàn)打印模型編輯、分層切片、打印參數(shù)設(shè)定等功能
所述數(shù)據(jù)處理單元還具有打印斷點記憶恢復(fù)功能，在設(shè)備執(zhí)行打印作業(yè)過程中設(shè)備故障或斷電引起作業(yè)中斷，在重啟機器后能夠從上次作業(yè)斷點繼續(xù)執(zhí)行打印作業(yè)余下任務(wù)。

【具體實施方式】
[0009]下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明作進一步說明。
[0010]【具體實施方式】I
打印建筑物混凝土主體結(jié)構(gòu)，采用纖維材料加混凝土代替?zhèn)鹘y(tǒng)的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)打印建筑物混凝土主體結(jié)構(gòu)時包括如下步驟:
a、建立三維建筑計算機模型，對其進行切片分層，經(jīng)邊界確定、填充，得到每一層的所有像素信息，進行數(shù)據(jù)處理，規(guī)劃打印路徑，啟動打印后PC向設(shè)備發(fā)送命令行；
b、打印主板控制三軸復(fù)位，檢測各傳感器狀態(tài)，確認機器正常，打印物料充足；
C、打印控制電路控制進料速度、進料通斷、運行速度，混凝土打印頭在同一高度層面沿PC發(fā)出的運動軌跡打印完一層；
d、打印設(shè)備的X、Y軸導(dǎo)軌沿Z軸方向向上上升相應(yīng)的打印層厚，準(zhǔn)備下一層打??；
d、打印下一層；
e、如此循環(huán)，直到打印完所有切片層數(shù)。
[0011]【具體實施方式】2
采用熱塑性材料打印異形建筑模板或建筑裝飾構(gòu)件，可以不在建筑工地作業(yè)。因為3D打印是自下而上一層層堆疊截面，所以在制作有懸空部分的形狀時，就需要利用支撐結(jié)構(gòu)提供支撐
本發(fā)明的設(shè)備在打印支撐結(jié)構(gòu)時使用與構(gòu)件實體的同一種材料，只是支撐結(jié)構(gòu)打印得稀疏，打印作業(yè)完成后去除支撐結(jié)構(gòu)
打印異形建筑模板或建筑裝飾構(gòu)件時包括如下步驟:
a、建立三維建筑計算機模型，對其進行切片分層，經(jīng)邊界確定、填充，合理設(shè)定支撐，得到每一層的所有像素信息，進行數(shù)據(jù)處理，規(guī)劃打印路徑，啟動打印后PC向設(shè)備發(fā)送命令行；
b、打印主板控制三軸復(fù)位，檢測各傳感器狀態(tài)，確認機器正常，打印物料充足； C、打印控制電路控制進料速度、進料通斷、運行速度，分段加熱溫度，熱塑性材料打印頭在同一高度層面沿PC發(fā)出的運動軌跡打印完一層；
d、打印設(shè)備的X、Y軸導(dǎo)軌沿Z軸方向向上上升相應(yīng)的打印層厚，準(zhǔn)備下一層打印；
d、打印下一層；
e、如此循環(huán)，直到打印完所有切片層數(shù)；
f、除去支撐結(jié)構(gòu)說明書附圖
圖1:本發(fā)明整體結(jié)構(gòu)示意圖:1-X軸導(dǎo)軌，2-Y軸導(dǎo)軌，3-Z軸導(dǎo)軌，4-底座，5-熱塑性材料打印頭，6-混凝土材料打印頭，7-滑套，8-配重
圖2:熱塑性材料打印頭結(jié)構(gòu)示意圖:9_電機A，10-熱熔材料進料口，11-螺桿A，12-噴嘴，13-第五加熱段，14-第四加熱段，15-第二加熱段，16-第二加熱段，17-第一加熱段圖3:混凝土材料打印頭結(jié)構(gòu)示意圖:18-電機B，19-混凝土進料口，20-螺桿B，21-出料口，22-螺桿C。
【權(quán)利要求】
1.一種用于建筑行業(yè)的30打印設(shè)備，包括主體結(jié)構(gòu)、打印頭裝置、控制單元、數(shù)據(jù)處理單元；打印設(shè)備的主體結(jié)構(gòu)如圖1所示，包括X軸導(dǎo)軌(1), V軸導(dǎo)軌(2), 2軸導(dǎo)軌(3),底座(4),熱塑性材料打印頭(5),混凝土材料打印頭(6),滑套(7),配重(8)；其中至少一個噴頭、至少一個X軸導(dǎo)軌、至少一個X軸導(dǎo)軌，至少一個2軸導(dǎo)軌。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于建筑行業(yè)的30打印設(shè)備，其特征在于使用兩個不同類型的打印頭，分別是混凝土材料打印頭與熱塑性材料打印頭。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的混凝土材料打印頭，其特征在于使用雙螺桿擠出。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的熱塑性材料打印頭，其特征在于使用分段加熱單螺桿擠出。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的30打印設(shè)備，其特征在于2軸方向設(shè)有配重裝置，且配重裝置有專門導(dǎo)軌。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的30打印設(shè)備，其特征在于2軸方向設(shè)有電磁抱閘裝置。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的30打印設(shè)備，其特征在于具有打印斷點記憶恢復(fù)功能。
【文檔編號】B28B1/00GK104453227SQ201410463520
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年9月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月12日
【發(fā)明者】王紅 申請人:青島尤尼科技有限公司