爬升式單軸單軌建筑用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(shí)際上是利用光固化和紙層疊等方式實(shí)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(jì)算機(jī)上的藍(lán)圖變成實(shí)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(gè)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單軌建筑用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單軌建筑用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(gè)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一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]—種爬升式單軸單軌建筑用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、打印頭橫梁、若干打印頭桿以及若干打印頭，所述打印頭橫梁設(shè)置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，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單軌建筑用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單軌建筑用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單軌建筑用3D打印系統(tǒng)中，所述打印頭橫梁的兩端分別與對應(yīng)的軌道橫梁通過滑塊連接，所述軌道橫梁為C型空腔梁，所述滑塊與所述軌道橫梁的C型空腔相匹配，所述打印頭橫梁的兩端分別與嵌設(shè)于所述軌道橫梁的C型空腔內(nèi)的對應(yīng)的滑塊固定連接。
[0012]優(yōu)選的，在上述的爬升式單軸單軌建筑用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單軌建筑用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嫔稀?br>[0014]優(yōu)選的，在上述的爬升式單軸單軌建筑用3D打印系統(tǒng)中，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。
[0015]優(yōu)選的，在上述的爬升式單軸單軌建筑用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(gè)相鄰?fù)饬⒚嫔系念A(yù)埋螺栓鎖緊固定。
[0016]本發(fā)明還公開了一種爬升式單軸單軌建筑用3D打印方法，采用如上所述的爬升式單軸單軌建筑用3D打印系統(tǒng)，該方法包括如下步驟:
[0017]步驟一、安裝所述爬升式單軸單軌建筑用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，所述打印裝置的打印頭位于所述已打印建筑上方適當(dāng)高度；
[0018]步驟二、驅(qū)動所有打印頭跟隨打印頭橫梁沿著所述軌道橫梁移動一次，完成一層建筑橫截面層打印，接著，提高打印頭至一定高度，驅(qū)動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新一層建筑橫截面層的打印，如此往復(fù)，自下向上逐層打印各建筑橫截面層，直至完成打印施工。
[0019]優(yōu)選的，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)打印頭的需要打印高度超過打印頭桿的調(diào)節(jié)范圍時(shí)，加長所述豎向?qū)к壷令A(yù)定高度，所述電動爬升構(gòu)件帶動整個(gè)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。
[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)明的爬升式單軸單軌建筑用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(gè)打印頭，打印效率較低、系統(tǒng)控制復(fù)雜、可靠性較低的技術(shù)問題，通過在打印頭橫梁上設(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，提高了3D打印系統(tǒng)的可靠性；另一方面打印頭橫梁的每次移動可以進(jìn)行一層的打印，提高了效率。
[0022](2)本發(fā)明的爬升式單軸單軌建筑用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墸浜想妱优郎龢?gòu)件的爬升，能夠?qū)崿F(xiàn)打印裝置的穩(wěn)定連續(xù)爬升，以適應(yīng)建筑的高度變化。
[0023](3)本發(fā)明的爬升式單軸單軌建筑用3D打印系統(tǒng)及方法，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(gè)相鄰?fù)饬⒚嫔系念A(yù)埋螺栓鎖緊固定，從而可以使得豎向?qū)к壐臃€(wěn)定的固定于已打印的建筑上，進(jìn)一步提高打印的安全性和可靠性。
【附圖說明】
[0024]圖1為本發(fā)明一實(shí)施例的爬升式單軸單軌建筑用3D打印系統(tǒng)的立體示意圖；
[0025]圖2為本發(fā)明一實(shí)施例的爬升式單軸單軌建筑用3D打印系統(tǒng)的俯視示意圖；
[0026]圖3為本發(fā)明一實(shí)施例的打印頭桿分布不意圖；
[0027]圖4為圖3的A_A#lj視圖；
[0028]圖中:1-建筑、2-軌道橫梁、3-打印頭橫梁、4-打印頭桿、5-打印頭、6_聯(lián)系梁、7_豎向?qū)к墶?-電動爬升構(gòu)件、9-附墻構(gòu)件、I O-滑塊。
【具體實(shí)施方式】
[0029]以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。根據(jù)下面的說明和權(quán)利要求書，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和特征將更清楚。以下將由所列舉之實(shí)施例結(jié)合附圖，詳細(xì)說明本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容及特征。需另外說明的是，附圖均采用非常簡化的形式且均使用非精準(zhǔn)的比例，僅用以方便、明晰地輔助說明本發(fā)明實(shí)施例的目的。為敘述方便，下文中所述的“上”、“下”與附圖的上、下的方向一致，但這不能成為本發(fā)明技術(shù)方案的限制。
[0030]請參閱圖1至圖4，本實(shí)施例以大體量建筑物的3D打印施工為例，公開了一種爬升式單軸單軌建筑用3D打印系統(tǒng)。為了明確方向關(guān)系，建立XYZ直角坐標(biāo)系，其中已打印建筑體10高度延伸方向作為Z軸，打印頭橫梁3的延伸方向作為X軸，軌道橫梁2的延伸方向作為Y軸。
[0031]該爬升式單軸單軌建筑用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I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2、打印頭橫梁3、若干打印頭桿4以及若干打印頭5，所述打印頭橫梁3設(shè)置于所述平行軌道橫梁2之間且能夠沿著所述平行軌道橫梁2移動，所述打印頭桿4的一端固定連接于所述打印頭橫梁3上，所述打印頭桿4的另一端設(shè)置所述打印頭5，所述若干打印頭桿4密布于整根所述打印頭橫梁3上。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(gè)打印頭5，打印效率較低、系統(tǒng)控制復(fù)雜、可靠性較低的技術(shù)問題，本發(fā)明通過在打印頭橫梁3上設(shè)置密布的打印頭5，一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，提高了 3D打印系統(tǒng)的可靠性;另一方面打印頭橫梁3的每次移動可以進(jìn)行一層的打印，提高了效率。
[0032]優(yōu)選的，在上