粘土结构的沉积制造技术

一种印刷方法，包括将粘土混合物与碱剂混合以形成可印刷混合物；由可印刷混合物形成粒料；从印刷头喷射该粒料至印刷表面上；以及固化该粒料。

Deposition of clay structure

A printing method includes mixing a clay mixture with an alkali agent to form a printable mixture; forming a pellet from a printable mixture; spraying the pellets from the print head onto the printing surface; and solidifying the pellets.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
技术介绍
三维印刷或者增材制造(additivemanufacturing)由数字模型形成三维物体。通常利用聚合物，通过连续形成物体的层来形成该物体。然而，可以将其他的材料，如金属、橡胶、粘土、水泥、石膏甚至纸用于增材制造。当将粘土或水泥用于增材制造时，其通常在管线(line)中挤出以形成层。在形成海底(subsea，水下)结构中，通常根据期望的结构使用不同的建造方法。在大规模的土地开垦操作中，疏浚团聚体，运输至新的位置，然后通过倾倒或其他方式堆积以形成新土地。该新建土地的体积、稳定性和侵蚀性能受形成新土地所施加的质量(mass)的规模和密度限制。开垦的土地的规模近似等于疏浚的团聚体所施加的质量，并且因此还与疏浚的团聚体运至该开垦部位运输的容量成比例。对于更加精确的海底结构，可以使用各种方法。例如，可以制备并且放置大型的玄武岩和/或混凝土块以形成海底壁或海岸防护屏障。因此，尽管产生、运输和布置该大型块可能是困难的且耗费的，但是该结构的稳定性和精度较高。其他的海底结构要求临时的坝墙建造或其他方法以抑制水同时建造期望的结构。因此，这些类型的技术要求使用大规模财政投资的集中制造。
技术实现思路
一种印刷方法，包括将粘土混合物与碱剂混合以形成可印刷混合物；由可印刷混合物形成粒料；将该粒料从印刷头喷射到印刷表面(印刷面，printingsurface)上；以及固化该粒料。该方法允许从粘土混合物印刷精确的且有时复杂的结构，其将固化成硬且稳定的结构。根据一个实施方式，印刷表面是海底。根据一个实施方式，该方法包括在该印刷表面周围形成密封环境。根据一个实施方式，形成密封环境的步骤包括注入蒸汽和/或压缩空气以在一部分印刷头和印刷表面周围形成蒸汽或压缩空气气泡。根据一个实施方式，该方法进一步包括使用激光以施加用于印刷粒料的固化热量。根据一个实施方式，用于形成密封环境的源提供用于固化的热量。根据一个实施方式，该方法进一步包括存储粒料。根据一个实施方式，形成粒料的步骤包括挤出可印刷混合物。根据一个实施方式，形成粒料的步骤进一步包括将挤出的混合物切割成粒料。根据一个实施方式，使用喷水器(waterjet，水射流)将混合物切割成粒料。根据一个实施方式，该方法进一步包括由一个或多个盒(cartridge，柱体，管壳，鼓盒)向印刷头供应可印刷混合物。根据一个实施方式，该方法进一步包括分析疏浚组分；将疏浚组分(dredgedcomponent)与地质聚合物组分和/或水混合；并且向一个或多个盒供应该可印刷混合物。根据一个实施方式，该方法进一步包括移动印刷头以在不同位置喷射粒料。根据本专利技术的另一方面，印刷机包括用于将粘土与碱剂混合以形成可印刷混合物的装置；以及将可印刷混合物形成为粒料并且将粒料引向印刷表面的印刷头。这种印刷机能够通过形成和喷射粒料的能力由粘土混合物准确和精确印刷复杂的物体或结构。然后，粒料能够变形并与印刷表面结合以形成物体或结构。根据一个实施方式，印刷机进一步包括在印刷表面引导的用于固化的热源。可选地，热源可以是蒸汽和/或激光。根据一个实施方式，印刷机进一步包括用于将可印刷混合物提供至印刷头的一个或多个盒。根据一个实施方式，印刷机进一步包括在印刷头中的形成用于喷射的粒料的切割系统。根据一个实施方式，切割系统包括喷水器。根据一个实施方式，印刷机进一步包括用于容纳印刷机的框架。根据一个实施方式，印刷机进一步包括用于控制印刷头的运动和方向的运动控制系统。根据一个实施方式，印刷表面是海底表面。根据一个实施方式，印刷机进一步包括在至少一部分印刷头和印刷表面周围形成密封环境的密封系统。根据一个实施方式，密封系统包括在印刷表面引导的压缩空气和/或蒸汽传送系统(acompressedairand/orsteamdeliverysystemdirectedattheprintingsurface，针对印刷表面的压缩空气和/或蒸汽传送系统)。根据一个实施方式，印刷机进一步包括将可印刷混合物形成为粒料并且将粒料引向印刷表面的一个或多个另外的印刷头。根据一个实施方式，印刷机进一步包括用于向印刷头提供可印刷混合物的进料线(feederline，馈线)。附图说明图1示意性地示出了沉积系统。图2示意性地示出了沉积系统的印刷头。图3示意性地示出了在海底表面上印刷时的印刷头的侧视图。具体实施方式图1示意性地示出了从疏浚待沉积系统10使用的材料至形成物体或结构的沉积过程。结构可以包括建筑支撑物的简单园墙或者甚至完整的建筑。结构也可以包括海底结构，如海岸屏障、码头结构、检查通道、停泊点和甚至海底建筑支撑物和/或建筑。由12示意性地描述的，该过程可以由疏浚粘土开始。可以利用用于疏浚的容器，例如绞吸挖泥船(cutter-suctiondredger)，或者通过在本领域中已知的其他装置完成疏浚。随后，可以将粘土存储在存储容器14中，并且分析以确定当地疏浚组分的含量。虽然据说粘土是疏浚的物质，但这包括疏浚物质，它是粘土和其他物质的混合物。接着，基于当地疏浚组分的含量，可以制备地质聚合物组分16。合适的地质聚合物组分的一种实例是碱剂，如飞灰。如飞灰的碱剂与粘土混合物的混合物可以形成可印刷混合物，其可以固化成非常硬的岩石类的结构，其可以是非常耐腐蚀和耐温度变化的。可以在混合机18中混合地质聚合物组分16和疏浚组分14，该混合机18可以是位于用于运输混合物至另一位置的运输容器20上。随后，可以将混合物投入用于沉积系统10的盒22中。将沉积系统10示意性地描述为一个或多个盒22、加速器24、混合机26、空气和/或热源27(参见图2)和印刷头28。沉积系统10也可以包括用于将沉积系统10带到期望位置的某种运输容器20。沉积系统10可以包含在可移动框架(未显示)上，并且可以包括印刷头运动控制器、控制系统、和/或印刷头和动态印刷头悬挂系统。由不同方式，例如，由吊车悬挂或者悬挂在轮上，可移动框架可以是可移动的。尽管在此实施方式中将运输容器20示出为船，但其可以是陆上运输车辆，例如卡车或火车。在操作中，由容器20或由其他的运输装置，可以将沉积系统10运至用于构建结构的期望位置。随后可以将可移动框架放置或悬挂接近于其中期望印刷的区域，并且控制器系统可以作用为直接地将印刷头28置于邻近于印刷开始的位置。随后，在混合机26中，利用加速器24将在盒22中的粘土混合物混合。在其中沉积系统10是印刷海底的实施方式中，蒸汽或空气源27可以首先形成其中引导印刷头28的密封环境。随后，印刷头28在这种密封环境中将粒料喷射至海底表面上。当不进行海底印刷时，通常不需要密封环境，并且在将印刷头28适当地放置和调平后通过喷射粒料，其可以开始印刷。空气和/或热源27可以用于陆上作业以促进固化。由于使用的粘土混合物和来自印刷头28的喷射速度，粘土粒料变形以结合至在印刷表面38上的其他粒料。粒料迅速地固化，并且由控制系统移动印刷头28和空气/热源27以喷射粒料，并且可能地在通常邻近于第一粒料的另一位置形成密封环境。印刷头28继续该过程，其中控制系统控制印刷头28的运动，逐粒(pelletbypellet)和逐层地建造期望结构粒料。沉积系统10能够在精确的位置喷射单独的粒料，建造逐层的结构。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种印刷方法，所述方法包括：将粘土混合物与碱剂混合以形成可印刷混合物；由所述可印刷混合物形成粒料；从印刷头将所述粒料喷射到印刷表面上；以及固化所述粒料。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.08.15 NL 20133311.一种印刷方法，所述方法包括：将粘土混合物与碱剂混合以形成可印刷混合物；由所述可印刷混合物形成粒料；从印刷头将所述粒料喷射到印刷表面上；以及固化所述粒料。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述印刷表面是海底。3.根据权利要求2所述的方法，进一步包括：在所述印刷表面周围形成密封环境。4.根据权利要求3所述的方法，其中，形成密封环境的步骤包括：注入蒸汽和/或压缩空气以在至少一部分所述印刷头和所述印刷表面周围形成蒸汽和/或压缩空气气泡。5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，进一步包括使用激光以施加用于印刷的所述粒料的固化热量。6.根据权利要求3-5中任一项所述的方法，其中，用于形成所述密封环境的源提供用于固化的热量。7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，进一步包括：存储粒料。8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，形成所述粒料的步骤包括挤出所述可印刷混合物。9.根据权利要求8所述的方法，其中，形成所述粒料的步骤进一步包括：将挤出的所述混合物切割成粒料。10.根据权利要求9所述的方法，其中，使用喷水器将所述混合物切割成粒料。11.根据前述权利要求中任一项所述的方法，进一步包括：由一个或多个盒向所述印刷头供应可印刷混合物。12.根据权利要求11所述的方法，进一步包括：分析疏浚组分；将疏浚组分与地质聚合物组分和/或水混合；以及将所述可印刷混合物供应至所述一个或多个盒。13.根据前述权利要求中任一项所述的方法，进一步包括：移动所述印刷头以在不同位置喷射粒料。14...

【专利技术属性】
技术研发人员：阿耶恩·范德霍斯特，阿德里安乌斯·约翰夫斯·彼得鲁斯·玛丽·克埃沃茨，
申请(专利权)人：IHC荷兰IE有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰;NL