一种3D打印机及其打印方法技术

本发明专利技术是关于一种适用于速凝建筑材料的3D打印机及其打印方法，所述的打印机包含有控制系统、物料系统、搅拌系统、挤出系统、xy轴系统和z轴系统、无线发射/接收系统和输入输出系统，其中，所述的控制系统用于控制搅拌系统、挤出系统、xy轴系统和z轴系统；所述的xy轴系统控制打印喷头在xy轴方向运动；所述的z轴系统包含打印平台，所述的打印平台在z轴方向运动；所述的无线发射/接收系统与控制系统相连接；所述的输入输出系统与控制系统相连接。本发明专利技术成功将具有速凝特性的水泥基材料、石膏材料等粉体的建筑材料运用到3D打印技术，为3D打印技术在建材、建筑和工艺美术等行业的应用提供技术支持。

3D printer and printing method thereof

The present invention relates to a 3D printer suitable for quick setting of building materials and printing method thereof, wherein the printer comprises a control system, material system, mixing system, extrusion system, XY axis and Z axis system system, wireless transmitting / receiving system and the input output system, wherein, the control system used to control mixing system, extrusion system, XY system and Z system of shaft axis; XY axis and the system control of the print head in the direction of XY axis movement; Z axis system which includes a printing platform, the print platform in the direction of Z axis movement; the wireless transmitting / receiving system connected with a control system the input and output of the system; and the control system is connected to the. The powder will be successful with the quick solidification of cement based materials, gypsum materials and other building materials to use 3D printing technology, provide technical support for the application of 3D printing technology in building materials, architectural arts and crafts industry.

【技术实现步骤摘要】
一种3D打印机及其打印方法
本专利技术涉及一种打印技术，特别是涉及一种用于具有速凝特性的水泥基、石膏材料等建筑用粉体材料的3D打印机及其打印方法。
技术介绍
快速原型技术是上世纪80年代后期源于美国的一项新型造型技术，该技术通过材料的堆积而将计算机中的三维实体逐层“打印”出来，因此也常被形象的称为3D打印技术。现有的3D打印技术主要有立体光刻成型(SLA)、叠层实体制造(LOM)、选择性激光烧结(SLS)、熔融沉积成型(FDM)等。3D打印技术在珠宝、鞋类、工业设计、汽车、航空航天、医疗、军工以及其他领域都有应用，该技术同样引发了建筑业追捧的热潮。3D打印建筑技术与传统建筑相比，其优势在于：速度快，不需要使用模板，可以大幅节约成本；不需要数量庞大的建筑工人，大大提高了生产效率；可以非常容易地打印出其他方式很难建造的高成本曲线建筑；具有低碳、绿色、环保的特点。3D打印建筑技术可能改变建筑业的发展方向，对环保、建筑业、预拌混凝土行业带来的改变是显而易见。常规的建筑用粉体物料，例如水泥基的混凝土，初凝时间较长，不适用于3D打印技术。研究者通过加入速凝剂等物质来降低混凝土的初凝时间，例如申请号为201410554607.4、201610034751.4的两篇专利提供的速凝技术，然而，现有的打印机3D并不适用于上述具有速凝特性的水泥基物料等建筑粉体材料。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于，提供一种3D打印机及其打印方法，尤其具有速凝特性的水泥基材料、石膏材料等建筑用粉体物料；所要解决的技术问题是采用速凝的水泥、石膏等建筑用粉体材料，提供一种3D打印机及相应的打印方法，使速凝水泥、石膏材料成功应用于3D打印技术，为3D打印技术在建筑、石膏工艺品等行业的应用提供技术支持。本专利技术的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。根据本专利技术提供的一种3D打印机，所述的打印机包含有控制系统、物料系统、搅拌系统、挤出系统、xy轴系统和z轴系统、无线发射/接收系统和输入输出系统，其中，所述的控制系统用于控制搅拌系统、挤出系统、xy轴系统和z轴系统；所述的物料系统包括物料输送系统和称量系统，与搅拌系统连接；所述的搅拌系统用于物料的搅拌，与物料系统、挤出系统连接；所述的挤出系统包括打印喷头，所述挤出系统用于挤出搅拌均匀的混合物料，将混合物料挤入打印喷头，所述打印喷头用于将混合物料挤出；所述的xy轴系统控制所述的打印喷头在xy轴方向运动；所述的z轴系统包含打印平台，所述的打印平台在z轴方向运动；所述的无线发射/接收系统与控制系统相连，用于远程移动终端对3D打印机进行控制和监控；所述的输入输出系统与控制系统相连，用于现场的打印参数和数字模型的输入与输出。本专利技术的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。优选的，根据前述的一种3D打印机，其中所述的物料系统包括液体物料输送系统、液体物料称量系统和粉体物料输送系统、粉体物料称量系统，所述的粉体物料为建筑材料，或者为建筑材料与固态速凝剂的混合物，所述的液体物料为水，或者为水与液态速凝剂的混合物。优选的，根据前述的一种3D打印机，其中所述的建筑材料为水泥基物料或石膏物料。优选的，根据前述的一种3D打印机，其中所述的控制系统控制搅拌系统的搅拌速率和搅拌时间，并控制挤出系统的挤出速率。优选的，根据前述的一种3D打印机，其中所述的挤出系统包括打印喷头，所述的打印喷头在xy轴方向运动，所述的打印喷头运动轨迹由控制系统控制，且所述打印喷头是可更换的(即可以根据实际打印的需要，使用不同口径、不同出口形状等的打印喷头)。优选的，根据前述的一种3D打印机，通过手机APP，利用无线发射/接收系统对打印机进行远程控制和监视。本专利技术的目的及解决其技术问题还采用以下的技术方案来实现。根据本专利技术提供的一种3D打印方法，采用前述任一项所述的打印机，打印方法包括：步骤一，利用输入输出系统进行打印参数的设置或者利用移动终端远程进行打印参数的设置；步骤二，将粉体物料和液体物料分别置于所述的粉体物料输送系统和液体物料输送系统中，并通过称量系统控制粉体物料和液体物料的用量；步骤三，将称量好的粉体物料和液体物料置于搅拌系统中，搅拌均匀，得到混合物料；步骤四，将所述的混合物料置于挤出系统中，挤出系统将所述的混合物料挤出到打印喷头中；步骤五，xy轴系统控制打印喷头将所述的混合物料打印在打印平台上，完成一层厚度为m的混合物料的打印，之后打印平台下降m距离；重复步骤五，至完成控制系统中设定的待打印物体的模型，停止打印，所述的粉体物料为建筑材料，或者为建筑材料与固态速凝剂的混合物，所述的液体物料为水，或者为水与液态速凝剂的混合物。本专利技术的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。优选的，根据前述的一种3D打印方法，在输入输出系统中可观察打印进程或通过无线发射/接收系统在远程终端手机APP中监视打印进程。优选的，根据前述的一种3D打印方法，其中所述的建筑材料为水泥基物料或石膏物料。优选的，根据前述的一种3D打印方法，其中所述的水泥基物料为包含有通用硅酸盐水泥、专用水泥、特种水泥、骨水泥、氯氧镁水泥中的一种或两种以上的混合物。借由上述技术方案，本专利技术一种3D打印机及其打印方法至少具有下列优点：1、本专利技术提供了一种原料为速凝水泥等建筑用粉体材料的3D打印机。现有技术中，通过添加化学速凝剂等物质，极大的降低了水泥基物料的初凝时间，例如，添加聚羧酸系减水剂等物质后，水泥基物料的初凝时间可降低至10分钟左右。然而，虽然降低了水泥基物料的初凝时间，但现有的3D打印机并不适用于上述速凝水泥基物料。本专利技术提供了一种适用于上述速凝水泥物料的3D打印机及其相应的打印方法，成功打印出了材质为水泥基物料等建筑材料的3D模型。上述说明仅是本专利技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本专利技术的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本专利技术的较佳实施例并配合附图详细说明如后。附图说明图1本专利技术实施例1水泥基材料的3D打印机。1打印喷头，2样品，3打印平台。具体实施方式为更进一步阐述本专利技术为达成预定专利技术目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本专利技术提出的一种3D打印机及其打印方法，其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。在下述说明中，不同的“一实施例”或“实施例”指的不一定是同一实施例。此外，一或多个实施例中的特定特征、结构或特点可由任何合适形式组合。以水泥基材料为例。本专利技术提供一种水泥基材料的3D打印机。本专利技术提供的水泥基材料的3D打印机包含有，控制系统、物料系统、搅拌系统、挤出系统、xy轴系统和z轴系统，无线发射/接收系统和输入输出系统。所述的控制系统为计算机控制系统，在计算机的界面上输入相应的参数，控制搅拌系统、挤出系统、xy轴系统和z轴系统，进行相应的操作。所述的物料系统用于物料的贮存和定量输送，包括输送系统和称量系统，并与搅拌系统连接。所述的搅拌系统与物料系统、挤出系统连接，用于物料的搅拌，即将物料系统传输过来的物料搅拌均匀，并将搅拌均匀的混合物料传送至挤出系统。所述的挤出系统可用于搅拌均匀的混合物料的暂时贮存，所述的挤出系统还包含打印喷头，暂时贮存的混合物料挤入打印喷头中，所述的打印喷头在xy轴系统的控制本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种3D打印机，其特征在于：所述的打印机包含有控制系统、物料系统、搅拌系统、挤出系统、xy轴系统和z轴系统、无线发射/接收系统和输入输出系统，其中，所述的控制系统用于控制搅拌系统、挤出系统、xy轴系统和z轴系统；所述的物料系统包括物料输送系统和称量系统，与搅拌系统连接；所述的搅拌系统用于物料的搅拌，与物料系统、挤出系统连接；所述的挤出系统包括打印喷头，所述挤出系统用于挤出搅拌均匀的混合物料，将混合物料挤入打印喷头，所述打印喷头用于将混合物料挤出；所述的xy轴系统控制所述的打印喷头在xy轴方向运动；所述的z轴系统包含打印平台，所述的打印平台在z轴方向运动；所述的无线发射/接收系统与控制系统相连，用于远程移动终端对3D打印机进行控制和监控；所述的输入输出系统与控制系统相连，用于现场的打印参数和数字模型的输入与输出。

【技术特征摘要】
1.一种3D打印机，其特征在于：所述的打印机包含有控制系统、物料系统、搅拌系统、挤出系统、xy轴系统和z轴系统、无线发射/接收系统和输入输出系统，其中，所述的控制系统用于控制搅拌系统、挤出系统、xy轴系统和z轴系统；所述的物料系统包括物料输送系统和称量系统，与搅拌系统连接；所述的搅拌系统用于物料的搅拌，与物料系统、挤出系统连接；所述的挤出系统包括打印喷头，所述挤出系统用于挤出搅拌均匀的混合物料，将混合物料挤入打印喷头，所述打印喷头用于将混合物料挤出；所述的xy轴系统控制所述的打印喷头在xy轴方向运动；所述的z轴系统包含打印平台，所述的打印平台在z轴方向运动；所述的无线发射/接收系统与控制系统相连，用于远程移动终端对3D打印机进行控制和监控；所述的输入输出系统与控制系统相连，用于现场的打印参数和数字模型的输入与输出。2.根据权利要求1所述的一种3D打印机，其特征在于：所述的物料系统包括液体物料输送系统、液体物料称量系统和粉体物料输送系统、粉体物料称量系统，粉体物料为建筑材料，或者为建筑材料与固态速凝剂的混合物；所述的液体物料为水，或者为水与液态速凝剂的混合物。3.根据权利要求2所述的一种3D打印机，其特征在于：所述的建筑材料为水泥基物料或石膏物料。4.根据权利要求1所述的一种3D打印机，其特征在于：所述的控制系统控制搅拌系统的搅拌速率和搅拌时间，并控制挤出系统的挤出速率。5.根据权利要求1所述的一种3D打印机，其特征在于：所述的挤出系统包括打印喷头，所述的打印喷头在xy轴方向运动，所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：王振地，王玲，
申请(专利权)人：中国建筑材料科学研究总院，
类型：发明
国别省市：北京,11