一种可调尺寸、双喷口3D混凝土打印装置制造方法及图纸

一种可调尺寸、双喷口3D混凝土打印装置，属于3D混凝土打印装置技术领域，所要解决的技术问题是提供一种打印方向、打印尺寸均可以灵活调整的3D混凝土打印装置，所采用的技术方案：一种可调尺寸、双喷口3D混凝土打印装置，包括3D打印硬件部分和3D打印软件部分，所述3D打印硬件部分包括3D打印喷口、3D打印三维定位轨道、3D打印动力装置、3D打印储料装置及3D打印冲洗装置，所述3D打印软件部分包括3D打印建模与控制部分；本发明专利技术用于3D混凝土打印。

Adjustable size and double nozzle 3D concrete printing device

An adjustable size, double nozzle 3D concrete printing device, printing device belongs to 3D concrete technology field, which is to solve the technical problems of 3D concrete printing device provides a print direction, print size can be adjusted, the technical proposal: an adjustable size, double nozzle 3D concrete printing device 3D printing, including hardware and 3D printing software, the hardware includes 3D printing 3D printing 3D printing nozzle, 3D positioning track, 3D printing 3D printing device, power storage device and 3D printing washing device, the 3D printing software includes 3D print modeling and control part; the invention is used for concrete 3D print.

【技术实现步骤摘要】
一种可调尺寸、双喷口3D混凝土打印装置
一种可调尺寸、双喷口3D混凝土打印装置，属于3D混凝土打印装置

技术介绍
2013年美国建成了世界上第一个3D打印建筑架构。在荷兰，UniverseArchitecture建筑设计事务所在2013年提出将以莫比乌斯环为原型利用3D打印技术建造LandscapeHouse。2014年4月，我国首批3D打印建筑在上海建成；2015年1月，在苏州建成了3D打印别墅住宅。许多3D打印建筑的项目正在紧锣密鼓的筹备当中。现有的3D打印建筑的设备主要由一个龙门架在X方向上移动，悬挂于龙门架上的打印喷头在一定区域内进行X、Y、Z三个方向上的打印，再由打印喷头上部的悬挂杆完成较大尺度的Z方向运动。目前广泛使用的3D打印技术是“轮廓工艺”。所需材料都是从喷嘴中挤出的，喷嘴会根据设计图的指示，在指定地点喷出混凝土材料，就像在桌子上挤出一圈牙膏一样。然后，喷嘴两侧附带的刮铲会自动伸出，规整混凝土的形状。这样一层层的建筑材料砌上去就形成了外墙，再扣上屋顶，一座房子就建好了。轮廓工艺的特点在于它不需要使用模具，打印机打印出来的建筑物轮廓将成为建筑物的一部分，这样大大提升了建筑效率。目前现有混凝土材料粘结时间长，通常初凝时间即达到六到十小时，而终凝时间更是长达二十四小时左右。而对于3D打印混凝土建筑来说，需要求材料在短时间内便能快速凝结，现有的混凝土材料难以满足这一要求。3D打印用混凝土需要有适宜的流动性。若流动性过大，则会导致在3D打印过程中材料无法堆叠，而流动性过小，则会导致3D打印喷头的堵塞。因此怎样的流动性较为合适，使得混凝土在从喷头中喷出后即快速凝结，也是现在所存在的问题之一。3D打印建筑用混凝土配制好后便立刻要能达到一定的强度，便于支撑继续打印；之后强度也要满足相应的国家标准。目前的打印装置基本都是为大型打印建筑而设计，而且数量较少，多数都在实验阶段。传统3D打印技术打印出的混凝土一般流动性较大，气孔较多，所以强度较低，因此，3D混凝土打印中打印建筑会出现塌陷现象。除此之外，传统的3D混凝土打印技术由于混凝土的初凝问题,这使得层与层之间的粘结上存在不牢靠的问题，导致3D混凝土打印的建筑整体性较差，而且传统的3D混凝土打印技术在方向转换和打印尺寸上过于单一，使用很不灵活。这些问题使得3D混凝土打印技术在推广上受到极大的阻碍，解决这些问题成为我们迫在眉睫的任务。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种打印方向、打印尺寸均可以灵活调整的3D混凝土打印装置。为解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案：一种可调尺寸、双喷口3D混凝土打印装置，包括3D打印硬件部分和3D打印软件部分，所述3D打印硬件部分包括3D打印喷口、3D打印三维定位轨道、3D打印动力装置、3D打印储料装置及3D打印冲洗装置，所述3D打印软件部分包括3D打印建模与控制部分；所述3D打印喷口包括结构相同的一号打印喷口和二号打印喷口，均包括上料泵口、打印喷口基座、打印喷头底盘、打印喷头、打印开关以及球形转换器，所述上料泵口设置在打印喷口基座上方，在打印喷口基座下方通过轴承连接有打印喷头底盘，所述打印喷头螺栓连接在打印喷头底盘下方，所述球型转换器与打印喷口基座连接，所述打印开关包括控制打印喷口的总口开关和控制打印喷头的分口开关，所述总口开关位于打印喷头底盘上端，所述分口开关设于每个打印喷头的底部；所述3D打印三维定位轨道包括两根平行的X轴轨道、两根平行的Y轴轨道和两根竖直的Z轴轨道，所述两根X轴轨道为两个龙门架顶端，所述两根Y轴轨道垂直搭在两根X轴轨道上，在所述Y轴轨道上安装有固定水平拖链拖板漕的水平拖链托板槽支架，在水平拖链拖板漕内放置有带动电缆移动的水平电缆拖链，所述两根Z轴轨道上端均固定在机动小车上、下端均与打印喷口基座的球型转换器连接，其中一根Z轴轨道下端与一号打印喷口的打印喷口基座球型转换器连接、另一根Z轴轨道下端与二号打印喷口的打印喷口基座球型转换器连接，所述机动小车安装在Y轴轨道上；在所述X轴轨道和Y轴轨道搭接处设有X轴水平线性执行器和Y轴水平线性执行器，在所述打印喷口基座设有Z轴垂直线性执行器，所述机动小车通过安装在Y轴轨道的伺服电机实现来回移动；所述3D打印动力装置为液压泵，所述液压泵为3D打印储料装置及3D打印冲洗装置提供动力；所述3D打印储料装置包括一号混凝土储料箱和二号混凝土储料箱，所述一号混凝土储料箱的出料口通过混凝土输送管路与一号打印喷口连接，所述二号混凝土储料箱的出料口通过混凝土输送管路与二号打印喷口连接；所述3D打印冲洗装置包括储水箱和废水箱，所述储水箱通过输水管与混凝土输送管路连接，所述废水箱通过出水管与3D打印喷口连接。在所述打印喷口基座上装有精确度为微米级的红外测距仪。所述打印喷口基座的内表面制作材料为可排出空气却保留水分的纳米高分子材料。所述打印喷头为漏斗状，并且打印喷头的顶端为矩形口。所述一号混凝土储料箱的进料口和二号混凝土储料箱的进料口均与混凝土搅拌器的出料口通过混凝土输送管路连接。本专利技术和现有技术相比具有以下有益效果。一、3D打印混凝土建筑要求材料在短时间内便能快速凝结，早期就需要达到一定的强度，即早强，而要达到早期强度这就要求材料的初凝时间必须由原来几个小时缩短十几分二十几分钟甚至更短。现有传统的3D混凝土打印技术一般只有一个打印喷口，很容易在浇筑第二层混凝土时第一层已经发生初凝，甚至终凝，导致混凝土层与层之间的粘结性不强，最终影响建筑的整体强度。本装置使用两个打印喷口，两个喷口交替使用，使第一层混凝土在初凝之前与第二层混凝土粘结，提高了混凝土之间的粘结强度，保证了其整体稳定性。并且打印喷口通过3D打印三维定位轨道和红外传感器实现其位置的粗调和微调，可精确到微米级，无论是应用于实验室科研还是大型建筑建设都可以满足其精度要求。本专利技术一改传统3D建筑打印方式，极大的提高了3D建筑打印的速度，整体性得到加强，使得材料的强度和刚度有了较大的提高。二、传统的3D混凝土打印技术在方向转换和打印尺寸上过于单一，使用很不灵活，本专利技术打印喷口基座使用球型转换器，可以在360度方向内进行旋转，使用方便。与此同时，打印喷口基座上设有轴承连接的打印喷头底盘，可使打印喷口基座上的几个打印喷头进行旋转，让要进行打印的喷头与输料管的端部连接。如此，打印喷口凭借球型转换器可灵活地调节打印混凝土的尺寸和喷口方向，然后连续快速地进行3D打印。附图说明图1为本专利技术的结构示意图。图2为图1去掉动力装置、储料装置后的俯视图。图中，1为X轴水平线性执行器，2为水平拖链托板槽支架，3为水平电缆拖链，4为Y轴水平线性执行器，5为水平拖链托板槽，6为混凝土输送管路，7为X轴轨道，8为出水管，9为Z轴垂直线性执行器，10为打印喷头，11为液压泵，12为一号混凝土储料箱，13为二号混凝土储料箱，14为混凝土搅拌器，15为储水箱，16为废水箱，17为一号打印喷口，18为二号打印喷口，19为球型转换器，20为Y轴轨道，21为Z轴轨道，22为打印喷口基座，23为打印喷头底盘。具体实施方式如图1、图2所示，一种可调尺寸、双喷口3D混凝土打印装置，包括3D打印硬件部分和3D打印软件部分，所述3D打印硬件部分包括3D本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可调尺寸、双喷口3D混凝土打印装置，其特征在于：包括3D打印硬件部分和3D打印软件部分，所述3D打印硬件部分包括3D打印喷口、3D打印三维定位轨道、3D打印动力装置、3D打印储料装置及3D打印冲洗装置，所述3D打印软件部分包括3D打印建模与控制部分；所述3D打印喷口包括结构相同的一号打印喷口和二号打印喷口，均包括上料泵口、打印喷口基座、打印喷头底盘、打印喷头、打印开关以及球形转换器，所述上料泵口设置在打印喷口基座上方，在打印喷口基座下方通过轴承连接有打印喷头底盘，所述打印喷头螺栓连接在打印喷头底盘下方，所述球型转换器与打印喷口基座连接，所述打印开关包括控制打印喷口的总口开关和控制打印喷头的分口开关，所述总口开关位于打印喷头底盘上端，所述分口开关设于每个打印喷头的底部；所述3D打印三维定位轨道包括两根平行的X轴轨道、两根平行的Y轴轨道和两根竖直的Z轴轨道，所述两根X轴轨道为两个龙门架顶端，所述两根Y轴轨道垂直搭在两根X轴轨道上，在所述Y轴轨道上安装有固定水平拖链拖板漕的水平拖链托板槽支架，在水平拖链拖板漕内放置有带动电缆移动的水平电缆拖链，所述两根Z轴轨道上端均固定在机动小车上、下端均与打印喷口基座的球型转换器连接，其中一根Z轴轨道下端与一号打印喷口的打印喷口基座球型转换器连接、另一根Z轴轨道下端与二号打印喷口的打印喷口基座球型转换器连接，所述机动小车安装在Y轴轨道上；在所述X轴轨道和Y轴轨道搭接处设有X轴水平线性执行器和Y轴水平线性执行器，在所述打印喷口基座设有Z轴垂直线性执行器，所述机动小车通过安装在Y轴轨道的伺服电机实现来回移动；所述3D打印动力装置为液压泵，所述液压泵为3D打印储料装置及3D打印冲洗装置提供动力；所述3D打印储料装置包括一号混凝土储料箱和二号混凝土储料箱，所述一号混凝土储料箱的出料口通过混凝土输送管路与一号打印喷口连接，所述二号混凝土储料箱的出料口通过混凝土输送管路与二号打印喷口连接；所述3D打印冲洗装置包括储水箱和废水箱，所述储水箱通过输水管与混凝土输送管路连接，所述废水箱通过出水管与3D打印喷口连接。...

【技术特征摘要】
1.一种可调尺寸、双喷口3D混凝土打印装置，其特征在于：包括3D打印硬件部分和3D打印软件部分，所述3D打印硬件部分包括3D打印喷口、3D打印三维定位轨道、3D打印动力装置、3D打印储料装置及3D打印冲洗装置，所述3D打印软件部分包括3D打印建模与控制部分；所述3D打印喷口包括结构相同的一号打印喷口和二号打印喷口，均包括上料泵口、打印喷口基座、打印喷头底盘、打印喷头、打印开关以及球形转换器，所述上料泵口设置在打印喷口基座上方，在打印喷口基座下方通过轴承连接有打印喷头底盘，所述打印喷头螺栓连接在打印喷头底盘下方，所述球型转换器与打印喷口基座连接，所述打印开关包括控制打印喷口的总口开关和控制打印喷头的分口开关，所述总口开关位于打印喷头底盘上端，所述分口开关设于每个打印喷头的底部；所述3D打印三维定位轨道包括两根平行的X轴轨道、两根平行的Y轴轨道和两根竖直的Z轴轨道，所述两根X轴轨道为两个龙门架顶端，所述两根Y轴轨道垂直搭在两根X轴轨道上，在所述Y轴轨道上安装有固定水平拖链拖板漕的水平拖链托板槽支架，在水平拖链拖板漕内放置有带动电缆移动的水平电缆拖链，所述两根Z轴轨道上端均固定在机动小车上、下端均与打印喷口基座的球型转换器连接，其中一根Z轴轨道下端与一号打印喷口的打印喷口基座球型转换器连接、另一根Z轴轨道下端与二号打印喷口的打印喷口基座球型转换器连接，所述机动小车安...

【专利技术属性】
技术研发人员：张洪萍，程志，宋佳，韩云山，王万月，刘亚玲，董彦莉，
申请(专利权)人：中北大学，
类型：发明
国别省市：山西,14