混凝土3D打印机喷头制造技术

本实用新型专利技术属于混凝土3D打印技术领域。一种混凝土3D打印机喷头，包括喷头料筒、喷嘴、喷头搅拌单元、浆条厚度调节单元和浆条宽度调节单元，在所述喷头料筒上部设置有喷头进料管和机械臂；喷嘴设置在喷头料筒的底部，所述喷嘴的出料腔呈矩形；喷头搅拌单元设置在喷头料筒内，喷头搅拌单元用于喷头料筒内物料的持续搅拌；浆条厚度调节单元设置在喷嘴内，浆条厚度调节单元用于调节喷嘴喷出的浆条的厚度；浆条宽度调节单元设置在所述喷嘴下部，浆条宽度调节单元用于调节所述喷嘴喷出的浆条的宽度。本申请设计合理、结构简单、环保高效、测试精准，能够实现对浆条的宽度和厚度的调整，并进行抹平和养护，从而提高浆条的质量。从而提高浆条的质量。从而提高浆条的质量。

【技术实现步骤摘要】
混凝土3D打印机喷头


[0001]本技术属于混凝土3D打印
，特别是涉及一种混凝土3D打印机喷头。

技术介绍

[0002]现有混凝土3D打印机喷头的喷嘴多为圆筒形结构，挤出的料浆呈圆条状，而分层叠加的施工工艺使上下两层料浆不易充分接触，特别是为了使底层料浆具有足够承载后续层重量的能力需要料浆的流动性较小而粘聚性较大，且具有快硬早强的性能，导致层间接触面较小，上下层水化程度的差异又使层间结合不良，造成硬化混凝土原始缺陷的存在，混凝土自身强度难以完全发挥，所打印出的结构件强度普遍较低，这也是制约3D打印混凝土技术难以规模化应用的原因之一。而且，圆条状料浆上下层叠加后形成的界面沟槽十分明显，在削弱强度的同时，也不美观。有些即使采用了方形喷嘴，但打印层的厚度不易改变，而打印层层厚、层宽、喷头行进速率和喷嘴出料速率等工艺参数均应随混凝土的流变性、凝结硬化速率和触变性等进行相应的调整。另一方面，3D打印对混凝土快硬早强要求及分层叠加的工艺特点使混凝土在施工期很难得到及时充分的养护，进一步加剧了原始缺陷的形成，即使进行及时养护，如果施工方式不合理，同样不会取得满意的效果，甚至适得其反，如打印的同时即喷洒养护剂可能进一步增大界面层的缺陷。因此，有必要开发出一种结构合理、具有立面修整和养护剂喷涂功能、满足智能化操控需要的混凝土3D打印机喷头。

技术实现思路

[0003]本技术目的是针对上述存在的问题和不足，提供一种混凝土3D打印机喷头，本申请设计合理、结构简单、环保高效、测试精准，能够实现对浆条的宽度和厚度的调整，并进行抹平和养护，从而提高浆条的质量。
[0004]为实现上述目的，所采取的技术方案是：
[0005]一种混凝土3D打印机喷头，包括：
[0006]喷头料筒，在所述喷头料筒上部设置有喷头进料管和机械臂；
[0007]喷嘴，其设置在所述喷头料筒的底部，所述喷嘴的出料腔呈矩形；
[0008]喷头搅拌单元，其设置在所述喷头料筒内，所述喷头搅拌单元用于所述喷头料筒内物料的持续搅拌；
[0009]浆条厚度调节单元，其设置在所述喷嘴内，所述浆条厚度调节单元用于调节所述喷嘴喷出的浆条的厚度；以及
[0010]浆条宽度调节单元，其设置在所述喷嘴下部，所述浆条宽度调节单元用于调节所述喷嘴喷出的浆条的宽度。
[0011]根据本技术混凝土3D打印机喷头，优选地，所述浆条厚度调节单元包括：
[0012]阀板，所述阀板的上部铰接设置在喷嘴的出料腔的一侧壁上；以及
[0013]阀板驱动部，其驱动所述阀板转动动作，所述阀板的两侧壁与所述出料腔的侧壁滑动贴合。
[0014]根据本技术混凝土3D打印机喷头，优选地，所述浆条宽度调节单元包括：
[0015]宽度调节基板，其设置在所述喷嘴外侧壁上；
[0016]抹平板，两所述抹平板左右相对设置在所述喷嘴下部；以及
[0017]宽度驱动部，其设置在所述宽度调节基板与所述抹平板之间，所述宽度驱动部调节两所述抹平板之间的间距。
[0018]根据本技术混凝土3D打印机喷头，优选地，所述宽度驱动部包括：
[0019]调节螺杆，其设置在所述宽度调节基板上；
[0020]丝母，所述抹平板通过丝母设置在所述调节螺杆上，且所述抹平板上端与所述宽度调节基板之间贴合滑动设置或通过横移滑轨匹配滑动连接；以及
[0021]滑移驱动电机，其驱动所述调节螺杆转动。
[0022]根据本技术混凝土3D打印机喷头，优选地，两所述抹平板分别对应设置有宽度调节基板和宽度驱动部，两所述抹平板分别独立动作。
[0023]根据本技术混凝土3D打印机喷头，优选地，还包括升降调节单元，所述升降调节单元驱动所述浆条宽度调节单元相对于所述喷嘴升降动作；所述升降调节单元包括:
[0024]升降座，其固定设置在所述喷嘴侧壁上，所述宽度调节基板滑动设置在所述升降座上；以及
[0025]升降驱动部，其驱动所述宽度调节基板升降动作。
[0026]根据本技术混凝土3D打印机喷头，优选地，单片所述抹平板包括依次固定设置的第一抹平板、养护剂喷辊和第二抹平板，所述第一抹平板和所述第二抹平板均包括折线形的抹平面，且两所述第一抹平板之间的宽度较所述第二抹平板的宽度宽。
[0027]根据本技术混凝土3D打印机喷头，优选地，所述养护剂喷辊包括：
[0028]内管，所述内管的上部与所述第一抹平板和第二抹平板固定，所述内管连接有养护剂供料管，所述内管上设置有开口朝向浆条的喷孔；以及
[0029]套环，其套设在所述内管上，且能够自由旋转动作，所述套环与所述内管之间形成间隙层，所述套环上均布开设有涂抹孔，在所述养护剂喷辊的外侧设置有防护罩。
[0030]根据本技术混凝土3D打印机喷头，优选地，所述喷头料筒呈U型，且所述喷头料筒整体密封，所述喷头料筒的侧壁上设置有多个检测传感器。
[0031]根据本技术混凝土3D打印机喷头，优选地，所述喷头搅拌单元包括：
[0032]喷头搅拌电机，其设置在所述喷头料筒的顶部；
[0033]喷头搅拌轴，其通过密封轴承连接设置在所述喷头料筒的顶部，所述喷头搅拌电机与所述喷头搅拌轴传动连接；以及
[0034]喷头搅拌叶片，其设置在所述喷头搅拌轴上。
[0035]采用上述技术方案，所取得的有益效果是：
[0036]（1）本申请由喷头料筒和桨叶等组成的喷头搅拌单元在打印过程中对混凝土料浆的不停搅拌不仅可防止料浆过早凝结硬化，还可对混凝土产生向下推力，保证料浆在打印时具有稳定的工作性。截面呈U形的喷头料筒本体与连接板形成可承受正负压的密闭腔室，便于利于混凝土输送泵的泵压将料浆从喷头料筒底部的喷嘴顺利全部挤出，同时便于将喷头料筒清洗干净。
[0037]（2）本申请喷头料筒对浆料的储存，保证混凝土浆料的均匀无延迟的供给和挤出，
避免因混凝土输送泵的泵压波动带来的打印不连续。
[0038]（3）本申请喷头料筒内不同高度设置的压力传感器可与控制系统一起来精确调节和监控混凝土料浆的输送量。
[0039]（4）本申请中的长方形喷嘴及阀板的设置，可依据混凝土料浆的流动性和凝结硬化等性能调节打印层厚度，打印出截面为长方形的料浆条不仅可以提供良好的层间结合强度，还能提高均质性。
[0040]（5）本申请设置两套可独立运动的浆条厚度调节单元，当仅需要单边修整或遇到转角时，可将两套浆条厚度调节单元调整至不同高度，满足喷嘴对方位的较高要求，避免浆条扭曲及层间间隙的产生。
[0041]（6）第一抹平板和第二抹平板的设置，通过横向挤压作用消除上下层浇注料层间形成的空隙，通过压抹作用使构件立面光滑，实现精确打印，也将促进混凝土构件的强度增长，并创建更美观的外部轮廓。
[0042]（7）养护剂喷辊的设置，可使3D打印混凝土料浆得到及时养护，有效防止表面水分的散失，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种混凝土3D打印机喷头，其特征在于，包括：喷头料筒，在所述喷头料筒上部设置有喷头进料管和机械臂；喷嘴，其设置在所述喷头料筒的底部，所述喷嘴的出料腔呈矩形；喷头搅拌单元，其设置在所述喷头料筒内，所述喷头搅拌单元用于所述喷头料筒内物料的持续搅拌；浆条厚度调节单元，其设置在所述喷嘴内，所述浆条厚度调节单元用于调节所述喷嘴喷出的浆条的厚度；以及浆条宽度调节单元，其设置在所述喷嘴下部，所述浆条宽度调节单元用于调节所述喷嘴喷出的浆条的宽度。2.根据权利要求1所述的混凝土3D打印机喷头，其特征在于，所述浆条厚度调节单元包括：阀板，所述阀板的上部铰接设置在喷嘴的出料腔的一侧壁上；以及阀板驱动部，其驱动所述阀板转动动作，所述阀板的两侧壁与所述出料腔的侧壁滑动贴合。3.根据权利要求1所述的混凝土3D打印机喷头，其特征在于，所述浆条宽度调节单元包括：宽度调节基板，其设置在所述喷嘴外侧壁上；抹平板，两所述抹平板左右相对设置在所述喷嘴下部；以及宽度驱动部，其设置在所述宽度调节基板与所述抹平板之间，所述宽度驱动部调节两所述抹平板之间的间距。4.根据权利要求3所述的混凝土3D打印机喷头，其特征在于，所述宽度驱动部包括：调节螺杆，其设置在所述宽度调节基板上；丝母，所述抹平板通过丝母设置在所述调节螺杆上，且所述抹平板上端与所述宽度调节基板之间贴合滑动设置或通过横移滑轨匹配滑动连接；以及滑移驱动电机，其驱动所述调节螺杆转动。5.根据权利要求3所述的混凝土3D打印机喷头，其特征在于，两所述抹平板分别对应设置有宽度调节基板和宽度驱动部，两所述抹平板分别独立...

【专利技术属性】
技术研发人员：汤寄予，高丹盈，马伟，杨林，房栋，庞育阳，程站起，谷志强，
申请(专利权)人：郑州大学，
类型：新型
国别省市：