建筑外墙及其制造方法技术

本发明专利技术适用于建筑外墙制造，提供了建筑外墙及其制造方法，该制造方法包括：建立建筑外墙的初始设计模型，根据第一拓扑优化因素对初始设计模型进行拓扑优化后，根据第二拓扑优化因素继续拓扑优化，得到第二优化模型，并进行反向翻转后确定建筑外墙的整体模型及及切割方案，根据整体模型的切割方案进行切片后确定该整体模型的打印路径数据，根据该打印路径数据生成数控代码以指示3D打印机打印得到该整体模型对应的整体模具，利用该整体模具生产该建筑外墙。本申请先进行模型优化再进行打印，简化了建筑外墙的设计过程，同时利用生产出的整体模具进行建筑外墙制造，提高了生产效率。提高了生产效率。提高了生产效率。

【技术实现步骤摘要】
建筑外墙及其制造方法


[0001]本专利技术属于建筑设计领域，尤其涉及一种建筑外墙及其制造方法。

技术介绍

[0002]建筑外立面是建筑外观的主要表现形式，同时也需要承担着一定外荷载，因此建筑外立面的结构形态需要结合建筑的审美、功能需求，来得到更加合理的结果。
[0003]如何实现建筑外立面的建筑需求与结构需求的协调统一，设计出满足结构最优、性能最好、外形美观的建筑外立面成为建筑外立面设计领域的技术难题。同时，此类设计结果往往具有较为复杂的形态，采用传统制造工艺难以实现，且会耗费大量材料与资金，生产效率低且经济性差。

技术实现思路

[0004]本专利技术所要解决的技术问题在于提供一种建筑外墙及其制造方法，旨在解决建筑外墙设计复杂、生产效率低的问题。
[0005]本专利技术是这样实现的，一种建筑外墙的制造方法，包括：
[0006]建立所述建筑外墙的初始设计模型；
[0007]获取第一拓扑优化因素，根据所述第一拓扑优化因素对所述初始设计模型进行拓扑优化，得到第一优化模型；
[0008]获取第二拓扑优化因素，根据所述第二拓扑优化因素对所述第一优化模型进行拓扑优化，得到第二优化模型；
[0009]对所述第二优化模型进行反向翻转得到翻转模型，根据所述翻转模型确定所述建筑外墙的整体模型及所述整体模型的切割方案；
[0010]根据所述整体模型的切割方案，利用切片软件对所述整体模具进行切片，根据切片结果确定所述整体模型的打印路径数据；
[0011]根据所述打印路径数据生成数控代码，将所述数控代码发送至3D打印机，所述数控代码用于指示所述3D打印机根据所述打印路径数据进行打印，以得到所述整体模型对应的整体模具；
[0012]利用所述整体模具生产所述建筑外墙。
[0013]优选的，所述数控代码用于指示所述3D打印机根据所述打印路径数据打印所述整体模具对应的子模具；所述利用所述整体模具生产所述建筑外墙包括：
[0014]对所述子模具进行包括消除打印层纹涂抹加固材料的后处理，得到处理后的子模具；
[0015]将加固后的所述子模具进行拼装，得到所述整体模具；
[0016]利用喷射超高性能混凝土和所述整体模具生产所述建筑外墙。
[0017]优选的，所述建立所述建筑外墙的初始设计模型包括：
[0018]在三维建模软件中建立所述建筑外墙的概念设计模型；
[0019]在拓扑优化软件中对所述概念设计模型进行识别，并建立有限元模型，以所述有限元模型作为所述初始设计模型。
[0020]优选的，所述三维建模软件包括Rhino三维建模软件、evolve三维建模软件或SketchUp三维建模软件；
[0021]所述拓扑优化软件包括Ameba拓扑优化分析软件、Optistruct拓扑优化分析软件或inspire拓扑优化分析软件。
[0022]优选的，所述得到第一优化模型之后，还包括：
[0023]利用三维建模软件对所述第一优化模型的空洞进行整合处理，得到整合处理后的第一优化模型。
[0024]优选的，所述获取第一拓扑优化因素，根据所述第一拓扑优化因素对所述初始设计模型进行拓扑优化，得到第一优化模型包括：
[0025]获取第一拓扑优化因素，所述第一拓扑优化因素包括第一荷载条件、第一支撑条件、第一优化参数中的至少一种；
[0026]根据所述第一拓扑优化因素对所述初始设计模型进行拓扑优化，得到所述建筑外墙的拓扑结构；
[0027]对所述建筑外墙的拓扑结构进行有限元受力计算，得到所述第一优化模型。
[0028]优选的，所述获取第二拓扑优化因素，根据所述第二拓扑优化因素对所述第一优化模型进行拓扑优化，得到第二优化模型包括：
[0029]获取第二拓扑优化因素，所述第一拓扑优化因素包括第二荷载条件、网格化参数、第二优化参数中的至少一种；
[0030]根据所述第二拓扑优化因素，对所述第一优化模型进行拓扑优化，得到所述第二优化模型。
[0031]优选的，所述得到所述第二优化模型后，还包括：
[0032]利用网格处理软件将所述第二优化模型进行平滑处理；
[0033]根据平滑处理得到的平滑模型到处STP格式，将所述STP格式的平滑模型导入Abaqus有限元分析软件；
[0034]利用所述Abaqus有限元分析软件对所述平滑模型进行包括受力状态、材料属性的仿真，根据仿真结果对所述平滑模型进行修正，得到最终的第二优化模型。
[0035]优选的，所述数据代码的文件格式为Gcode格式。
[0036]本申请实施例还提供了一种建筑外墙，所述建筑外墙通过如上述所述的制造方法制造得到。
[0037]本申请实施例与现有技术相比，有益效果在于：本申请实施例通过建立该建筑外墙的初始设计模型，根据第一拓扑优化因素对该初始设计模型进行拓扑优化得到第一优化结果，根据第二拓扑优化因素对该第一优化模型进行拓扑优化得到第二优化模型，并对该第二优化模型进行翻转、切片后，利用3D打印机打印该建筑外墙对应整体模具，并利用该整体模具生产该建筑外墙。本申请实施例提供的建筑外墙及其制造方法通过先建立设计模型，在根据拓扑优化因素对该设计模型进行多重优化，根据优化的模型进行切割后的得到打印路径数据，根据该路径打印数据生成的数控代码用于控制3D打印机打印，得到整体模具后，利用该整体模具进行该建筑外墙的制造，本申请先进行模型优化再进行打印，简化了
建筑外墙的设计过程，同时利用生产出的整体模具进行建筑外墙制造，提高了生产效率。
附图说明
[0038]图1是本专利技术一实施例提供的建筑外墙的制造方法的流程图；
[0039]图2是本专利技术一实施例提供的概念设计模型；
[0040]图3是本专利技术一实施例提供的2/5边长连接示意图；
[0041]图4是本专利技术一实施例提供的拓扑优化结果的示意图；
[0042]图5是本专利技术一实施例提供的模型形态演变示意图；
[0043]图6是本专利技术一实施例提供的建筑外墙的整体外立面效果图。
具体实施方式
[0044]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0045]拓扑优化是指在给定区域内寻求结构内部材料分布的最佳方式，使结构在满足应力、位移等约束条件下实现某种性能指标的最优化。拓扑优化是寻求高性能、轻量化及多功能创新性结构的有效设计方法，在航空航天、汽车制造等攻城令已得到广泛应用。本申请专利技术人发现，拓扑优化是一种先进的结构设计方法，然后拓扑优化得到的结果往往具有十分复杂的几何构形，采用传统制造工艺难以进行加工，因此不得不在考虑可制造性的基础上对设计结果进行二次修正，破坏了结构最优设计，导致了拓扑优化的优势不能充分发挥。而本申请专利技术人在解决上述问题时发现，增材制造技术本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种建筑外墙的制造方法，其特征在于，所述制造方法包括：建立所述建筑外墙的初始设计模型；获取第一拓扑优化因素，根据所述第一拓扑优化因素对所述初始设计模型进行拓扑优化，得到第一优化模型；获取第二拓扑优化因素，根据所述第二拓扑优化因素对所述第一优化模型进行拓扑优化，得到第二优化模型；对所述第二优化模型进行反向翻转得到翻转模型，根据所述翻转模型确定所述建筑外墙的整体模型及所述整体模型的切割方案；根据所述整体模型的切割方案，利用切片软件对所述整体模具进行切片，根据切片结果确定所述整体模型的打印路径数据；根据所述打印路径数据生成数控代码，将所述数控代码发送至3D打印机，所述数控代码用于指示所述3D打印机根据所述打印路径数据进行打印，以得到所述整体模型对应的整体模具；利用所述整体模具生产所述建筑外墙。2.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述数控代码用于指示所述3D打印机根据所述打印路径数据打印所述整体模具对应的子模具；所述利用所述整体模具生产所述建筑外墙包括：对所述子模具进行包括消除打印层纹涂抹加固材料的后处理，得到处理后的子模具；将加固后的所述子模具进行拼装，得到所述整体模具；利用喷射超高性能混凝土和所述整体模具生产所述建筑外墙。3.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述建立所述建筑外墙的初始设计模型包括：在三维建模软件中建立所述建筑外墙的概念设计模型；在拓扑优化软件中对所述概念设计模型进行识别，并建立有限元模型，以所述有限元模型作为所述初始设计模型。4.如权利要求3所述的制造方法，其特征在于，所述三维建模软件包括Rhino三维建模软件、evolve三维建模软件或SketchUp三维建模软件；所述拓扑优化软件包括Ameba拓扑优化分析软件、Optistruct拓扑优化分析软件或...

【专利技术属性】
技术研发人员：邱崴，吴言，陈诗尧，齐贺，王玺，窦安华，杨超，袁媛，彭佳男，李熠诗，杨雪，李雷秋实，
申请(专利权)人：中建科技集团北京低碳智慧城市科技有限公司，
类型：发明
国别省市：