本发明专利技术提供了一种基于主动送纱的多丝束连续纤维增强混凝土3D打印装置及打印方法，在混凝土料筒外围设置的主动送纱机构包括驱动系、万向传动组件、料辊轴，以及穿纱管，从料辊上引出的纤维丝束穿过穿纱管并伸入混凝土料筒内腔，且穿纱管出口与料辊之间的纤维丝束节段始终呈松弛状态；打印方法步骤包括：从料辊上牵拉纤维丝束并穿入穿纱管，直到纤维丝束前端伸入混凝土料筒内腔并牵出；开启主动送纱机构，然后开启混凝土泵送系统和动力系统，混凝土料进入混凝土料筒内腔后被搅拌。本发明专利技术有利于连续纤维丝束稳定地沉积在混凝土模块内部，从根本上避免了将纤维丝束从混凝土模块中拽出的问题，而且不会对连续纤维丝束造成磨损。而且不会对连续纤维丝束造成磨损。而且不会对连续纤维丝束造成磨损。
【技术实现步骤摘要】
基于主动送纱的多丝束连续纤维增强混凝土3D打印装置及方法
[0001]本专利技术涉及混凝土3D打印
，具体涉及一种基于主动送纱的多丝束连续纤维增强混凝土3D打印装置及打印方法。
技术介绍
[0002]3D打印主要应用集中在交通运输、航空航天、工业装备、消费级电子产品、医疗五大领域。近年来，随着传统建筑施工过程中资源消耗高、危险系数高以及生产效率低等问题的日益加重，遵循绿色环保、文明施工、劳动强度低等理念的混凝土3D打印技术应运而生。混凝土3D打印技术是一种以胶凝材料、掺合料、添加剂、特种纤维、骨料为主制成的特殊“油墨”，运用计算机制图将建筑模型转化为三维设计图后，通过分层加工、叠加成型的方式逐层增加材料来将建筑物打印建造出来的技术。
[0003] 连续纤维增强混凝土3D打印技术是一种新型的混凝土3D打印技术，它是在传统混凝土3D打印技术的基础上，通过添加连续纤维增强材料来提高混凝土的力学性能和耐久性。这种技术可以制造出更加坚固、耐用的混凝土构件，具有广泛的应用前景。 常用的连续纤维增强混凝土3D打印（头）装置，主要包括混凝土料筒，在混凝土料筒内设置有搅拌组件，搅拌组件连接动力系统，混凝土料筒下端设置有打印喷嘴用于出料，混凝土料筒侧方设置有连续纤维供应机构，纤维丝束被引出后从混凝土料筒侧壁的孔洞内伸入混凝土料筒内，打印过程中，主要借助于混凝土料与纤维丝束之间的摩擦力将纤维丝束持续带出/牵出。然而，常用的这类装置仍然存在诸多问题需要解决和优化，包括：现有连续纤维增强混凝土打印装置对不同形状、不同尺寸的料仓没有可兼容性；打印过程中，纤维丝束受到的张力较大（通常为3
‑
5N），不利于纤维丝束顺利地在混凝土模块中沉积，且很容易将纤维丝束从混凝土模块（打印/沉积的未固化的混凝土料定义为混凝土模块）中拽出；打印过程中纤维丝束受到的磨损较为严重，对完全发挥纤维的性能不利；难以使纤维丝束在混凝土砂浆中均匀分布。
技术实现思路
[0004]本专利技术目的在于提供一种基于主动送纱的多丝束连续纤维增强混凝土3D打印装置及打印方法，至少能够解决
技术介绍
中提到的技术问题。
[0005]本专利技术采用了如下技术方案来解决前述技术问题。
[0006]一种基于主动送纱的多丝束连续纤维增强混凝土3D打印装置，包括混凝土料筒，在混凝土料筒内设置有搅拌组件，搅拌组件连接动力系统，在混凝土料筒外围设置有主动送纱机构，主动送纱机构包括驱动系统，驱动系统的输出端连接万向传动组件，万向传动组件固定连接料辊轴，料辊轴上设置有带纤维料的料辊（纤维丝束卷绕在料辊上），以及设置在混凝土料筒上的穿纱管；其中，穿纱管进口位于混凝土料筒璧上或者位于混凝土料筒外，穿纱管出口位于混凝土料筒内腔下部且朝下布置；主动送纱机构运行过程中，从料辊上引
出的纤维丝束穿过穿纱管并伸入混凝土料筒内腔，且穿纱管出口与料辊之间的纤维丝束节段始终呈松弛状态。
[0007]为了更灵活地、更顺利地将纤维丝束沉积在混凝土模块中，围绕混凝土料筒设置有多个万向传动组件，每个万向传动组件上端连接小齿轮，所有小齿轮啮合同一个中心齿轮，中心齿轮通过中心轴承转动连接在混凝土料筒的圆盘下盖上；其中一个小齿轮作为主动轮并连接电机，电机运行时带动主动轮转动，进而带动中心齿轮和其余小齿轮转动。
[0008]为了灵活地实现纤维丝束在混凝土砂浆中均匀分布，由所有穿纱管的拐角部位和竖直段共同围合成筒形空间，筒形空间能够供内层混凝土料流通，所有相邻穿纱管之间的缝隙能够供外层混凝土料流通。
[0009]为了更灵活地、更顺利地将纤维丝束沉积在混凝土模块中，所述的穿纱管具有扩张段，扩张段的大直径端连接在混凝土料筒上。
[0010]作为优选方案，所述的扩张段水平布置或斜向上布置，且料辊轴线与扩张段轴线垂直。
[0011]作为优选方案，所述的万向传动组件采用能够伸缩的双十字万向联轴节，料辊轴下端通过万向节、铰接件或连杆连接在混凝土料筒上。
[0012]作为优选方案，所述的混凝土料筒为锥形筒，或者混凝土料筒上部呈柱形、下部呈锥形。
[0013]作为优选方案，所述的混凝土料筒为锥形筒，搅拌组件的搅拌叶外边沿位于同一锥形体的弧面上。
[0014]一种采用前述多丝束连续纤维增强混凝土3D打印装置的打印方法，步骤包括：步骤1，将打印装置的连接板安装在3D打印设备的执行机构上；步骤2，从料辊上牵拉纤维丝束并穿入穿纱管，直到纤维丝束前端伸入混凝土料筒内腔，然后从打印喷嘴的出口牵出；步骤3，将混凝土泵送系统的料管接入混凝土料筒的进料管；步骤4，先开启主动送纱机构，使料辊轴按照预设速度转动；然后开启混凝土泵送系统和动力系统，混凝土料进入混凝土料筒内腔后被搅拌；其中，预设速度满足“穿纱管出口与料辊之间的纤维丝束节段始终呈松弛状态”的要求；步骤5，控制执行机构驱动打印装置沿预定轨迹进行打印工作。
[0015]作为优选方案，送纱速度为打印喷嘴的出料速度的1.2
‑
1.5倍，且控制主动送纱机构按照“运行设定时间T1—暂停设定时间T2”的方式运行。
[0016]有益效果：采用本专利技术的方案，不仅能够使得纤维丝束在打印过程中保持零张力（张力值不高于0.1N），有利于连续纤维丝束稳定地沉积在混凝土模块内部，从根本上避免了将纤维丝束从混凝土模块中拽出的问题，而且能够始终保证连续纤维丝束在导纱路径中的摩擦力很小，连续纤维丝束可直接从料辊的起点输送至混凝土共混的终点处，中间无任何冗余的导纱部件，不会对连续纤维丝束造成磨损；本专利技术中的多丝束连续纤维增强混凝土3D打印装置便于安装和拆卸，清理、维修方便快捷，且可以装配不同形状、不同尺寸的料仓，兼容性较好；采用本专利技术的方案，能够使纤维丝束在混凝土砂浆中均匀分布，还能够精确、灵活调节沉积在混凝土模块内部的纤维丝束分布情况。
附图说明
[0017]图1是实施例1中基于主动送纱的多丝束连续纤维增强混凝土3D打印装置示意图；图2是实施例1中基于主动送纱的多丝束连续纤维增强混凝土3D打印装置剖面示意图；图3是实施例1中基于主动送纱的多丝束连续纤维增强混凝土3D打印装置拆开状态示意图；图4是实施例1中料辊轴所在部位外部结构示意图；图5是实施例1中料辊轴所在部位剖面示意图；图6是实施例1中混凝土料筒下部的进纱管及穿纱管示意图；图7是实施例1中混凝土料筒立体示意图；图8是实施例2中料辊轴所在部位立体示意图；图9是实施例2中料辊轴所在部位俯向示意图；图10是实施例2中料辊轴所在部位剖面示意图；图11是实施例4中基于主动送纱的多丝束连续纤维增强混凝土3D打印装置示意图。
实施方式
[0018] 下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步说明，但以下实施例的说明只是用于帮助理解本专利技术的原理及其核心思想，并非对本专利技术保护范围的限定。应当指出，对于本
普通技术人员来说，在不脱 离本专利技术原理的前提下，针对本专利技术进行的改进也落入本专利技术权利要求的保护范围内。
实施例
[0019]如图1至图7所示，本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于主动送纱的多丝束连续纤维增强混凝土3D打印装置，包括混凝土料筒（4），在混凝土料筒（4）内设置有搅拌组件，搅拌组件连接动力系统（6），其特征在于：在混凝土料筒（4）外围设置有主动送纱机构，主动送纱机构包括驱动系统（7），驱动系统（7）的输出端连接万向传动组件（71），万向传动组件（71）固定连接料辊轴（32），料辊轴（32）上设置有带纤维料的料辊（33），以及设置在混凝土料筒（4）上的穿纱管（35）；其中，穿纱管（35）进口位于混凝土料筒（4）璧上或者位于混凝土料筒（4）外，穿纱管（35）出口位于混凝土料筒（4）内腔下部且朝下布置；主动送纱机构运行过程中，从料辊（33）上引出的纤维丝束穿过穿纱管（35）并伸入混凝土料筒（4）内腔，且穿纱管（35）出口与料辊（33）之间的纤维丝束节段始终呈松弛状态。2.根据权利要求1所述的多丝束连续纤维增强混凝土3D打印装置，其特征在于：围绕混凝土料筒（4）设置有多个万向传动组件（71），每个万向传动组件（71）上端连接小齿轮（710），所有小齿轮（710）啮合同一个中心齿轮（78），中心齿轮（78）通过中心轴承（77）转动连接在混凝土料筒（4）的圆盘下盖（72）上；其中一个小齿轮作为主动轮并连接电机（74），电机（74）运行时带动主动轮转动，进而带动中心齿轮（78）和其余小齿轮转动。3.根据权利要求2所述的多丝束连续纤维增强混凝土3D打印装置，其特征在于：由所有穿纱管（35）的拐角部位和竖直段（352）共同围合成筒形空间（51），筒形空间（51）能够供内层混凝土料流通，所有相邻穿纱管（35）之间的缝隙能够供外层混凝土料流通。4.根据权利要求3所述的多丝束连续纤维增强混凝土3D打印装置，其特征在于：所述的穿纱管（35）具有扩张段（351），扩张段（351）的大直径端连接在混凝土料筒（4）上。5.根据权利要求4所述的多丝束连续纤维增强混凝土3...
【专利技术属性】
技术研发人员：韩振宇，段嘉奇，孙守政，富宏亚，金鸿宇，蔡志刚，秦若森，顾家宸，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：
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