【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及建筑，具体涉及一种用于保温砂浆的3d打印设备及其使用方法。
技术介绍
1、3d打印建筑技术本质上依旧属于一种增材制造工艺，通过将数字化设计模型输入建筑打印机中，转化为打印指令，机器就会按照设计要求，将特殊材料一层层叠加成特定形状的建筑部件。3d打印建筑由于施工速度快、节约工期、造价适中、整体性好等原因而得到快速发展。但目前3d打印技术在建筑方面上的应用还处于初级阶段，存在很多为解决的难题。例如需要适配建筑领域不同类型、不同性能的材料。其中保温砂浆作为外墙保温材料中的核心部分，以水泥为胶凝材料，有机保温材料为轻骨料，且往往需要添加玻化微珠和微胶囊相变石蜡等特殊材料，因此需要有相对应3d打印设备，在作业中保证保温砂浆中的各类原料不被破坏，尤其是避免机械应力等造成的破坏。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提出一种专门适用于保温砂浆的且安装使用方便的3d打印设备及其使用方法。
2、本专利技术的一种用于保温砂浆的3d打印设备，包括原料输送模块、与所述原料输送模块可拆卸连接的打印模块，与所述打印模块可拆卸连接的保温砂浆模块，以及与所述原料输送模块和打印模块均电性连接的控制系统；所述打印模块包括移动机构和打印端；
3、所述保温砂浆模块包括保温砂浆储料箱，所述保温砂浆储料箱底部设有可拆卸固定于所述打印端上的推送装置，所述推送装置的内腔设有能够由电机驱动转动的柔性螺杆，所述推送装置通过具有一定强度的竖直管道连接有喷头，所述喷头通过转动轴
4、所述喷头包括靠近所述竖直管道的柔性连接部和远离所述竖直管道的刚性矩形头。
5、进一步，本申请所述3d打印设备的打印端的移动速度为v，设定的铺设厚度为h，竖直管道的管径为r，刚性矩形头的长度为a，宽度为b，柔性螺杆的转速为v，螺距为p，则v满足以下公式：v=(v*a*b*h)/(k*p*r2)，其中，6≤k≤15。
6、进一步，本申请所述3d打印设备的送料板包括至少三块梯形板，所述送料板远离喷头的一端设有自动伸缩杆，所述梯形板靠近喷头的一边均贯穿固定杆活动连接，所述梯形板之间通过柔性材料连接，所述最外侧的梯形板的外侧设有挡板、且远离喷头的一端均与自动伸缩杆的两端连接固定；
7、所述转动轴的两端通过轴承与所述喷头转动连接，所述转动轴上垂直延伸有l型的插杆，所述靠近喷头处位于最底层的梯形板的背面设有与所述插杆相配合的插孔。
8、进一步，本申请所述3d打印设备的推送装置的一端上部连通所述保温砂浆储料箱，其另一端下部连通竖直管道，所述推送装置的内腔设有能够由电机驱动转动的柔性螺杆，柔性螺杆包括转动轴和套设于转动轴上的柔性螺旋叶片；所述推送装置的内腔由中线分为两个两个区域，且靠近所述保温砂浆储料箱的区域为a区，靠近所述竖直管道的区域为b区；位于所述a区内的柔性螺旋叶片的半径沿a区到b区的方向逐渐变大，位于所述b区内的柔性螺旋叶片的半径与所述推送装置的内腔匹配。
9、进一步，本申请所述3d打印设备的原料输送模块投料机构、搅拌机构、以及连接所述搅拌机构和打印模块的输料管道，所述搅拌机构内的原料通过浆料泵将原料经输料管道输送至打印模块，所述打印模块的打印端包括支架和至少一个打印喷头。
10、进一步，本申请所述3d打印设备的移动机构包括底部设有行走机构的竖直伸缩杆，所述竖直伸缩杆远离所述行走机构的一端可拆卸连接有水平伸缩杆，所述水平伸缩杆远离所述竖直伸缩杆的一端水平延伸有水平轨道，所述水平轨道上活动连接有朝地面方向的竖向伸缩杆，所述竖向伸缩杆的自由端可拆卸连接有打印端。
11、进一步，本申请所述3d打印设备的打印喷头包括靠近所述输料管道的柔性部和远离所述输料管道的矩形头。
12、进一步，本申请所述3d打印设备的保温砂浆储料箱的底部设有过滤机构，所述保温砂浆储料箱内设有柔性搅拌装置，所述保温砂浆储料箱的侧壁上对应过滤装置的位置设有能够供所述过滤机构以及被过滤物质通过的开口。
13、另一方面，本专利技术提供了一种基于上述任一项所述的用于保温砂浆的3d打印设备的使用方法，所述使用方法包括如下步骤：
14、1）将保温砂浆模块安装于3d打印设备上；
15、2）通过控制系统设定好的模型，启动3d打印设备开始工作。
16、进一步，本申请所述3d打印设备的使用方法的步骤1）具体包括：首先将推送装置固定于所述打印端上，然后调整送料板与水平面的夹角，并通过调节竖直管道的位置及其与水平面的夹角，使得喷头位于合适的位置。
17、与现有技术相比，本专利技术具有以下有益的技术效果：
18、本专利技术所述的一种用于保温砂浆的3d打印设备，能够同时进行建筑主体结构和保温层的施工，进一步加快了施工速度，节约了工期，同时也节约了成本。
19、而且本申请单独设置的保温砂浆模块，一方面，能够跟现有的各类建筑用3d打印设备结合使用，通过将推送装置固定于设备的打印端上，然后调整送料板与竖直管道的位置及其与水平面的夹角，使得喷头位于合适的位置，即可适配各类3d打印设备，无需改动原有的3d打印设备，只需调整对应的程序指令与模型。另一方面，保温砂浆包括玻化微珠和微胶囊相变石蜡等特殊材料，单独设置的保温砂浆模块还具有原料传输距离短的优点，能够保证保温砂浆的质量。
20、本专利技术通过独有的保温砂浆储料箱、推送装置、竖直管道以及喷头和送料板的设置，特别是其中的柔性搅拌装置和柔性螺旋叶片，能够保证在不破坏保温砂浆的前提下，非常平缓且连续地将保温砂浆输送至指定位置，保证了施工建筑的质量。另外，所述竖直管道和喷头侧壁上开设的带向下倾斜挡盖的气孔，既能保证竖直管道和喷头内的保温砂浆的移动的流畅，又不会使保温砂浆堵塞气孔。
21、通过具体保温层的厚度来调整自动伸缩杆的长度，最终带动送料板展开至合适的宽度，刚性矩形头和送料板的结合涉及，能够保证保温砂浆层能够被均匀地铺设，不会产生边缘处缺料或局部堆料的现象。
22、柔性螺旋叶片的半径逐渐变大，且在保温砂浆储料箱靠近竖直管道的b区与保温砂浆储料箱的内腔匹配，可以保证保温砂浆在靠近保温砂浆储料箱的a区能够自由落入推送装置中，而且b区被全部输送至竖直管道，b区内基本无残留的保温砂浆。
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1.一种用于保温砂浆的3D打印设备，其特征在于，包括原料输送模块（100）、与所述原料输送模块（100）可拆卸连接的打印模块（200），与所述打印模块（200）可拆卸连接的保温砂浆模块（300），以及与所述原料输送模块（100）和打印模块（200）均电性连接的控制系统；所述打印模块（200）包括移动机构（210）和打印端（220）；
2.根据权利要求1所述的用于保温砂浆的3D打印设备，其特征在于，所述打印端（220）的移动速度为V，设定的铺设厚度为H，竖直管道（330）的管径为r，刚性矩形头（3401）的长度为a，宽度为b，柔性螺杆（3201）的转速为v，螺距为p，则v满足以下公式：v=(V*a*b*H)/(k*p*r2)，其中，6≤k≤15。
3.根据权利要求2所述的用于保温砂浆的3D打印设备，其特征在于，所述送料板（360）包括至少三块梯形板（3601），所述送料板（360）远离喷头（340）的一端设有自动伸缩杆（3602），所述梯形板（3601）靠近喷头（340）的一边均贯穿固定杆（3603）活动连接，所述梯形板（3601）之间通过柔性材料连接，所述
4.根据权利要求3所述的用于保温砂浆的3D打印设备，其特征在于，推送装置（320）的一端上部连通所述保温砂浆储料箱（310），其另一端下部连通竖直管道（330），所述柔性螺杆（3201）包括转动轴和套设于转动轴上的柔性螺旋叶片；所述推送装置（320）的内腔由中线分为两个两个区域，且靠近所述保温砂浆储料箱（310）的区域为A区，靠近所述竖直管道（330）的区域为B区；位于所述A区内的柔性螺旋叶片的半径沿A区到B区的方向逐渐变大，位于所述B区内的柔性螺旋叶片的半径与所述推送装置（320）的内腔匹配。
5.根据权利要求4所述的用于保温砂浆的3D打印设备，其特征在于，所述原料输送模块（100）投料机构、搅拌机构、以及连接所述搅拌机构和打印模块（200）的输料管道，所述搅拌机构内的原料通过浆料泵将原料经输料管道输送至打印模块（200），所述打印模块（200）的打印端（220）包括支架和至少一个打印喷头。
6.根据权利要求5所述的用于保温砂浆的3D打印设备，其特征在于，所述移动机构（210）包括底部设有行走机构（2102）的竖直伸缩杆（2101），所述竖直伸缩杆（2101）远离所述行走机构（2102）的一端可拆卸连接有水平伸缩杆（2103），所述水平伸缩杆（2103）远离所述竖直伸缩杆（2101）的一端水平延伸有水平轨道（2104），所述水平轨道（2104）上活动连接有朝地面方向的竖向伸缩杆（2105），所述竖向伸缩杆（2105）的自由端可拆卸连接有所述打印端（220）。
7.根据权利要求6所述的用于保温砂浆的3D打印设备，其特征在于，所述打印喷头包括靠近所述输料管道的柔性部和远离所述输料管道的矩形头。
8.根据权利要求7所述的用于保温砂浆的3D打印设备，其特征在于，所述保温砂浆储料箱（310）的底部设有过滤机构（3101），所述保温砂浆储料箱（310）内设有柔性搅拌装置（3102），所述保温砂浆储料箱（310）的侧壁上对应过滤装置（3101）的位置设有能够供所述过滤机构（3101）以及被过滤物质通过的开口。
9.一种如权利要求1~8任一项所述的用于保温砂浆的3D打印设备的使用方法，其特征在于，所述使用方法包括如下步骤：
10.根据权利要求9所述的使用方法，其特征在于，所述使用方法的步骤1）具体包括：首先将推送装置（320）固定于所述打印端（220）上，然后调整送料板（360）与水平面的夹角，并通过调节竖直管道（330）的位置及其与水平面的夹角，使得喷头（340）位于合适的位置。
...【技术特征摘要】
1.一种用于保温砂浆的3d打印设备，其特征在于，包括原料输送模块（100）、与所述原料输送模块（100）可拆卸连接的打印模块（200），与所述打印模块（200）可拆卸连接的保温砂浆模块（300），以及与所述原料输送模块（100）和打印模块（200）均电性连接的控制系统；所述打印模块（200）包括移动机构（210）和打印端（220）；
2.根据权利要求1所述的用于保温砂浆的3d打印设备，其特征在于，所述打印端（220）的移动速度为v，设定的铺设厚度为h，竖直管道（330）的管径为r，刚性矩形头（3401）的长度为a，宽度为b，柔性螺杆（3201）的转速为v，螺距为p，则v满足以下公式：v=(v*a*b*h)/(k*p*r2)，其中，6≤k≤15。
3.根据权利要求2所述的用于保温砂浆的3d打印设备，其特征在于，所述送料板（360）包括至少三块梯形板（3601），所述送料板（360）远离喷头（340）的一端设有自动伸缩杆（3602），所述梯形板（3601）靠近喷头（340）的一边均贯穿固定杆（3603）活动连接，所述梯形板（3601）之间通过柔性材料连接，所述最外侧的梯形板（3601）的外侧设有挡板、且远离喷头（2201）的一端均与自动伸缩杆（3602）的两端连接固定；
4.根据权利要求3所述的用于保温砂浆的3d打印设备，其特征在于，推送装置（320）的一端上部连通所述保温砂浆储料箱（310），其另一端下部连通竖直管道（330），所述柔性螺杆（3201）包括转动轴和套设于转动轴上的柔性螺旋叶片；所述推送装置（320）的内腔由中线分为两个两个区域，且靠近所述保温砂浆储料箱（310）的区域为a区，靠近所述竖直管道（330）的区域为b区；位于所述a区内的柔性螺旋叶片的半径沿a区到b区的方向逐渐变大，位于所述b区内的柔性螺旋叶片的半径与所述推送装置（320）的内腔匹配。
5.根据权利要...
【专利技术属性】
技术研发人员：张建明，王云龙，西振国，张康，唐志明，贾亮，马辰欣，
申请(专利权)人：中铁二十一局集团第二工程有限公司，
类型：发明
国别省市：
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