水下钢筋与混凝土复合打印装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种水下钢筋与混凝土复合打印装置及方法，包括配件储存仓，导轨移动单元，机械臂，水下混凝土打印单元，水下激光打印单元。配件储存仓可以悬浮在水下待修复位置，导轨移动单元固定在配件储存仓外围，机械臂底座与导轨移动单元上的圆形转盘相连，水下混凝土打印单元由排水罩与混凝土打印喷嘴组成，末端与机械臂末端相连，水下激光打印单元由排水罩与激光打印喷头组成，末端与机械臂相连。排水罩可利用高压气体，形成气帘，在水下形成干燥条件，为混凝土打印和激光打印装置提供良好的工作条件。本发明专利技术可以在水下同时进行钢筋的打印和混凝土的打印，适用于水下建筑各种损伤类型的修复，使水下结构在修复后具有更高的强度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及3d打印，特别是一种水下钢筋与混凝土复合打印装置及方法。

技术介绍

1、水下建筑长期处于复杂的水流、腐蚀及冲刷环境中，易产生裂缝、剥落等结构损伤，显著降低其力学性能并引发安全隐患。传统修复技术主要依赖围堰排水法和潜水员水下作业。围堰排水法需构建临时围堰并抽排积水以营造干燥环境，施工周期长、成本高昂，且对大面积水域或深水区域适应性差；潜水员水下修复受限于人工操作精度低、作业风险高，且难以实现复杂结构的精准修复。

2、近年来，混凝土3d打印技术因其无模成型、灵活高效的特点被引入水下修复领域。例如：中国专利202411243012.7提出通过水下混凝土打印喷嘴直接进行修复，但依赖水面导轨定位，精度不足，且未解决水下环境对混凝土硬化及成型的干扰问题；中国专利202310724608.8设计了防水混凝土喷头，虽避免了围堰排水，但混凝土仍暴露于水流中，易导致成型松散、强度不足，且缺乏钢筋增强，修复结构耐久性受限。此外，激光增材制造技术虽可实现金属结构打印，但现有水下修复技术多聚焦单一材料(混凝土或钢筋)，缺乏同步复合打印能力，导致修复区域力学本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种水下钢筋与混凝土复合打印装置，其特征在于，包括配件储存仓(1)、导轨移动单元(2)、机械臂(3)、水下混凝土打印单元(4)和水下激光打印单元(5)；所述配件储存仓(1)悬浮在水下待修复位置，所述导轨移动单元(2)固定在配件储存仓(1)外围，所述机械臂(3)底座与导轨移动单元(2)上的圆形转盘相连，所述水下混凝土打印单元(4)包括第一排水罩和混凝土打印喷嘴(401)，所述水下混凝土打印单元末端(4)与机械臂(3)末端连接，所述水下激光打印单元(5)包括第二排水罩和激光打印喷头(501)，所述水下激光打印单元(5)末端与机械臂(3)连接，所述第一排水罩和/或第二排水罩形成气帘，用于在...

【技术特征摘要】

1.一种水下钢筋与混凝土复合打印装置，其特征在于，包括配件储存仓(1)、导轨移动单元(2)、机械臂(3)、水下混凝土打印单元(4)和水下激光打印单元(5)；所述配件储存仓(1)悬浮在水下待修复位置，所述导轨移动单元(2)固定在配件储存仓(1)外围，所述机械臂(3)底座与导轨移动单元(2)上的圆形转盘相连，所述水下混凝土打印单元(4)包括第一排水罩和混凝土打印喷嘴(401)，所述水下混凝土打印单元末端(4)与机械臂(3)末端连接，所述水下激光打印单元(5)包括第二排水罩和激光打印喷头(501)，所述水下激光打印单元(5)末端与机械臂(3)连接，所述第一排水罩和/或第二排水罩形成气帘，用于在水下营造干燥的环境，为混凝土和钢筋的打印提供干燥的条件。

2.根据权利要求1中所述的水下钢筋与混凝土复合打印装置，其特征在于，所述配件储存仓(1)包括导轨承载面(101)、气体推进器(102)、混凝土料仓(103)、钢筋料仓(104)、电池(105)、储气瓶(106)和控制中心(107)；所述导轨承载面(101)用于安装导轨移动单元(2)；所述气体推进器(102)用于驱动配件储存仓(1)在水中调整位置；所述储气瓶(106)储存有第一排水罩和/或第二排水罩形成气帘所需的高压气体，所述混凝土料仓(103)储存有水下混凝土打印单元所需的修复物料，所述钢筋料仓(104)储存有水下激光打印单元所需的打印钢筋的材料，所述电池(105)为装置工作供能，所述控制中心(107)承载通讯交流与远程控制装置。

3.根据权利要求2中所述的水下钢筋与混凝土复合打印装置，其特征在于，所述导轨移动单元(2)包括x导轨(201)、y导轨(202)、导轨滑块(203)和圆形转盘(204)；所述导x导轨(201)固定在导轨承载面(101)上，所述x导轨(201)总体长度长于导轨承载面(101)；所述y导轨(202)装配在x导轨(201)上，实现x方向上的自由移动；所述导轨滑块(203)装配在y导轨(202)上，实现y方向上的自由移动；所述圆形转盘(204)固定在导轨滑块(203)上，所述圆形转盘(204)可以360°旋转，所述机械臂(3)固定在圆形转盘(204)上实现旋转调节。

4.根据权利要求3中所述的水下钢筋与混凝土复合打印装置，其特征在于，所述机械臂(3)包括底座(301)、大臂(302)、小臂(303)、末端连接件(304)以及旋转关节(305)；所述底座(301)固定在所述圆形转盘(204)上；所述大臂(302)通过旋转关节(305)与底座(301)连接，所述小臂(303)通过所述旋转关节(305)与大臂(302)相连，所述小臂(303)通过旋转关节(305)与末端连接件(304)相连，所述末端连接件(304)与所述水下混凝土打印单元(4)和水下激光打印单元(5)连接。

5.根据权利要求4中所述的水下钢筋与混凝土复合打印装置，其特征在于，所述水下混凝土打印单元(4)包括混凝土喷嘴(401)、螺旋搅拌杆(402)、第一排水罩(403-405)、若干第一连接螺钉(406)、第一单向阀(407)、第一防水盖(408)和电机仓(409)；所述第一排水罩(403-405)包括通过第一连接螺钉(406...

【专利技术属性】
技术研发人员：王占栋，王春可，吴林忠，孙桂芳，
申请(专利权)人：南京林业大学，
类型：发明
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