一種區塊分布式3d打印裝置及其打印方法
【技術領域】
[0001 ]本發明涉及建筑施工技術領域，特別涉及一種區塊分布式3D打印裝置及其打印方法。
【背景技術】
[0002]3D打印建筑具有自動化程度高、一次成型、建筑耗材和工藝損耗少的優勢。然而，現有的3D打印裝置采用單打印頭，其本身體積較小，僅限于住宅建筑、小型場館等小體量建筑的施工，對于體量巨大的建筑物的施工而言，不僅不適用，而且工作效率低下。因此，如何提供一種打印效率高、打印精度高且能夠適應大體量建筑物的施工的區塊分布式3D打印裝置及其打印方法，是本領域技術人員亟需解決的技術問題。
【發明內容】
[0003]針對現有3D打印裝置的單打印頭工作效率低下，不能滿足大體量建筑物的施工需要的問題，本發明的目的是提供一種區塊分布式3D打印裝置及其打印方法，打印裝置通過增加軌道橫梁，縮短了單個打印頭橫梁的長度，從而減小了打印頭橫梁的撓度，減小了單個打印頭的打印范圍，從而提高了打印精度，而且通過設置多個打印頭橫梁，增加了打印頭的數量，從而提高了工作效率。此外，通過增加連系梁，減小了軌道橫梁的撓度，從而進一步減小了打印頭橫梁的撓度，提高了打印精度。
[0004]本發明解決其技術問題所采用的技術方案是:
[0005]—種區塊分布式3D打印裝置，包括:固定于已打印建筑體的外立面的爬升導軌，能夠沿著所述爬升導軌相對于所述已打印建筑體爬升或下降的爬升構件，以及位于所述已打印建筑體的頂部，且與所述爬升構件剛性連接的打印裝置;所述打印裝置包括與所述爬升構件頂端剛性連接的軌道框架以及打印頭橫梁，所述軌道框架包括若干相交固接的軌道橫梁和連系梁組成的網格，所述軌道橫梁和所述連系梁分別平行且等間距，所述打印頭橫梁兩端能夠沿著軌道橫梁滑動，每根所述打印頭橫梁上設置一個能夠沿所述打印頭橫梁滑動的打印頭。
[0006]進一步地，所述打印頭橫梁的兩端設有滑塊或滾輪組，所述軌道橫梁上設有與所述滑塊或滾輪組滑動配合且橫截面呈C形的滑道，使得所述打印頭橫梁的兩端能夠沿所述軌道橫梁的滑道滑動。
[0007]進一步地，所述打印裝置還包括連接架，所述連接架包括基座以及與所述基座固定連接的打印頭桿，所述打印頭連接在所述打印頭桿上，所述基座與所述打印頭橫梁滑動配合，使得所述打印頭能夠沿所述打印頭橫梁滑動。
[0008]進一步地，所述軌道框架的底部還固接有若干豎桿，所述軌道框架通過所述豎桿與所述爬升構件的頂端剛性連接。
[0009]進一步地，所述打印頭橫梁兩端還設有連接板，所述連接板與所述打印頭橫梁垂直固接，所述連接板位于所述軌道橫梁內且能夠沿著所述軌道橫梁滑動。
[0010]進一步地，所述爬升導軌通過若干附墻連桿固定于所述已打印建筑體的外立面。
[0011]本發明還公開了一種3D打印方法，步驟如下:
[0012]一、安裝所述區塊分布式3D打印裝置，使所述軌道框架穩定附著于所述已打印建筑體的外立面，所述打印裝置的打印頭位于所述已打印建筑體上方適當高度；
[0013]二、使所述打印頭沿所述打印頭橫梁移動，同時噴出建筑物料，所述打印頭每打印一行，所述打印頭橫梁沿所述軌道框架移動一設定距離，如此循環往復，逐行完成建筑體當前橫截面層的打印施工；
[0014]三、所述當前橫截面層打印結束后，加長所述爬升導軌至預定高度，使所述軌道框架脫離所述已打印建筑體的外立面，并通過所述爬升構件的爬升帶動所述軌道框架向上移動一設定距離并穩定附著于所述已打印建筑體的外立面，從而將所述打印裝置頂升至建筑體上一層待打印橫截面層所在的高度；
[0015]四、反復上述步驟二和步驟三，自下向上逐層打印各橫截面層直至完成建筑體整體的打印施工。
[0016]進一步地，所述步驟四后還包括步驟五，拆除所述區塊分布式3D打印裝置，待所述建筑體打印完成后，斷開所述爬升構件與所述軌道框架之間的連接，使得所述打印裝置脫離所述已打印建筑體，整體拆除區塊分布式3D打印裝置或分別拆除所述打印裝置和所述件爬升構件。
[0017]本發明的效果在于:
[0018]—、本發明的區塊分布式3D打印裝置，在打印裝置的軌道框架上設置若干平行間隔設置的軌道橫梁，也就是說，常規的軌道框架為一對平行設置的軌道橫梁以及一對平行設置的連系梁組成的框架結構，而本發明在軌道框架內增設若干平行且等間距設置的軌道橫梁，在軌道框架的另外兩側的連系梁內增設若干平行且等間距設置的連系梁，形成網格結構，從而將打印裝置劃分為若干個等面積的打印區塊。每個打印區塊內的相鄰的兩個軌道橫梁之間設置打印頭橫梁，打印頭上配合設置獨立控制的打印頭，從而每個打印區塊內的打印頭橫梁能夠沿著所在區塊的軌道橫梁沿作業面X軸方向移動，每個打印頭能夠沿著打印頭橫梁沿作業面y軸方向移動，從而實現本打印區塊內Xy平面的全覆蓋。而每個打印區塊內的打印頭橫梁以及打印頭的運動完全獨立，因此，本發明的多個打印區塊的區塊分布式3D打印裝置提高了打印效率。此外，將打印裝置劃分為若干個等面積的打印區塊，縮短了單個打印頭橫梁的長度，減小了打印頭橫梁的撓度，防止打印頭橫梁產生豎向位移，而且減小了單個打印頭的打印范圍，從而提高了打印精度。
[0019]二、本發明區塊分布式3D打印裝置的打印方法，首先通過控制打印頭和打印頭橫梁在建筑物當前橫截面層逐行打印，待當前橫截面層打印完成后，加長爬升導軌至預定高度處，啟動控制裝置使得爬升構件能夠相對于已打印建筑體逐步向上爬升，進而使得軌道框架帶動打印裝置頂升至上一層待打印橫截面層的打印高度，如此循環，實現打印裝置逐層打印并整體爬升;該打印方法利用多個打印頭在同一橫截面層同時打印施工，提高了工作效率，而且爬升導軌與已打印建筑體通過附墻連桿固定連接，保證了打印施工的安全性。
【附圖說明】
[0020]圖1為本發明一實施例區塊分布式3D打印裝置安裝于已打印建筑體上的示意圖；
[0021]圖2為圖1的俯視圖；
[0022]圖3為本發明一實施例中打印頭橫梁的俯視圖；
[0023]圖4為本發明一實施例中打印頭橫梁和打印頭的連接示意圖。
[0024]圖中:
[0025]10-已打印建筑體;20-爬升導軌;30-爬升構件;40-打印裝置，42-打印頭橫梁，43-軌道橫梁，44-連系梁，45-連接板，46-附墻連桿;50-打印頭。
【具體實施方式】
[0026]以下結合附圖和具體實施例對本發明提出的一種區塊分布式3D打印裝置及其打印方法作進一步詳細說明。根據下面的說明，本發明的優點和特征將更清楚。以下將由所列舉之實施例結合附圖，詳細說明本發明的技術內容及特征。需另外說明的是，附圖均采用非常簡化的形式且均使用非精準的比例，僅用以方便、明晰地輔助說明本發明實施例的目的。為敘述方便，下文中所述的“上”、“下”與附圖的上、下的方向一致，但這不能成為本發明技術方案的限制。
[0027]實施例一
[0028]結合圖1至圖4說明