爬升式單軸單軌建筑用3d打印系統的制作方法
【專利摘要】針對現有打印系統只有一個打印頭，打印效率較低、系統控制復雜的問題，本實用新型提供一種爬升式單軸單軌建筑用3D打印系統，該系統包括打印裝置與電動爬升裝置，電動爬升裝置設置于已打印建筑的外立面上，電動爬升裝置能夠帶動打印裝置在豎直方向上移動；打印裝置包括一對平行軌道橫梁、打印頭橫梁、打印頭桿以及打印頭，打印頭橫梁設置于平行軌道橫梁之間且能夠沿著平行軌道橫梁移動，打印頭桿的一端固定連接于所述打印頭橫梁上，打印頭桿的另一端設置所述打印頭，若干打印頭桿密布于整根打印頭橫梁上，將水平打印面內的雙向移動轉換為單向移動，提高了3D打印系統的可靠性，且打印頭橫梁的每次移動可以完成一層的打印，提高了效率。
【專利說明】
爬升式單軸單軌建筑用3D打印系統
技術領域
[0001]本實用新型屬于建筑施工領域，尤其涉及一種建筑用3D打印系統。
【背景技術】
[0002]3D打印技術即三維打印技術出現在20世紀90年代中期，實際上是利用光固化和紙層疊等方式實現快速成型的技術。它與普通打印機工作原理基本相同，打印機內裝有粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，與電腦連接后，通過一層又一層的多層打印方式，最終把計算機上的藍圖變成實物。
[0003]隨著3D打印技術的發展并逐漸成熟，3D打印技術給制造業帶來技術革新。在勞動力密集型的建筑行業，如能引入3D打印技術進行工程施工生產，在施工效率，生產成本，工程工期，機械化自動化水平提高等方面均能有很大程度的提高。
[0004]建筑結構通常體量巨大，現有3D打印系統的打印頭橫梁上只設置一個打印頭，打印效率較低。并且，現有的3D打印系統的打印頭需要在打印區域內進行X向與Y向的雙向運動，因此，需要分別設置X向與Y向的各自的驅動系統并使之協同作用，不但使得結構較復雜、控制繁瑣，而且降低了 3D打印系統的可靠性和精度。
[0005]因此，如何提供一種結構簡單、性能可靠且具有較高打印效率的爬升式單軸單軌建筑用3D打印系統，已成為建筑施工界需進一步完善優化的技術問題。
【實用新型內容】
[0006]本實用新型的目的在于提供一種爬升式單軸單軌建筑用3D打印系統，通過在打印頭橫梁密布打印頭，將打印頭在水平打印面上的雙向運動變為單向運動，簡化了系統，有效提高了整個打印系統的可靠性，并且密布的打印頭在水平打印面上每移動一次即可完成一層建筑橫截面層打印，有效提高了打印效率。
[0007]為解決上述技術問題，本實用新型提供如下技術方案:
[0008]—種爬升式單軸單軌建筑用3D打印系統，包括打印裝置與電動爬升裝置，所述電動爬升裝置設置于已打印建筑的外立面上，所述電動爬升裝置能夠帶動所述打印裝置在豎直方向上移動;所述打印裝置包括一對平行軌道橫梁、打印頭橫梁、若干打印頭桿以及若干打印頭，所述打印頭橫梁設置于所述平行軌道橫梁之間且能夠沿著所述平行軌道橫梁移動，所述打印頭桿的一端固定連接于所述打印頭橫梁上，所述打印頭桿的另一端設置所述打印頭，所述若干打印頭桿密布于整根所述打印頭橫梁上。
[0009]優選的，在上述的爬升式單軸單軌建筑用3D打印系統中，所述打印頭桿能夠伸縮，帶動所述打印頭上下移動。
[0010]優選的，在上述的爬升式單軸單軌建筑用3D打印系統中，各所述打印頭獨立控制。
[0011]優選的，在上述的爬升式單軸單軌建筑用3D打印系統中，所述打印頭橫梁的兩端分別與對應的軌道橫梁通過滑塊連接，所述軌道橫梁為C型空腔梁，所述滑塊與所述軌道橫梁的C型空腔相匹配，所述打印頭橫梁的兩端分別與嵌設于所述軌道橫梁的C型空腔內的對應的滑塊固定連接。
[0012]優選的，在上述的爬升式單軸單軌建筑用3D打印系統中，還包括打印頭橫梁驅動機構，所述打印頭橫梁驅動機構設置于所述滑塊上，所述打印頭橫梁驅動機構包括驅動電機、傳動機構以及滾輪對，所述滾輪對與所述軌道橫梁的C型空腔的內壁相接觸，所述驅動電機經所述傳動機構帶動所述滾輪對轉動，使得所述滑塊能夠沿著所述軌道橫梁移動。
[0013]優選的，在上述的爬升式單軸單軌建筑用3D打印系統中，所述電動爬升裝置包括豎向導軌以及電動爬升構件，所述電動爬升構件能夠沿著所述豎向導軌移動并能夠固定于所述豎向導軌上，所述豎向導軌固定于已打印建筑的外立面上。
[0014]優選的，在上述的爬升式單軸單軌建筑用3D打印系統中，所述豎向導軌包括若干導軌段，所述導軌段分別通過附墻構件固定于已打印建筑的外立面上，且相鄰的導軌段首尾連接。
[0015]優選的，在上述的爬升式單軸單軌建筑用3D打印系統中，所述附墻構件的形狀呈V型，所述附墻構件包括兩根附墻連桿，所述兩根附墻連桿的一端連接在一起并與所述導軌段螺栓連接，所述兩根附墻連桿的另一端分別與所述已打印建筑的兩個相鄰外立面上的預埋螺栓鎖緊固定。
[0016]由以上公開的技術方案可知，與現有技術相比，本實用新型的有益效果如下:
[0017](I)本實用新型的爬升式單軸單軌建筑用3D打印系統，針對建筑結構通常體量巨大，現有打印系統只有一個打印頭，打印效率較低、系統控制復雜、可靠性較低的技術問題，通過在打印頭橫梁上設置密布的打印頭，一方面將水平打印面內即打印系統的XY平面內的雙向移動轉換為單向移動，提高了3D打印系統的可靠性；另一方面打印頭橫梁的每次移動可以進行一層的打印，提高了效率。
[0018](2)本實用新型的爬升式單軸單軌建筑用3D打印系統，所述豎向導軌包括若干導軌段，所述導軌段分別通過附墻構件固定于已打印建筑的外立面上，且相鄰的導軌段首尾連接。所述豎向導軌不但為3D打印系統提供了穩定的支撐，而且隨著建筑的升高，可以通過不斷的增設導軌段加高豎向導軌，配合電動爬升構件的爬升，能夠實現打印裝置的穩定連續爬升，以適應建筑的高度變化。
[0019](3)本實用新型的爬升式單軸單軌建筑用3D打印系統，所述附墻構件的形狀呈V型，所述附墻構件包括兩根附墻連桿，所述兩根附墻連桿的一端連接在一起并與所述導軌段螺栓連接，所述兩根附墻連桿的另一端分別與所述已打印建筑的兩個相鄰外立面上的預埋螺栓鎖緊固定，從而可以使得豎向導軌更加穩定的固定于已打印的建筑上，進一步提高打印的安全性和可靠性。
【附圖說明】
[0020]圖1為本實用新型一實施例的爬升式單軸單軌建筑用3D打印系統的立體示意圖；
[0021]圖2為本實用新型一實施例的爬升式單軸單軌建筑用3D打印系統的俯視示意圖；
[0022]圖3為本實用新型一實施例的打印頭桿分布示意圖；
[0023]圖4為圖3的A-A剖視圖；
[0024]圖中:1-建筑、2-軌道橫梁、3-打印頭橫梁、4-打印頭桿、5-打印頭、6_聯系梁、7_豎向導軌、8-電動爬升構件、9-附墻構件、I O-滑塊。
【具體實施方式】
[0025]以下結合附圖和具體實施例對本實用新型作進一步詳細說明。根據下面的說明和權利要求書，本實用新型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，詳細說明本實用新型的技術內容及特征。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、明晰地輔助說明本實用新型實施例的目的。為敘述方便，下文中所述的“上”、“下”與附圖的上、下的方向一致，但這不能成為本實用新型技術方案的限制。
[0026]請參閱圖1至圖4，本實施例以大體量建筑物的3D打印施工為例，公開了一種爬升式單軸單軌建筑用3D打印系統。為了明確方向關系，建立XYZ直角坐標系，其中已打印建筑體10高度延伸方向作為Z軸，打印頭橫梁3的延伸方向作為X軸，軌道橫梁2的延伸方向作為Y軸。
[0027]該爬升式單軸單軌建筑用3D打印系統，包括打印裝置與電動爬升裝置，所述電動爬升裝置設置于已打印建筑I的外立面上，所述電動爬升裝置能夠帶動所述打印裝置在豎直方向上移動;所述打印裝置包括一對平行軌道橫梁2、打印頭橫梁3、若干打印頭桿4以及若干打印頭5，所述打印頭橫梁3設置于所述平行軌道橫梁2之間且能夠沿著所述平行軌道橫梁2移動，所述打印頭桿4的一端固定連接于所述打印頭橫梁3上，所述打印頭桿4的另一端設置所述打印頭5，所述若干打印頭桿4密布于整根所述打印頭橫梁3上。針對建筑結構通常體量巨大，現有打印系統只有一個打印頭5，打印效率較低、系統控制復雜、可靠性較低的技術問題，本實用新型通過在打印頭橫梁3上設置密布的打印頭5，一方面將水平打印面內即打印系統的XY平面內的雙向移動轉換為單向移動，提高了 3D打印系統的可靠性;另一方面打印頭橫梁3的每次移動可以進行一層的打印，提高了效率。
[0028]優選的，在上述的爬升式單軸單軌建筑用3D打印系統中，各所述打印頭5獨立控制。也就是說，每個打印頭5是否用于打印是可以獨立控制的，以便于打印出不同的造型。
[0029]優選的，在上述的爬升式單軸單軌建筑用3D打印系統中，所述打印頭桿4能夠伸縮，帶動所述打印頭5上下移動，所述打印頭桿4的伸縮范圍為O?200mm，從而可以實現打印頭5在豎直方向即Z向的移動。所述打印頭桿4上可以具有用于伸縮所述打印頭5的伸縮機構，以實現帶動打印頭5的上下移動。伸縮機構為本領域常規技術手段，此處不進行贅述。
[0030]本實施例中，為了提高平行軌道橫梁2的穩定性，所述平行軌道橫梁2的同側端通過聯系梁6固定連接。
[0031]本實施例中，在上述的爬升式單軸單軌建筑用3D打印系統中，所述電動爬升裝置包括豎向導軌7以及電動爬升構件8，所述電動爬升構件8能夠沿著所述豎向導軌7移動并能夠固定于所述豎向導軌7上，所述豎向導軌7固定于已打印建筑I的外立面上。優選的，在上述的爬升式單軸單軌建筑用3D打印系統中，所述豎向導軌7包括若干導軌段，所述導軌段分別通過附墻構件9固定于已打印建筑的外立面上，且相鄰的導軌段首尾連接。所述豎向導軌7不但為打印裝置提供了穩定的支撐，而且隨著建筑I的升高，可以通過不斷的增設導軌段加高豎向導軌7，配合電動爬升構件8的爬升，能夠實現打印裝置的穩定連續爬升，以適應建筑I的高度變化。
[0032]優選的，在上述的爬升式單軸單軌建筑用3D打印系統中，所述附墻構件9的形狀呈V型，所述附墻構件9包括兩根附墻連桿，所述兩根附墻連桿的一端連接在一起并與所述導軌段螺栓連接，所述兩根附墻連桿的另一端分別與所述已打印建筑的兩個相鄰外立面上的預埋螺栓鎖緊固定，從而可以使得豎向導軌7更加穩定的固定于已打印的建筑I上，進一步提高打印的安全性和可靠性。
[0033]優選的，在上述的爬升式單軸單軌建筑用3D打印系統中，所述打印頭橫梁3的兩端分別與對應的軌道橫梁2通過滑塊10連接，所述軌道橫梁2為C型空腔梁，所述滑塊10與所述軌道橫梁2的C型空腔相匹配，所述打印頭橫梁3的兩端分別與嵌設于所述軌道橫梁2的C型空腔內的對應的滑塊1固定連接。
[0034]優選的，在上述的爬升式單軸單軌建筑用3D打印系統中，還包括打印頭橫梁驅動機構，所述打印頭橫梁驅動機構設置于所述滑塊10上。所述打印頭橫梁驅動機構為現有技術，故未圖示，可以采用如下結構:所述打印頭橫梁驅動機構包括驅動電機、傳動機構以及滾輪對，所述滾輪對與所述軌道橫梁2的C型空腔的內壁相接觸，所述驅動電機經所述傳動機構帶動所述滾輪對轉動，使得所述滑塊10能夠沿著所述軌道橫梁2移動。
[0035]請繼續參閱圖1至圖4，本實施例還公開了如上所述的爬升式單軸單軌建筑用3D打印系統的使用方法，包括如下步驟:
[0036]步驟一、安裝所述爬升式單軸單軌建筑用3D打印系統，使所述豎向導軌7穩定附著于所述已打印建筑I的外立面，所述打印裝置的打印頭5位于所述已打印建筑上方適當高度；
[0037]步驟二、驅動所有打印頭5跟隨打印頭橫梁3沿著所述軌道橫梁2移動一次，完成一層建筑橫截面層打印，也就是說，所述打印頭5能夠一邊移動一邊噴射建筑物料進行打印，接著，提高打印頭5至一定高度，驅動所有打印頭5跟隨打印頭橫梁3沿著所述軌道橫梁2反向移動一次，在剛打印完的建筑橫截面層上完成新一層建筑橫截面層的打印，如此往復，自下向上逐層打印各建筑橫截面層，直至完成打印施工。
[0038]優選的，在步驟二中，通過所述打印頭桿4調整所述打印頭5的高度，當打印頭5的需要打印高度超過打印頭桿4的調節范圍時，加長所述豎向導軌7至預定高度，所述電動爬升構件8帶動整個打印裝置向上爬升一預定距離，以滿足打印頭5的打印高度需求。
[0039]本實用新型的爬升式單軸單軌建筑用3D打印系統，針對建筑結構通常體量巨大，現有打印系統只有一個打印頭5，打印效率較低、系統控制復雜、可靠性較低的問題，通過在打印頭橫梁3上設置密布的打印頭5，一方面將水平打印面內即打印系統的XY平面內的雙向移動轉換為單向移動，提高了3D打印系統的可靠性；另一方面打印頭橫梁的每次移動可以進行一層的打印，提高了效率。
[0040]上述描述僅是對本實用新型較佳實施例的描述，并非對本實用新型范圍的任何限定，本實用新型領域的普通技術人員根據上述揭示內容做的任何變更、修飾，均屬于權利要求書的保護范圍。
【主權項】
1.一種爬升式單軸單軌建筑用3D打印系統，其特征在于，包括打印裝置與電動爬升裝置，所述電動爬升裝置設置于已打印建筑的外立面上，所述電動爬升裝置能夠帶動所述打印裝置在豎直方向上移動;所述打印裝置包括一對平行軌道橫梁、打印頭橫梁、若干打印頭桿以及若干打印頭，所述打印頭橫梁設置于所述平行軌道橫梁之間且能夠沿著所述平行軌道橫梁移動，所述打印頭桿的一端固定連接于所述打印頭橫梁上，所述打印頭桿的另一端設置所述打印頭，所述若干打印頭桿密布于整根所述打印頭橫梁上。2.如權利要求1所述的爬升式單軸單軌建筑用3D打印系統，其特征在于，所述打印頭桿能夠伸縮，帶動所述打印頭上下移動。3.如權利要求1所述的爬升式單軸單軌建筑用3D打印系統，其特征在于，各所述打印頭獨立控制。4.如權利要求1所述的爬升式單軸單軌建筑用3D打印系統，其特征在于，所述打印頭橫梁的兩端分別與對應的軌道橫梁通過滑塊連接，所述軌道橫梁為C型空腔梁，所述滑塊與所述軌道橫梁的C型空腔相匹配，所述打印頭橫梁的兩端分別與嵌設于所述軌道橫梁的C型空腔內的對應的滑塊固定連接。5.如權利要求4所述的爬升式單軸單軌建筑用3D打印系統，其特征在于，還包括打印頭橫梁驅動機構，所述打印頭橫梁驅動機構設置于所述滑塊上，所述打印頭橫梁驅動機構包括驅動電機、傳動機構以及滾輪對，所述滾輪對與所述軌道橫梁的C型空腔的內壁相接觸，所述驅動電機經所述傳動機構帶動所述滾輪對轉動，使得所述滑塊能夠沿著所述軌道橫梁移動。6.如權利要求1所述的爬升式單軸單軌建筑用3D打印系統，其特征在于，所述電動爬升裝置包括豎向導軌以及電動爬升構件，所述電動爬升構件能夠沿著所述豎向導軌移動并能夠固定于所述豎向導軌上，所述豎向導軌固定于已打印建筑的外立面上。7.如權利要求6所述的爬升式單軸單軌建筑用3D打印系統，其特征在于，所述豎向導軌包括若干導軌段，所述導軌段分別通過附墻構件固定于已打印建筑的外立面上，且相鄰的導軌段首尾連接。8.如權利要求7所述的爬升式單軸單軌建筑用3D打印系統，其特征在于，所述附墻構件的形狀呈V型，所述附墻構件包括兩根附墻連桿，所述兩根附墻連桿的一端連接在一起并與所述導軌段螺栓連接，所述兩根附墻連桿的另一端分別與所述已打印建筑的兩個相鄰外立面上的預埋螺栓鎖緊固定。
【文檔編號】B29C67/00GK205467387SQ201620106696
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年2月2日
【發明人】李榮帥, 王美華, 李林潔, 伍小平, 周鋒, 李增輝, 程金蓉
【申請人】上海建工集團股份有限公司, 上海市機械施工集團有限公司