CN103707387A - 一种建筑物梁构件的3d打印方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种建筑物梁构件的3D打印方法，包括：制造一成型模框，所述成型模框具有一侧开口的方形槽和一空腔，所述空腔将所述方形槽包裹在其中间；制造一支撑架体，一打印机构和一热蒸汽喷射机构安装在行走机构上；向空腔内预先通入热交换介质，使成型模框的内表面温度达到35～40℃；在计算机上生成梁构件的三维CAD模型，每个横截面层所对应的混凝土层的厚度为5～10厘米；计算机向行走机构发送控制指令，使行走机构沿横梁做往复移动，热蒸汽喷射机构向已形成的混凝土层表面喷出热蒸汽，热蒸汽温度为40～45℃。本发明可以提高建筑物梁构件的制造效率，降低人力成本和生产成本，并且由于实现了对生产过程的更加精确的控制，从而可以获得质量更高的产品。

Description

一种建筑物梁构件的3D打印方法
技术领域
本发明涉及一种3D打印技术，尤其是涉及一种建筑物梁构件的3D打印方法。
背景技术
传统的3D打印技术以计算机三维设计模型为蓝本通过软件分层离散和数控成型系统，利用激光束、热熔喷嘴等方式将金属粉末、陶瓷粉末、塑料、细胞组织等特殊材料进行逐层堆积粘结，最终叠加成型，制造出实体产品。这种数字化制造模式不需要复杂的工艺、不需要众多的人力，直接从计算机图形数据中便可生成任何形状的零部件，并且精度和质量很高。但目前3D打印技术在工程结构的制造上的应用仍比较少。
发明内容
本发明的目的在于提供一种建筑物梁构件的3D打印方法。
本发明提供的技术方案为：
一种建筑物梁构件的3D打印方法，包括以下步骤：
步骤一、制造一成型模框，所述成型模框具有一侧开口的方形槽，所述成型模框还设置有一空腔，所述空腔将所述方形槽包裹在其中间；
步骤二、制造一支撑架体，一横梁以可相对所述支撑架体在竖直方向移动的方式设置在所述横梁上，一行走机构以可沿所述横梁移动地方式设置在所述横梁上，一打印机构和一热蒸汽喷射机构安装在所述行走机构上，所述热蒸汽喷射机构设置在所述打印机构的后侧，一计算机与所述行走机构通信连接，将所述成型模框设置在所述横梁的下方；
步骤三、向所述空腔内预先通入热交换介质，使所述成型模框的内表面温度达到35～40℃；
步骤四、在所述计算机上生成梁构件的三维CAD模型，根据所述三维CAD模型生成多个横截面层，每个横截面层所对应的混凝土层的厚度为5～10厘米；
步骤五、计算机向行走机构发送控制指令，使行走机构沿横梁做往复移动，所述行走机构每沿所述横梁移动一次，所述横梁相对于所述支撑架体向上移动一设定距离，所述打印机构向所述成型模框内喷出混凝土，并形成一层混凝土层，所述热蒸汽喷射机构向已形成的混凝土层表面喷出热蒸汽，热蒸汽温度为40～45℃，从而在成型模框内打印出梁构件。
优选的是，所述的建筑物梁构件的3D打印方法中，所述热蒸汽喷射机构包括长条形的喷嘴，所述喷嘴的宽度与所述成型模框的宽度一致。
优选的是，所述的建筑物梁构件的3D打印方法中，所述打印机构包括一支架和软质的出料管，所述支架包括第一部分和第二部分，所述第二部分以可相对第一部分摆动的方式设置在所述第一部分的下方，所述出料管固定在所述支架上，且所述出料管的上段固定在所述第一部分上，所述出料管的下段固定在所述第二部分上，所述出料管的下段相对于所述成型模框的成型面倾斜40～45℃，所述出料管的下段向所述打印机构的行进方向的后侧倾斜。
优选的是，所述的建筑物梁构件的3D打印方法中，所述第一部分的下端部具有呈倒置的V形的通孔，所述第二部分的上端部固定设置有一销轴，所述销轴设置在所述通孔内，贯穿所述第一部分，所述销轴的相对的两个侧壁为两个彼此平行的平面，两个平面分别与所述通孔的两个内壁可滑动地接触，并限定所述销轴不发生相对所述第一部分的转动。
优选的是，所述的建筑物梁构件的3D打印方法中，所述步骤五中，所述热蒸汽温度为45℃。
优选的是，所述的建筑物梁构件的3D打印方法中，所述步骤三中，使所述成型模框的内表面温度达到39℃。
本发明所述的建筑物梁构件的3D打印方法具有以下有益效果：将3D打印方法用于制造建筑物的梁构件，可以提高建筑物梁构件的制造效率，降低人力成本和生产成本，并且由于实现了对生产过程的更加精确的控制，从而可以获得质量更高的产品。
附图说明
图1为本发明所述的建筑物梁构件打印过程中的结构示意图；
图2为本发明所述的支架的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
如图1所示，本发明提供一种建筑物梁构件的3D打印方法，包括以下步骤：步骤一、制造一成型模框，所述成型模框具有一侧开口的方形槽7，所述成型模框还设置有一空腔8，所述空腔8将所述方形槽包裹在其中间；步骤二、制造一支撑架体3，一横梁1以可相对所述支撑架体3在竖直方向移动的方式设置在所述横梁上，一行走机构2以可沿所述横梁移动地方式设置在所述横梁上，一打印机构和一热蒸汽喷射机构6安装在所述行走机构上，所述热蒸汽喷射机构设置在所述打印机构的后侧，一计算机与所述行走机构通信连接，将所述成型模框设置在所述横梁1的下方；步骤三、向所述空腔内预先通入热交换介质，使所述成型模框的内表面温度达到35～40℃；步骤四、在所述计算机上生成梁构件的三维CAD模型，根据所述三维CAD模型生成多个横截面层，每个横截面层所对应的混凝土层的厚度为5～10厘米；步骤五、计算机向行走机构发送控制指令，使行走机构沿横梁做往复移动，所述行走机构每沿所述横梁移动一次，所述横梁1相对于所述支撑架体3向上移动一设定距离，所述打印机构向所述成型模框内喷出混凝土，并形成一层混凝土层，所述热蒸汽喷射机构向已形成的混凝土层表面喷出热蒸汽，热蒸汽温度为40～45℃，从而在成型模框内打印出梁构件。
建筑物梁构件的制造过程中，要保证层与层之间保持良好的结合，需要尽量保证混凝土的性质的一致性。基于上述原因，在成型模框内设置一空腔，该空腔包覆在方形槽的外侧，当向空腔内通入热交换介质时，就形成一包覆方形槽的热交换层，从而对成型模框的内部进行加热。上述热交换介质可以是热空气或者热水。
在进行构造之前，首先使成型模框的内表面的温度达到35～40℃，可有效降低混凝土层表面和内部的温度之差；在逐层制造混凝土层的过程中，随着一层混凝土层的形成，还由热蒸汽喷射机构向已形成的混凝土层表面喷出热蒸汽，热蒸汽的温度为40～45℃，该操作有利于控制混凝土层表面的失水，使混凝土层的内部和表面之间的水分含量和温度的差距被控制在合适的范围内。并且，每层混凝土层的厚度为5～10厘米。经过上述设计，本发明获得梁构件层与层之间的结合好，强度高。
为了保证混凝土层得到均匀的处理，所述的建筑物梁构件的3D打印方法中，所述热蒸汽喷射机构包括长条形的喷嘴，所述喷嘴的宽度与所述成型模框的宽度一致。
在制造一层混凝土层的过程中，随着打印机构向前方行进，混凝土被喷出在前侧形成一前倾的表面，随着混凝土不断的被喷出，该前倾的表面被不断覆盖，并形成新的前倾的表面，减小这个前倾的表面，有助于保证混凝土层内部的结构稳定，因此，所述的建筑物梁构件的3D打印方法中(如图2所示)，所述打印机构包括一支架和软质的出料管，所述支架包括第一部分4和第二部分5，所述第二部分5以可相对第一部分1摆动的方式设置在所述第一部分的下方，所述出料管固定在所述支架上，且所述出料管的上段固定在所述第一部分4上，所述出料管的下段固定在所述第二部分5上，所述出料管的下段相对于所述成型模框的成型面倾斜40～45℃，所述出料管的下段向所述打印机构的行进方向的后侧倾斜。
上述打印机构中，出料管还连通至一混凝土供给设备，混凝土供给设备用于将混凝土供应至出料管内，可以采用现有技术的设备。另外，本发明所采用的行走机构也可以采用现有设备，在此不再赘述。
在行走机构的往复移动过程中，为了使出料管的下段始终相对于打印机构的行进方向的后侧倾斜，所述的建筑物梁构件的3D打印方法中，所述第一部分的下端部具有呈倒置的V形的通孔9，所述第二部分的上端部固定设置有一销轴10，所述销轴10设置在所述通孔9内，贯穿所述第一部分，所述销轴的相对的两个侧壁为两个彼此平行的平面，两个平面分别与所述通孔的两个内壁可滑动地接触，并限定所述销轴不发生相对所述第一部分的转动。
所述的建筑物梁构件的3D打印方法中，所述步骤五中，所述热蒸汽温度为45℃。
所述的建筑物梁构件的3D打印方法中，所述步骤三中，使所述成型模框的内表面温度达到39℃。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (6)

1.一种建筑物梁构件的3D打印方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、制造一成型模框，所述成型模框具有一侧开口的方形槽，所述成型模框还设置有一空腔，所述空腔将所述方形槽包裹在其中间；
步骤二、制造一支撑架体，一横梁以可相对所述支撑架体在竖直方向移动的方式设置在所述横梁上，一行走机构以可沿所述横梁移动地方式设置在所述横梁上，一打印机构和一热蒸汽喷射机构安装在所述行走机构上，所述热蒸汽喷射机构设置在所述打印机构的后侧，一计算机与所述行走机构通信连接，将所述成型模框设置在所述横梁的下方；
步骤三、向所述空腔内预先通入热交换介质，使所述成型模框的内表面温度达到35～40℃；
步骤四、在所述计算机上生成梁构件的三维CAD模型，根据所述三维CAD模型生成多个横截面层，每个横截面层所对应的混凝土层的厚度为5～10厘米；
步骤五、计算机向行走机构发送控制指令，使行走机构沿横梁做往复移动，所述行走机构每沿所述横梁移动一次，所述横梁相对于所述支撑架体向上移动一设定距离，所述打印机构向所述成型模框内喷出混凝土，并形成一层混凝土层，所述热蒸汽喷射机构向已形成的混凝土层表面喷出热蒸汽，热蒸汽温度为40～45℃，从而在成型模框内打印出梁构件。
2.如权利要求1所述的建筑物梁构件的3D打印方法，其特征在于，所述热蒸汽喷射机构包括长条形的喷嘴，所述喷嘴的宽度与所述成型模框的宽度一致。
3.如权利要求1所述的建筑物梁构件的3D打印方法，其特征在于，所述打印机构包括一支架和软质的出料管，所述支架包括第一部分和第二部分，所述第二部分以可相对第一部分摆动的方式设置在所述第一部分的下方，所述出料管固定在所述支架上，且所述出料管的上段固定在所述第一部分上，所述出料管的下段固定在所述第二部分上，所述出料管的下段相对于所述成型模框的成型面倾斜40～45℃，所述出料管的下段向所述打印机构的行进方向的后侧倾斜。
4.如权利要求3所述的建筑物梁构件的3D打印方法，其特征在于，所述第一部分的下端部具有呈倒置的V形的通孔，所述第二部分的上端部固定设置有一呈方形的销轴，所述销轴设置在所述通孔内，贯穿所述第一部分，所述销轴的两个相对的平面分别与所述通孔的两个内壁可滑动地接触，并限定所述销轴不发生相对所述第一部分的转动。
5.如权利要求1所述的建筑物梁构件的3D打印方法，其特征在于，所述步骤五中，所述热蒸汽温度为45℃。
6.如权利要求1所述的建筑物梁构件的3D打印方法，其特征在于，所述步骤三中，使所述成型模框的内表面温度达到39℃。
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Address after: 536000, the Guangxi Zhuang Autonomous Region, Beihai, Taiwan Road, Jilin Road, Northeast China Electronics Beihai Industrial Park, room 04 East

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Patentee before: Jin Zhixiong

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Address after: Room 1507, building 3, 311 Yanxin Road, Huishan Economic Development Zone, Wuxi City, Jiangsu Province

Patentee after: WUXI HUAGONGDA OPTOELECTRONIC INTELLIGENT TECHNOLOGY Co.,Ltd.

Address before: 536000 room 04, Northeast China Electronics Beihai Industrial Park, Taiwan Road, jiaojilin Road, Beihai City, Guangxi Zhuang Autonomous Region

Patentee before: Beihai Ke Ke Qi Electronic Technology Co.,Ltd.

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