CN106363769A - 房屋建筑系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种房屋建筑系统，包括：3D打印装置，用于通过建筑用3D打印机，采用指定的建筑材料打印出指定结构的房屋架构，其中，所述建筑材料至少包括砂石和粘结剂；烧结装置，用于采用高温对打印出的房屋架构进行烧结，以使所述房屋架构中的建筑材料经高温烧结后变质凝固。本发明还公开一种应用于所述房屋建筑系统的房屋建筑方法。本发明实现了使用砂石和粘结剂等建筑材料进行3D打印建造房屋，充分利用了可就地取材的大量砂石作为建筑材料，节省了房屋建筑成本，同时也使房屋的建筑更加简单、方便，实现了房屋建筑的自动化，与传统建筑方式相比大大提升了施工效率。

Description

房屋建筑系统及方法
技术领域
本发明涉及3D打印技术领域，尤其涉及一种房屋建筑系统及方法。
背景技术
自古以来，房屋的建筑多通过人工进行搭建，不仅需要大量劳动力，工期也比较长，即使是采用建造磨具、灌注浇注的方式，同样也费时费力，施工效率低下。
随着3D打印技术的发展和应用普及，在房屋建筑中也采用了3D打印技术，然而，使用3D打印机进行房屋建筑时，往往是采用混凝土等建筑材料，材料成本较高。对于有大量砂石可随意就地取材的贫困地区来说，如果能够充分利用砂石作为建筑材料，而无需其他成本较高的建筑材料进行3D房屋建筑，将大大降低房屋建筑的成本和时间，且能达到节能环保的效果。
上述内容仅用于辅助理解本发明的技术方案，并不代表承认上述内容是现有技术。
发明内容
本发明提供一种房屋建筑系统及方法，旨在解决如何充分利用可就地取材的砂石作为建筑材料进行3D房屋建筑的技术问题。
为实现上述目的，本发明提供一种房屋建筑系统，所述房屋建筑系统包括：
3D打印装置，用于通过建筑用3D打印机，采用指定的建筑材料打印出指定结构的房屋架构；其中，所述建筑材料至少包括砂石和粘结剂；
烧结装置，用于采用高温对打印出的房屋架构进行烧结，以使所述房屋架构中的建筑材料经高温烧结后变质凝固。
优选地，所述3D打印装置包括一个或多个建筑用3D打印机。
优选地，所述粘结剂为建筑用胶水。
优选地，所述房屋建筑系统还包括：
冷却装置，用于将经高温烧结后的房屋架构进行快速冷却。
优选地，所述房屋建筑系统还包括装饰组件，所述装饰组件至少包括以下之一：
门框、窗框、雨篷、台阶。
优选地，打印出的房屋架构在其结构体内预留有管线、设备空间以及相应的接口。
为实现上述目的，本发明还提供一种房屋建筑方法，所述房屋建筑方法应用于上述房屋建筑系统，所述房屋建筑方法包括：
3D打印装置通过建筑用3D打印机，采用指定的建筑材料打印出指定结构的房屋架构；其中，所述建筑材料至少包括砂石和粘结剂；
烧结装置采用高温对打印出的房屋架构进行烧结，以使所述房屋架构中的建筑材料经高温烧结后变质凝固。
优选地，所述房屋建筑方法还包括：
冷却装置将经高温烧结后的房屋架构进行快速冷却。
优选地，所述房屋建筑方法还包括：
将装饰组件安装到冷却后的房屋架构中；其中，所述装饰组件至少包括以下之一：门框、窗框、雨篷、台阶。
本发明提出的房屋建筑系统及方法，在进行房屋建筑时，首先使用3D打印装置通过建筑用3D打印机，采用指定的建筑材料打印出指定结构的房屋架构，其中，所述建筑材料至少包括砂石和粘结剂；然后使用烧结装置采用高温对打印出的房屋架构进行烧结，以使所述房屋架构中的建筑材料经高温烧结后变质凝固，从而得到坚固、稳定的房屋架构，充分利用了可就地取材的大量砂石作为建筑材料，节省了房屋建筑成本，同时也使房屋的建筑更加简单、方便，实现了房屋建筑的自动化，与传统建筑方式相比大大提升了施工效率。
附图说明
图1为本发明房屋建筑系统第一实施例的结构示意图；
图2为本发明房屋建筑方法第一实施例的流程示意图；
图3为本发明房屋建筑方法第二实施例的流程示意图；
图4为本发明房屋建筑方法第三实施例的流程示意图。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明提供一种房屋建筑系统，如图1所示，示出了本发明房屋建筑系统第一实施例的结构示意图，所述房屋建筑系统包括：
3D打印装置100，用于通过建筑用3D打印机，采用指定的建筑材料打印出指定结构的房屋架构；其中，所述建筑材料至少包括砂石和粘结剂；
烧结装置200，用于采用高温对打印出的房屋架构进行烧结，以使所述房屋架构中的建筑材料经高温烧结后变质凝固。
在本实施例中，所述3D打印装置100包括一个建筑用3D打印机。该建筑用3D打印机可以为市面上任意的用于建筑房屋、且所使用建筑材料可以为砂石和粘结剂的3D打印机。
在使用该建筑用3D打印机进行房屋架构打印之前，需将建筑材料砂石和粘结剂等按照预设的组成比例进行搅拌，之后将经过充分搅拌后的建筑材料放进该建筑用3D打印机的材料放置区。进一步地，所述粘结剂为建筑用胶水。
启动该建筑用3D打印机，并使用该建筑用3D打印机按照预置的房屋结构进行房屋架构的打印。进一步地，打印出的房屋架构在其结构体内预留有管线、设备空间以及相应的接口，以在房屋建造成型后，在房屋中铺设水电气等管道，以及安装必须的设备等。
通过该建筑用3D打印机打印出房屋架构后，再通过所述烧结装置200对打印出的房屋架构进行高温烧结，以使所述房屋架构中的建筑材料经高温烧结后发生化学变化而变质凝固，从而得到坚固、稳定的房屋架构。其中，采用的高温是指烧结温度，其取值根据砂石及具体的粘结剂通过实验而定。
烧结温度是指耐火物料或陶瓷生坯通过烧结，达到气孔最小、收缩最大、产品最致密、性能最优良或成为坚实集结体状态时的温度。物料的收缩和气孔率，随加热过程中温度升高而变化。当气孔率开始下降，线收缩率小于或等于6％时，相应的温度称开始烧结温度，随温度升高，气孔率将继续下降，直到某一温度，收缩率达理论值的95％以上时，即为完成烧结的温度。从开始烧结到烧结完成是一个温度范围。在烧结范围中选择一个适宜的温度，作为烧成物料的最高最佳温度，工艺上称烧结温度。烧结温度低于物料的熔点或熔融范围。
将通过烧结装置200烧结成型后的房屋架构进行放置并自然冷却，在冷却后即可得到坚固、稳定的房屋。进一步地，所述房屋建筑系统还包括装饰组件300，所述装饰组件300至少包括以下之一：门框、窗框、雨篷、台阶。将房屋所需的装饰组件300根据合适的尺寸大小进行裁剪后安装在房屋中适当位置。之后，还可将与安装的门框匹配的门安装到房屋中，将与安装的窗框匹配的玻璃窗等安装到房屋中等等，从而使通过3D打印机打印出的房屋看起来更加贴近于真实建造的房屋。
本发明提出的房屋建筑系统，包括3D打印装置100和烧结装置200，在进行房屋建筑时，首先使用3D打印装置100通过建筑用3D打印机，采用指定的建筑材料打印出指定结构的房屋架构，其中，所述建筑材料至少包括砂石和粘结剂；然后使用烧结装置200采用高温对打印出的房屋架构进行烧结，以使所述房屋架构中的建筑材料经高温烧结后变质凝固，从而得到坚固、稳定的房屋架构，充分利用了可就地取材的大量砂石作为建筑材料，节省了房屋建筑成本，同时也使房屋的建筑更加简单、方便，实现了房屋建筑的自动化，与传统建筑方式相比大大提升了施工效率。
进一步地，基于上述第一实施例提出本发明房屋建筑系统第二实施例，在本实施例中，所述3D打印装置100包括多个建筑用3D打印机。
在本实施例中，所述3D打印装置100包括多个建筑用3D打印机，这些建筑用3D打印机可以相同，也可以不相同。可根据最后所要得到的房屋架构的结构或形状，采用多个建筑用3D打印机同时、分工打印该房屋结构的各个部分，从而加快房屋建筑的速度，提高施工效率。
通过多个建筑用3D打印机打印得到该房屋架构的各个部分后，将各个部分按照该房屋架构的结构或形状拼接在一起，然后通过所述烧结装置200对拼接后的房屋架构进行高温烧结，从而在经过高温烧结后得到坚固、稳定的房屋架构。
本发明提出的房屋建筑系统，采用多个建筑用3D打印机同时、分工打印指定的房屋结构的各个部分，从而加快房屋建筑的速度，提高施工效率。
进一步地，基于上述第二实施例提出本发明房屋建筑系统第三实施例，在本实施例中，所述房屋建筑系统还包括：
冷却装置400，用于将经高温烧结后的房屋架构进行快速冷却。
所述冷却装置400可以为冷却风机(通过将冷风吹向经高温烧结后的房屋架构从而使其快速降温)、喷水机(通过将冷水喷向经高温烧结后的房屋架构从而使其快速降温)，或者为冷却风机、喷水机的结合等。
通过所述烧结装置200经高温烧结得到所述房屋架构后，再通过所述冷却装置400对所述房屋架构进行快速冷却，以使温度较高的所述房屋架构尽快减低到自然环境的温度。
在使用所述冷却装置400对所述房屋架构进行快速冷却后，还可将预置的各种装饰组件300安装到所述房屋架构的适当位置，从而得到更贴近于真实建造的房屋。
本发明提出的房屋建筑系统，使用冷却装置400对经高温烧结后的房屋架构进行快速冷却，大大降低了房屋架构需冷却的时间，提高了施工效率。
本发明还提供一种房屋建筑方法，所述房屋建筑方法应用于上述任一实施例所述的房屋建筑系统。图2示出了本发明房屋建筑方法第一实施例的流程示意图，所述房屋建筑方法包括：
步骤S10、3D打印装置100通过建筑用3D打印机，采用指定的建筑材料打印出指定结构的房屋架构；其中，所述建筑材料至少包括砂石和粘结剂；
步骤S20、烧结装置200采用高温对打印出的房屋架构进行烧结，以使所述房屋架构中的建筑材料经高温烧结后变质凝固。
所述3D打印装置100可包括一个或多个建筑用3D打印机，且本发明中使用的建筑用3D打印机可以为市面上任意的用于建筑房屋、且所使用建筑材料可以为砂石和粘结剂的3D打印机。
在使用建筑用3D打印机进行房屋架构打印之前，需将建筑材料砂石和粘结剂等按照预设的组成比例进行搅拌，之后将经过充分搅拌后的建筑材料放进建筑用3D打印机的材料放置区。进一步地，所述粘结剂为建筑用胶水。
在所述3D打印装置100仅包括一个建筑用3D打印机时，启动该建筑用3D打印机，并使用该建筑用3D打印机按照预置的房屋结构进行房屋架构的打印。在所述3D打印装置100包括多个建筑用3D打印机时，这些建筑用3D打印机可以相同，也可以不相同；可根据最后所要得到的房屋架构的结构或形状，采用多个建筑用3D打印机同时、分工打印该房屋结构的各个部分，从而加快房屋建筑的速度，提高施工效率。
通过多个建筑用3D打印机打印得到该房屋架构的各个部分后，将各个部分按照该房屋架构的结构或形状拼接在一起，然后通过所述烧结装置200对拼接后的房屋架构进行高温烧结，从而在经过高温烧结后得到坚固、稳定的房屋架构。
进一步地，打印出的房屋架构在其结构体内预留有管线、设备空间以及相应的接口，以在房屋建造成型后，在房屋中铺设水电气等管道，以及安装必须的设备等。
通过建筑用3D打印机打印出房屋架构后，再通过所述烧结装置200对打印出的房屋架构进行高温烧结，以使所述房屋架构中的建筑材料经高温烧结后发生化学变化而变质凝固，从而得到坚固、稳定的房屋架构。其中，采用的高温是指烧结温度，其取值根据砂石及具体的粘结剂通过实验而定。
烧结温度是指耐火物料或陶瓷生坯通过烧结，达到气孔最小、收缩最大、产品最致密、性能最优良或成为坚实集结体状态时的温度。物料的收缩和气孔率，随加热过程中温度升高而变化。当气孔率开始下降，线收缩率小于或等于6％时，相应的温度称开始烧结温度，随温度升高，气孔率将继续下降，直到某一温度，收缩率达理论值的95％以上时，即为完成烧结的温度。从开始烧结到烧结完成是一个温度范围。在烧结范围中选择一个适宜的温度，作为烧成物料的最高最佳温度，工艺上称烧结温度。烧结温度低于物料的熔点或熔融范围。
将通过烧结装置200烧结成型后的房屋架构进行放置并自然冷却，在冷却后即可得到坚固、稳定的房屋。
本发明提出的房屋建筑方法，在进行房屋建筑时，首先使用3D打印装置100通过建筑用3D打印机，采用指定的建筑材料打印出指定结构的房屋架构，其中，所述建筑材料至少包括砂石和粘结剂；然后使用烧结装置200采用高温对打印出的房屋架构进行烧结，以使所述房屋架构中的建筑材料经高温烧结后变质凝固，从而得到坚固、稳定的房屋架构，充分利用了可就地取材的大量砂石作为建筑材料，节省了房屋建筑成本，同时也使房屋的建筑更加简单、方便，实现了房屋建筑的自动化，与传统建筑方式相比大大提升了施工效率。
进一步地，基于上述房屋建筑方法第一实施例提出本发明房屋建筑方法第二实施例，在本实施例中，参照图3，所述房屋建筑方法还包括：
步骤S30、冷却装置400将经高温烧结后的房屋架构进行快速冷却。
所述冷却装置400可以为冷却风机(通过将冷风吹向经高温烧结后的房屋架构从而使其快速降温)、喷水机(通过将冷水喷向经高温烧结后的房屋架构从而使其快速降温)，或者为冷却风机、喷水机的结合等。通过所述烧结装置200经高温烧结得到所述房屋架构后，再通过所述冷却装置400对所述房屋架构进行快速冷却，以使温度较高的所述房屋架构尽快减低到自然环境的温度。
本发明提出的房屋建筑方法，使用冷却装置400对经高温烧结后的房屋架构进行快速冷却，大大降低了房屋架构需冷却的时间，提高了施工效率。
进一步地，基于上述房屋建筑方法第二实施例提出本发明房屋建筑方法第三实施例，在本实施例中，参照图4，所述房屋建筑方法还包括：
步骤S40、将装饰组件300安装到冷却后的房屋架构中；其中，所述装饰组件300至少包括以下之一：门框、窗框、雨篷、台阶。
进一步地，所述房屋建筑系统还包括装饰组件300，所述装饰组件300至少包括以下之一：门框、窗框、雨篷、台阶。将房屋所需的装饰组件300根据合适的尺寸大小进行裁剪后安装在房屋中适当位置。之后，还可将与安装的门框匹配的门安装到房屋中，将与安装的窗框匹配的玻璃窗等安装到房屋中等等，从而使通过3D打印机打印出的房屋看起来更加贴近于真实建造的房屋。
本发明提出的房屋建筑方法，在得到冷却后的房屋架构后，将装饰组件300安装到冷却后的房屋架构中，从而使通过3D打印机打印出的房屋看起来更加贴近于真实建造的房屋。
以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种房屋建筑系统，其特征在于，所述房屋建筑系统包括：
3D打印装置，用于通过建筑用3D打印机，采用指定的建筑材料打印出指定结构的房屋架构；其中，所述建筑材料至少包括砂石和粘结剂；
烧结装置，用于采用高温对打印出的房屋架构进行烧结，以使所述房屋架构中的建筑材料经高温烧结后变质凝固。
2.如权利要求1所述的房屋建筑系统，其特征在于，所述3D打印装置包括一个或多个建筑用3D打印机。
3.如权利要求1所述的房屋建筑系统，其特征在于，所述粘结剂为建筑用胶水。
4.如权利要求1所述的房屋建筑系统，其特征在于，所述房屋建筑系统还包括：
冷却装置，用于将经高温烧结后的房屋架构进行快速冷却。
5.如权利要求1所述的房屋建筑系统，其特征在于，所述房屋建筑系统还包括装饰组件，所述装饰组件至少包括以下之一：
门框、窗框、雨篷、台阶。
6.如权利要求1-5任一项所述的房屋建筑系统，其特征在于，打印出的房屋架构在其结构体内预留有管线、设备空间以及相应的接口。
7.一种房屋建筑方法，其特征在于，所述房屋建筑方法应用于如权利要求1-6任一项所述的房屋建筑系统，所述房屋建筑方法包括：
3D打印装置通过建筑用3D打印机，采用指定的建筑材料打印出指定结构的房屋架构；其中，所述建筑材料至少包括砂石和粘结剂；
烧结装置采用高温对打印出的房屋架构进行烧结，以使所述房屋架构中的建筑材料经高温烧结后变质凝固。
8.如权利要求7所述的房屋建筑方法，其特征在于，所述房屋建筑方法还包括：
冷却装置将经高温烧结后的房屋架构进行快速冷却。
9.如权利要求7或8所述的房屋建筑方法，其特征在于，所述房屋建筑方法还包括：
将装饰组件安装到冷却后的房屋架构中；其中，所述装饰组件至少包括以下之一：门框、窗框、雨篷、台阶。
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