CN107974950B - 模板协同作业的桥梁3d打印装置及施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种模板协同作业的桥梁3D打印装置及施工方法，属于建筑施工技术领域。所述3D打印装置包括导向架、导轨行走机构、桥梁3D打印机构、轨道3D打印机构和协同模板，导向架为桥梁3D打印机构、轨道3D打印机构、协同模板提供支撑，轨道3D打印机构实现轨道支撑结构的3D打印，导轨行走机构将导向架支撑于已施工完毕的轨道支撑结构上，桥梁3D打印机构实现桥梁主体的打印，协同模板为桥梁主体的打印提供支撑。所述3D打印装置及施工方法，避免了传统桥梁打印中繁琐的立模、拆模操作，提高了施工效率；并且本发明提供的模板协同作业的桥梁3D打印装置可实现全自动、连续打印。

Description

模板协同作业的桥梁3D打印装置及施工方法

技术领域

本发明涉及一种模板协同作业的桥梁3D打印装置及施工方法，属于建筑施工技术领域。

背景技术

近年来世界各国先后出台了《先进制造国家战略计划(美国)》、《工业4.0计划(德国)》、《中国制造2025》等纲领性文件，均将增材制造(3D打印)作为国家优先发展的战略。

传统建筑业的机械化和自动化程度较低，其发展迫切需要转型升级。随着3D打印技术的发展并逐渐成熟，该技术将给劳动力密集型的建筑业带来技术革新。建筑3D打印技术具有机械化自动化程度高、一次成型、建筑耗材和工艺损耗少等特点，是实现建筑业转型升级的一种重要手段，是解决建筑高效、安全、数字化、自动化、智能化建造的有效途径，其研究已成为建筑业的发展趋势。

桥梁工程3D打印与常规建筑3D打印不同，其涉及到大跨度水平构件的建造。由于材料和装置的限制，在未经人工架设底部模板的条件下，很难实现水平构件的自动化建造，故3D打印钢筋混凝土桥梁需人工支撑底部模板，支模难度大，且打印不能完全实现自动化，另外，3D打印桥梁速度极慢，已打印桥梁表面平整度不能控制，打印装置借助于已打印的桥梁结构自动爬升，由于表面粗糙无法精确定位使得打印精度低且且存在误差累积的现象。

发明内容

针对桥梁工程3D打印中存在的上述问题，本发明提供了一种模板协同作业的桥梁3D打印装置及施工方法，在导向架上设置协同模板作为桥梁主体的底部模板，省去了传统打印中繁琐的立模、拆模操作，极大地提高了施工效率，通过轨道3D打印机构超前打印轨道支撑结构，用于支撑导轨行走机构，轨道支撑结构具有较为平整，提高了打印精度，且能够实现桥梁主体的全自动、连续打印。

为解决以上技术问题，本发明包括如下技术方案：

一种模板协同作业的桥梁3D打印装置，所述3D打印装置包括：

导向架，所述导向架包括若干竖向导轨，水平设置于所述竖向导轨上并可沿所述竖向导轨上下滑动的两个滑动框架，以及与所述两个滑动框架垂直连接并与所述竖向导轨平行设置的滑动导轨；所述滑动框架包括至少一根水平导轨，所述滑动导轨通过导轨滑动制动组件固定在所述水平导轨上；

导轨行走机构，顶部与所述导向架的底部固定连接，底部设置于水平设置的轨道支撑结构上并可沿所述轨道支撑结构行走；

桥梁3D打印机构，用于打印3D打印桥梁，包括设置于所述竖向导轨上的空间位移组件和固定在所述空间位移组件上的打印头一；

协同模板，位于所述打印头一的下方，包括支撑框架和位于所述支撑框架上方的金属模板，所述支撑框架通过模板驱动制动组件固定在所述竖向导轨上并可沿所述竖向导轨上下移动；以及，

轨道3D打印机构，用于打印所述轨道支撑结构，包括机械臂旋转基座、机械臂和打印头二，所述机械臂旋转基座通过旋转基座驱动制动组件固定在所述滑动导轨上，所述机械臂的一端固定在所述机械臂旋转基座上，另一端与所述打印头二的一端固定连接。

优选为，所述3D打印装置还包括万向行走机构；所述万向行走机构包括与所述导向架底部固定连接的联接座，设置于所述联接座两端并通过回转轴固定连接的行走车架，通过行走轴与所述行走车架连接的行走车轮，控制所述行走轴转动的车轮行走驱动制动组件，以及控制所述回转轴旋转的回转轴旋转驱动制动组件。

优选为，所述空间位移组件，包括设置于所述竖向导轨上2根平行间隔设置的导轨横梁、两端垂直固定在所述导轨横梁上的导轨纵梁、垂直固定于所述导轨纵梁上的导轨提升梁；所述导轨横梁和所述竖向导轨的连接处设置有驱动制动组件一；所述导轨纵梁与所述导轨横梁上的连接处设置有驱动制动组件二；所述导轨纵梁与所述导轨提升梁的连接处设置有驱动制动组件三。

优选为，所述机械臂包括依次连接的机械大臂旋转结构、机械大臂本体、机械小臂旋转结构、机械小臂本体和机械小臂工具头，所述机械大臂旋转结构上设置有机械大臂旋转驱动制动组件，机械小臂旋转结构上设置有机械小臂旋转驱动制动组件。

优选为，所述导轨行走机构包括导轨行走本体、导轨行走驱动制动组件和行走定位器；所述导轨行走本体的底部设置有与所述轨道支撑结构相匹配的U型凹槽，所述U型凹槽中设置有行走轮组和导向轮组；所述导轨行走驱动制动组件和行走定位器固定在所述导轨行走本体上。

优选为，所述滑动框架包括一根水平导轨和3根水平杆，所述水平导轨与所述水平杆之间通过框架驱动制动组件依次首尾相连组成矩形框结构，所述框架驱动制动组件环箍在所述竖向导轨上。

优选为，所述金属模板的上表面具有和拱形的桥梁主体底部相同的曲率。

相应地本发明还提供了一种所述的3D打印装置的施工方法，包括如下步骤：

S1.组装所述3D打印装置，并运至待施工区域；

S2.利用所述3D打印装置的轨道3D打印机构，超前打印轨道支撑结构；

S3.使所述3D打印装置的导轨行走机构支撑于已施工的所述轨道支撑结构上，一边继续打印所述轨道支撑结构，一边利用协同模板作为桥梁主体的支撑模板，同时利用所述桥梁3D打印机构打印桥梁主体；

S4.待3D打印桥梁施工完毕后，拆除所述3D打印装置。

优选为，步骤S2中，利用所述3D打印装置的轨道3D打印机构，超前打印所道支撑结构，具体包括：

向轨道3D打印机构发送指令，启动旋转基座驱动制动组件、机械大臂旋转驱动制动组件、机械小臂旋转驱动制动组件，使机械臂旋转基座、机械大臂本体、机械小臂本体协同作业，使打印头二分段并分层打印支撑桁架和支撑轨道。

优选为，步骤S3中，利用所述桥梁3D打印机构打印桥梁主体，具体包括：

向桥梁3D打印机构发送指令，启动驱动制动组件一、驱动制动组件二和驱动制动组件三，使导轨横梁、导轨纵梁和导轨提升梁协同作业，分段并分层打印桥梁主体，且同步调整协同模板在导向架上的位置，使协同模板作为底部模板或实现脱模作业。

本发明由于采用以上技术方案，使之与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：

本发明提供的模板协同作业的桥梁3D打印装置，包括导向架、导轨行走机构、桥梁3D打印机构、轨道3D打印机构和协同模板，导向架为桥梁3D打印机构、轨道3D打印机构、协同模板提供支撑，轨道3D打印机构实现轨道支撑结构的3D打印，导轨行走机构将导向架支撑于已施工完毕的轨道支撑结构上，桥梁3D打印机构实现桥梁基础和桥梁主体的打印，协同模板为桥梁主体的打印提供支撑。因此，本发明利用轨道3D打印机构打印轨道支撑结构用于支撑导轨行走机构和供导轨行走机构行走，轨道支撑结构平整的表面提高了桥梁主体的定位精度；3D打印机构设置的空间位移组件，可以实现打印头一在三维空间灵活移动，从而实现3D打印桥梁的精确打印；利用协同模板作为底部模板，并利用桥梁3D打印机构打印桥梁主体，避免了传统桥梁打印中繁琐的立模、拆模操作，提高了施工效率；并且本发明提供的模板协同作业的桥梁3D打印装置可实现全自动、连续打印，解决了现有的桥梁3D打印技术存在的施工效率低、自动化程度低的问题。

本发明提供的模板协同作业的桥梁3D打印装置的施工方法，先组装3D打印装置并运至待施工区域，然后利用3D打印装置的轨道3D打印机构超前打印轨道支撑结构，再一边继续打印轨道支撑结构，一边利用协同模板为桥梁主体提供底部模板，利用桥梁3D打印机构打印桥梁主体。该施工方法能够完全实现模板协同作业的桥梁3D打印装置的全自动、连续作业，且省去了传统打印中繁琐的立模、拆模操作，提高了施工效率，且具有较高的安全性。

附图说明

图1为本发明一实施例中的模板协同作业的桥梁3D打印装置的结构示意图；

图2为导向架的结构示意图；

图3为导轨行走机构的结构示意图；

图4为导轨行走本体的结构示意图；

图5为桥梁3D打印机构的结构示意图；

图6为协同模板的结构示意图；

图7为轨道3D打印机构的结构示意图；

图8为万向行走机构的结构示意图；

图9为模板协同作业的桥梁3D打印装置的施工示意图。

图中标号如下：

导向架100；竖向导轨110；滑动框架120；水平导轨121；水平杆122；框架驱动制动组件123；滑动导轨130；导轨驱动制动组件131；

导轨行走机构200；导轨行走本体210；U型凹槽211；行走轮组212；导向轮组213；导轨行走驱动制动组件220；行走定位器230；

桥梁3D打印机构300；空间位移组件310；导轨横梁311；导轨纵梁312；导轨提升梁313；驱动制动组件一314；驱动制动组件二315；驱动制动组件三316；打印头一320；打印材料接口一321；

轨道3D打印机构400；机械臂旋转基座410；旋转基座驱动制动组件411；机械臂420；打印头二430；打印材料接口二431；机械大臂旋转结构421；机械大臂旋转驱动制动组件422；机械大臂本体423；机械小臂旋转结构424；机械小臂旋转驱动制动组件425；机械小臂本体426；机械小臂工具头427；

万向行走机构500；联接座510；回转轴520；行走车架530，行走轴540；行走车轮550；车轮行走驱动制动组件560；回转轴旋转驱动制动组件570。

3D打印桥梁600；桥梁基础610；桥梁主体620；

轨道支撑结构700；支撑桁架710；支撑轨道720；

协同模板800；支撑框架810；金属模板820；模板驱动制动组件830。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明提供的模板协同作业的桥梁3D打印装置及施工方法作进一步详细说明。结合下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

实施例一

请参阅图1，本实施例中的模板协同作业的桥梁3D打印装置，包括导向架100、导轨行走机构200、桥梁3D打印机构300、轨道3D打印机构400和协同模板800。

结合图1和图2所示，导向架100包括4根竖向导轨110、水平设置于所述竖向导轨110上并可沿所述竖向导轨110上下滑动的两个滑动框架120，以及与所述两个滑动框架120垂直连接并与所述竖向导轨110平行设置的滑动导轨130。所述滑动框架120包括一根水平导轨121，所述滑动导轨130通过导轨滑动制动组件131固定在所述水平导轨121上。作为举例，如图2所示，所述滑动框架120包括一根水平导轨121和3根水平杆122，所述水平导轨121与所述水平杆122之间通过框架驱动制动组件123依次首尾相连组成矩形框结构，所述框架驱动制动组件123环箍在所述竖向导轨110上。所述滑动导轨130通过导轨滑动制动组件131固定在所述水平导轨121上。进一步，框架驱动制动组件123、导轨滑动制动组件131分别与动力控制系统(未示出)信号连接，通过动力控制系统向框架驱动制动组件123、导轨滑动制动组件131发送指令，使滑动框架120沿竖向导轨110上下滑动，使滑动导轨沿水平导轨121水平滑动。

结合图1和图3所示，导轨行走机构200顶部与导向架100的底部固定连接，底部设置于水平设置的轨道支撑结构700(见图9)上并可沿轨道支撑结构700行走。具体为，结合图1、图3和图4所示，导轨行走机构200包括导轨行走本体210、导轨行走驱动制动组件220和行走定位器230；导轨行走本体210的底部设置有与轨道支撑结构700相匹配的U型凹槽211，U型凹槽211中设置有行走轮组212和导向轮组213；导轨行走驱动制动组件220和行走定位器230固定在导轨行走本体210上。其中，行走轮组212为若干设置于U型凹槽211底部的滚轮，导向轮组213为设置于U型凹槽211两侧若干滚轮。导轨行走驱动制动组件220可带动行走轮组212滚动从而沿轨道支撑结构700顶部行走或使行走轮组212制动，导向轮组213可减少导轨行走本体210与轨道支撑结构700之间的摩擦力。结合图9所示，轨道支撑结构700包括支撑桁架710和位于支撑桁架710顶部的支撑轨道720。行走定位器230可以实现导轨行走机构200的行走定位，从而对导向架100、桥梁3D打印机构300、轨道3D打印机构400实现精确定位。其中，导轨行走驱动制动组件220与动力控制系统(未示出)信号连接，通过动力控制系统向导轨行走驱动制动组件220发送指令，使其沿支撑轨道720行走或制动。

结合图1和图5所示，桥梁3D打印机构300包括设置于竖向导轨110上的空间位移组件310和固定在空间位移组件310上的打印头一320。空间位移组件310可以使打印头一320在上下左右前后六个方向上进行移动，从而实现打印头一320的灵活精确打印。空间位移组件310包括设置于竖向导轨110上的2根平行间隔设置的导轨横梁311、两端垂直固定在导轨横梁311上的导轨纵梁312，以及垂直固定于导轨纵梁312上的导轨提升梁313；在导轨横梁311和竖向导轨110的连接处设置有驱动制动组件一314；在导轨纵梁312与导轨横梁311上的连接处设置有驱动制动组件二315；在导轨纵梁312与导轨提升梁313的连接处设置有驱动制动组件三316。三个驱动制动组件可以通过与之相连接的动力控制系统(图中未示出)，精确调整打印头一320所处空间位置，从而实现桥梁结构的精确打印。打印头一320上设置有打印材料接口一321，用于外接柔性管道，向打印头一320输送3D打印材料。

结合图1和图6所示，协同模板800位于所述打印头一320的下方，包括支撑框架810和位于所述支撑框架810上方的金属模板820，所述支撑框架820通过模板驱动制动组件830固定在所述竖向导轨110上并可沿所述竖向导轨110上下移动。在桥梁3D打印机构300打印桥梁主体620时，协同模板800作为桥梁主体620的底模板，方便桥梁主体620的打印操作。进一步，所述金属模板820上设置有不沾建筑材料图层，方便金属模板820脱模。在金属模板脱模时，只需要模板驱动制动组件830沿所述竖向导轨110向下移动即可。进一步，模板驱动制动组件830与动力控制系统(未示出)信号连接，通过动力控制系统向模板驱动制动组件830发送指令，使协同模板800沿竖向导轨110上下移动。为了使金属模板与拱形结构的桥梁主体620底部贴合，优选为，所述金属模板820的上表面具有与桥梁主体620底部具有相同的曲率。

结合图1和图7所示，轨道3D打印机构400包括机械臂旋转基座410、机械臂420和打印头二430，机械臂旋转基座410通过旋转基座驱动制动组件411固定在滑动导轨130上，机械臂420的一端固定在机械臂旋转基座410上，另一端与打印头二430的一端固定连接。进一步，机械臂420包括依次连接的机械大臂旋转结构421、机械大臂本体423、机械小臂旋转结构424、机械小臂本体426和机械小臂工具头427，机械大臂旋转结构421上设置有机械大臂旋转驱动制动组件422，机械小臂旋转结构424上设置有机械小臂旋转驱动制动组件425。旋转基座驱动制动组件411可以控制机械臂旋转基座410在水平面内旋转，机械大臂旋转驱动制动组件422可以控制机械大臂旋转结构421在竖向面内旋转，机械小臂旋转驱动制动组件425可以控制机械小臂旋转结构424在竖向面内旋转，而且，旋转基座驱动制动组件411、机械大臂旋转驱动制动组件422和机械小臂旋转驱动制动组件425外接动力控制系统(图中未示出)，从而实现打印头二430在三维空间内灵活精确旋转。机械小臂工具头427的另一端设置有连接孔，通过销轴与打印头二430固定连接，当然也可以采用其它连接方式。结合图9所示，轨道3D打印机构400用于打印轨道支撑结构700，即打印支撑桁架710和支撑轨道720。其中，打印头二430采用金属打印头，打印头二430上设置有打印材料接口二431，为打印头二430输送金属打印材料。作为说明，金属打印头可以将金属打印材料在轨道支撑结构700的横断面上层层喷涂，金属打印材料迅速凝结，无需设置支撑模板。

进一步，结合图1和图8所示，模板协同作业的桥梁3D打印装置还包括万向行走机构500，万向行走机构500可以在没有设置轨道支撑结构700的情形下实现3D打印装置的灵活行走，方便3D打印装置的移动。具体为，万向行走机构500包括与导向架100底部固定连接的联接座510，设置于联接座510两端并通过回转轴520固定连接的行走车架530，通过行走轴540与行走车架530连接的行走车轮550，控制行走轴540转动的车轮行走驱动制动组件560，以及控制回转轴520旋转的回转轴旋转驱动制动组件570。

综上所述，本发明提供的模板协同作业的桥梁3D打印装置，包括导向架100、导轨行走机构200、桥梁3D打印机构300、轨道3D打印机构400和协同模板500，导向架100为桥梁3D打印机构300、轨道3D打印机构400、协同模板800提供支撑，轨道3D打印机构400可以实现轨道支撑结构700的3D打印，导轨行走机构200将导向架100支撑于已施工完毕的轨道支撑结构700上，桥梁3D打印机构300实现桥梁基础610和桥梁主体620的打印，协同模板为桥梁主体620的打印提供支撑。因此，本发明利用轨道3D打印机构400打印轨道支撑结构700用于支撑导轨行走机构200和供导轨行走机构200行走，轨道支撑结构700平整的表面提高了桥梁主体620的定位精度；3D打印机构300设置的空间位移组件310，可以实现打印头一320在三维空间灵活移动，从而实现3D打印桥梁600的精确打印；利用协同模板800作为底部模板，并利用桥梁3D打印机构300打印桥梁主体620，避免了传统繁琐的立模、拆模操作，提高了施工效率；并且本发明提供的模板协同作业的桥梁3D打印装置可实现全自动、连续打印，解决了现有的桥梁3D打印技术存在的施工效率低、自动化程度低的问题。

实施例二

本实施例提供了一种实施例一中的模板协同作业的桥梁3D打印装置的施工方法，下面结合图1至图9所示，对该施工方法作进一步介绍。该施工方法具体包括如下步骤：

S1.组装3D打印装置，并运至待施工区域。组装3D打印装置具体为：固定竖向导轨110，并在竖向导轨上固定空间位移组件310、协同模板320，然后将安装有滑动导轨的两个滑动框架安装在竖向导轨上，然后在空间位移组件310上固定打印头一320，并在滑动导轨上安装机械臂旋转基座410、机械臂420和打印头二430。在设置有万向行走机构500时，在导向架100底部固定连接万向行走机构500，即先组装万向行走机构500，然后使联接座510固定连接至导向架100底部。

S2.利用3D打印装置的轨道3D打印机构400，超前打印轨道支撑结构700。在临近桥梁基础610处，先超前打印轨道支撑结构700，轨道支撑结构700包括支撑桁架710和支撑轨道720。超前打印轨道支撑结构700，具体包括：向轨道3D打印机构400发送指令，启动旋转基座驱动制动组件411、机械大臂旋转驱动422、机械小臂旋转驱动425，使机械臂旋转基座410、机械大臂本体423、机械小臂本体426协同作业，使打印头二430分段并分层打印支撑桁架710和支撑轨道720。在设置有万向行走机构500时，可以通过万向行走机构500的行走车轮550移动到适当位置，然后打印轨道支撑结构700。

S3.使3D打印装置的导轨行走机构200支撑于已施工的轨道支撑结构700上，一边继续打印轨道支撑结构700，一边利用协同模板800作为桥梁主体620的支撑模板，同时利用所述桥梁3D打印机构300打印桥梁主体620；在桥梁主体620的打印过程中，通过调节协同模板800在导向架100上的位置，实现支模、脱模作业。利用桥梁3D打印机构300打印桥梁主体620，具体包括：向桥梁3D打印机构300发送指令，启动驱动制动组件一314、驱动制动组件二315和驱动制动组件三316，使导轨横梁311、导轨纵梁312和导轨提升梁313协同作业，分段并分层打印桥梁主体620，且同步调整协同模板800在导向架100上的位置，使协同模板800作为底部模板或实现脱模作业。需要说明的使，协同模板800主要作用是在打印桥梁主体620时提供底部模板，桥梁基础610的施工可以采用常规浇筑方式，或在不设置协同模板800的情形下进行3D打印。

S4.待3D打印桥梁600施工完毕后，移除3D打印装置。在桥梁主体620打印完毕时，将导向架100的滑动框架120从竖向导轨110的两端取下，然后将协同模板800从竖向导轨110的底部取下，然后将模板协同作业的桥梁3D打印装置的其余部分移开。

综上所述，本发明提供的模板协同作业的桥梁3D打印装置的施工方法，先组装3D打印装置并运至待施工区域，然后利用3D打印装置的轨道3D打印机构400超前打印轨道支撑结构700，再一边继续打印轨道支撑结构700，一边利用协同模板800为桥梁主体620提供底部模板，利用桥梁3D打印机构300打印桥梁主体620。该施工方法能够完全实现模板协同作业的桥梁3D打印装置的全自动、连续作业，且省去了传统打印中繁琐的立模、拆模操作，提高了施工效率，且具有较高的安全性。

上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。

Claims (10)

1.一种模板协同作业的桥梁3D打印装置，其特征在于，所述3D打印装置包括：

导向架，所述导向架包括若干竖向导轨，水平设置于所述竖向导轨上并可沿所述竖向导轨上下滑动的两个滑动框架，以及与所述两个滑动框架垂直连接并与所述竖向导轨平行设置的滑动导轨；所述滑动框架包括至少一根水平导轨，所述滑动导轨通过导轨滑动制动组件固定在所述水平导轨上；

导轨行走机构，顶部与所述导向架的底部固定连接，底部设置于水平设置的轨道支撑结构上并可沿所述轨道支撑结构行走；

桥梁3D打印机构，用于打印3D打印桥梁，包括设置于所述竖向导轨上的空间位移组件和固定在所述空间位移组件上的打印头一；

协同模板，位于所述打印头一的下方，包括支撑框架和位于所述支撑框架上方的金属模板，所述支撑框架通过模板驱动制动组件固定在所述竖向导轨上并可沿所述竖向导轨上下移动；以及，

轨道3D打印机构，用于打印所述轨道支撑结构，包括机械臂旋转基座、机械臂和打印头二，所述机械臂旋转基座通过旋转基座驱动制动组件固定在所述滑动导轨上，所述机械臂的一端固定在所述机械臂旋转基座上，另一端与所述打印头二的一端固定连接。

2.如权利要求1所述的3D打印装置，其特征在于，

所述3D打印装置还包括万向行走机构；所述万向行走机构包括与所述导向架底部固定连接的联接座，设置于所述联接座两端并通过回转轴固定连接的行走车架，通过行走轴与所述行走车架连接的行走车轮，控制所述行走轴转动的车轮行走驱动制动组件，以及控制所述回转轴旋转的回转轴旋转驱动制动组件。

3.如权利要求1或2所述的3D打印装置，其特征在于，

所述空间位移组件，包括设置于所述竖向导轨上2根平行间隔设置的导轨横梁、两端垂直固定在所述导轨横梁上的导轨纵梁、垂直固定于所述导轨纵梁上的导轨提升梁；所述导轨横梁和所述竖向导轨的连接处设置有驱动制动组件一；所述导轨纵梁与所述导轨横梁上的连接处设置有驱动制动组件二；所述导轨纵梁与所述导轨提升梁的连接处设置有驱动制动组件三。

4.如权利要求1或2所述的3D打印装置，其特征在于，

所述机械臂包括依次连接的机械大臂旋转结构、机械大臂本体、机械小臂旋转结构、机械小臂本体和机械小臂工具头，所述机械大臂旋转结构上设置有机械大臂旋转驱动制动组件，机械小臂旋转结构上设置有机械小臂旋转驱动制动组件。

5.如权利要求1或2所述的3D打印装置，其特征在于，

所述导轨行走机构包括导轨行走本体、导轨行走驱动制动组件和行走定位器；所述导轨行走本体的底部设置有与所述轨道支撑结构相匹配的U型凹槽，所述U型凹槽中设置有行走轮组和导向轮组；所述导轨行走驱动制动组件和行走定位器固定在所述导轨行走本体上。

6.如权利要求1或2所述的3D打印装置，其特征在于，

所述滑动框架包括一根水平导轨和3根水平杆，所述水平导轨与所述水平杆之间通过框架驱动制动组件依次首尾相连组成矩形框结构，所述框架驱动制动组件环箍在所述竖向导轨上。

7.如权利要求1或2所述的3D打印装置，其特征在于，

所述金属模板的上表面具有和拱形的桥梁主体底部相同的曲率。

8.一种如权利要求1至7任一项所述的3D打印装置的施工方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1.组装所述3D打印装置，并运至待施工区域；

S2.利用所述3D打印装置的轨道3D打印机构，超前打印轨道支撑结构；

S3.使所述3D打印装置的导轨行走机构支撑于已施工的所述轨道支撑结构上，一边继续打印所述轨道支撑结构，一边利用协同模板作为桥梁主体的支撑模板，同时利用所述桥梁3D打印机构打印桥梁主体；

S4.待3D打印桥梁施工完毕后，拆除所述3D打印装置。

9.如权利要求8所述的施工方法，其特征在于，步骤S2中，利用所述3D打印装置的轨道3D打印机构，超前打印轨道支撑结构，具体包括：

向轨道3D打印机构发送指令，启动旋转基座驱动制动组件、机械大臂旋转驱动制动组件、机械小臂旋转驱动制动组件，使机械臂旋转基座、机械大臂本体、机械小臂本体协同作业，使打印头二分段并分层打印支撑桁架和支撑轨道。

10.如权利要求8所述的施工方法，其特征在于，步骤S3中，利用所述桥梁3D打印机构打印桥梁主体，具体包括：

向桥梁3D打印机构发送指令，启动驱动制动组件一、驱动制动组件二和驱动制动组件三，使导轨横梁、导轨纵梁和导轨提升梁协同作业，分段并分层打印桥梁主体，且同步调整协同模板在导向架上的位置，使协同模板作为底部模板或实现脱模作业。