CN108798027A - 建筑物及其3d打印方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种建筑物及其3D打印方法。先在待打印建筑物的目标构建位置的四周架设支护机构,围成工作区域,所述支护机构的高度不小于待打印建筑物的最大高度;创建待打印建筑物的三维模型,将该三维模型由下至上依次分解为N个与水平面平行的打印单元,N为不小于2的整数;根据第1个打印单元的参数,在工作区域铺设第1层基料,在第1层基料上的目标区域喷洒水胶,使得目标区域的基料凝固;重复,直至完成第N个打印单元的构建;固化完成后,清理工作区域内非建筑物实体位置的基料,获得目标建筑物。本发明能完整将房屋整体打印出来,不受造型限制;打印效率高,整栋房屋时间大约在1天即可完成,各打印单元之间结合强度高,建筑物整体结构强度高。

Description

建筑物及其3D打印方法
技术领域
本发明涉及一种建筑物及其3D打印方法,属于房屋建设领域。
背景技术
目前3D打印建房,一般只是利用机器挤压的方式挤出混凝土成条状,完成部分砌体(墙体部分)门洞、门窗、楼梯、楼层面、屋面,无法完成整体完成,还须靠人工及其他工具安装,例如,对于建筑物物的悬空部分,需要另行设置支撑物进行支撑,方可完成构建,施工周期时间长,一遍挤压完成后,需等待较长时间才能进行下一层的挤压构建,叠加挤出的混凝土,而且平整度不佳,甚至,建造时间比目前人工砌墙(建房)还慢。
发明内容
针对现有技术的不足,本发明的目的在于提供建筑物及其3D打印方法,以提升建筑物的构建效率。
为了解决上述技术问题,本发明的技术方案如下:
建筑物的3D打印方法,所述建筑物由上述的建筑物材料构建而成,包括如下步骤:
S1、在待打印建筑物的目标构建位置的四周架设支护机构,围成工作区域,所述支护机构的高度不小于待打印建筑物的最大高度;
创建待打印建筑物的三维模型,将该三维模型由下至上依次分解为N个与水平面平行的打印单元,其中,每个打印单元的厚度为1-20mm,每个打印单元的面积与工作区域在相应高度位置的横截面积相同,N为不小于2的整数;
S2、根据第1个打印单元的参数,在工作区域铺设第1层基料,在第1层基料上的目标区域喷洒水胶,使得目标区域的基料凝固;
S3、根据第2个打印单元的参数,在工作区域铺设第2层基料,在第2层基料上的目标区域喷洒水胶,使得目标区域的基料凝固;
S4、重复步骤S2和S3,直至完成第N个打印单元的构建;
S5、固化完成后,清理工作区域内非建筑物实体位置的基料,获得目标建筑物。
所述目标区域指建筑物实体所在位置区域。
步骤S1中,所述支护机构包括多块与水平面垂直的支护板,所述多块支护板依次左、右拼接,围成工作区域。
优选地,步骤S1中,每个打印单元的厚度为1-3.5mm。
进一步地,步骤S1中,采用计算机将三维模型分解为N个打印单元。
步骤S2中,水胶的喷洒量一般根据砂的大小、天气气温变化和基料的厚度及水胶浸透性而定,例如,在常温下,对于厚度为3mm的基料层,每1㎡喷洒水胶850-1100毫升。
进一步地,步骤S2至步骤S4由计算机控制铺料机构和喷洒机构完成。
步骤S5中,固化完成后,将工作区域内非建筑物实体位置的基料吸出,获得目标建筑物。
按质量份计,所述基料包括砂60-80份、水泥20-40份、胶粉0.4-0.6份。
所述水胶由水、固化剂和乳液按1.6-2.4:0.8-1.2:0.8-1.2的质量比混合而成。固化剂可用于加快基料的固化速度,进一步地,所述固化剂主要由Ca(OH)2组成,或者,所述固化剂为水泥固化剂,例如水泥固化剂GA-032;乳液可用于增加基料的粘合性能,进一步地,所述乳液为丁苯乳液,例如丁苯乳液30Y160,或者,所述乳液由苯乙烯-丁烷共聚物分散于水中形成。
所述砂由粗砂和中砂组成,粗砂的粒径为1mm以上,中砂的粒径为0.5-1mm,优选地,粗砂和中砂的质量比为1-5:10-30。如此,通过粗砂和中砂的组合,成型时,可形成粗糙面,有利于提升相邻打印层之间的接触强度,从而提升3D打印建筑物的整体结构性能。
所述水泥的标号为425以上。一般水泥标号425以上作为建筑物结构用水泥,低于425标号水泥,只能用于砌砖和粉墙。
所述胶粉包括苯乙烯-丁烷共聚物,胶粉的粒径为0.6-1mm。
如此,通过砂、水泥、胶粉的配合,可保证基料凝固后的强度及密实性,非凝固状态下流动性好,可方便施工后期将未凝固的基料清理干净。使用时,将基料铺设好后,在基料层目标区域喷洒水胶,即可使得目标区域的基料凝固成型,而未喷洒水胶的位置的基料保持为粉末状,而不凝固。
一种建筑物,由如上所述的打印方法构建而成。
通过本发明的打印方法可实现建筑物的整体3D打印,完全改变建筑物模式,真正意义上实现智能打印房屋,房屋内的楼梯及楼梯扶手、墙内预埋管下水管均可在构建房屋主体的同时一次性打印完成,从整体上来讲,各种风格、外立面造型,都能一次打印出来,而且速度快,例如,一栋3层400㎡的房屋在一天左右就能打印出来,完全解决了一次打印房屋建造的各种难题,是一种最理想的3D整体房屋建造方案。
与现有技术相比,本发明的有益效果如下:
1、本发明能完整将房屋整体打印出来,不受造型限制,而且室内的楼梯、扶手、平面拉杆、下水管,墙内线管预埋都能一次性完成;基料具有流动性,密实度非常好,未喷水胶的基料,可作为支撑,打印完成后,被水胶喷的基料固化后,构成目标建筑物,只需将四周支护机构拆除,未凝固的基料就可自然流出,可投入其他建筑物的构建使用;
2、内、外墙装修简单,喷涂墙架即可,不进行装饰也非常美观;
3、构建效率高,整栋房屋时间大约在1天即可完成,二至三人即可,而传统的3D打印需要一个月时间,并且人员需要15个人左右;
4、各打印单元之间结合强度高,建筑物整体结构强度高;
5、绿色、环保,无需使用砖和钢材,构建过程无噪声、无灰尘。
附图说明
图1是本发明第一种实施方式的建筑物的3D打印过程示意图(半剖图)。
图2是本发明的建筑物的悬空部分的3D打印过程示意图(半剖图)。
图3是通过本发明的打印方法构建的建筑物的外观照片。
图中,1-基料罐,2-水胶罐,3-基料输送管,4-水胶输送管,5-轨道,6-支撑杆,7-行走机构,8-铺料机构,9-喷洒机构,10-建筑物,11-基础,12-支护板,13-基料输送泵。
具体实施方式
以下将结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是,在不冲突的情况下,本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。为叙述方便,下文中如出现“上”、“下”、“左”、“右”字样,仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致,并不对结构起限定作用。
建筑物的3D打印方法,包括如下步骤:
S1、在基础11上待打印建筑物的目标构建位置的四周架设支护机构,围成工作区域,所述支护机构的高度不小于待打印建筑物的最大高度;
创建待打印建筑物的三维模型,将该三维模型由下至上依次分解为N个与水平面平行的打印单元,其中,每个打印单元的厚度为3mm,N为不小于2的整数;
S2、根据第1个打印单元的参数,通过铺料机构8在工作区域铺设第1层基料,通过喷洒机构9在第1层基料上的目标区域喷洒水胶,使得目标区域的基料凝固;
S3、根据第2个打印单元的参数,通过铺料机构8在工作区域铺设第2层基料,通过喷洒机构9在第2层基料上的目标区域喷洒水胶,使得目标区域(建筑物实体所在位置)的基料凝固;
S4、重复步骤S2和S3,直至完成第N个打印单元的构建;
S5、固化完成后,清理工作区域内未凝固的基料,获得目标建筑物10。
步骤S1中,所述支护机构包括多块与水平面垂直的支护板12,所述多块支护板依次左、右拼接,围成工作区域,支护板12外侧通过支撑杆6支撑,加固。
步骤S5中,固化完成后,将工作区域内非建筑物实体位置的基料吸出,获得目标建筑物。
在常温下,每1㎡喷洒水胶850-1100毫升。
所用建筑物材料,包括基料和水胶,按质量份计,所述基料包括砂69.5份、水泥30份、胶粉0.5份;所述水胶由水、固化剂和乳液按2:1:1的质量比混合而成。
所述砂由粗砂和中砂组成,粗砂的粒径为1mm以上,中砂的粒径为0.5-1mm,且粗砂和中砂的质量比为1:10。所述水泥的标号为425以上。
所述胶粉包括苯乙烯-丁烷共聚物,胶粉的粒径为0.8mm。
本实施方式中,所述铺料机构8通过行走机构7可移动地固定于轨道5上,优选地,铺料机构8包括多个铺料嘴,所述多个铺料嘴排成一列,通过计算机控制。基础11外设有用于存储基料的基料罐1,基料罐1与铺料机构8通过基料输送管3连通,基料输送管3上设有基料输送泵13。
所述喷洒机构9通过行走机构7可移动地固定于轨道5上,优选地,喷洒机构9包括多个喷嘴,所述多个喷嘴排成一列,通过计算机控制,实现对各个喷嘴的单独控制。轨道5上还架设有水胶罐2,所述水胶罐2通过水胶输送管4与喷洒机构9连通。
如此,只需控制喷洒机构、铺料机构沿轨道来回运动一次,即可实现一个打印单元的构建,效率大大提升。
如图2所示,在构建建筑物的悬空部分时,正常铺粉、喷水即可,利用未凝固的基料对悬空部分起到支撑作用,顺利打印。
楼面是园空心运用预用力的原理和墙体产生整体结构,在跨度不超过6米时,可达到300公斤,结构稳定凝固,在5-10小时内,强度达到C25混凝土强度,流动性好,增加胶粉后,有较好拉接性能。
上述实施例阐明的内容应当理解为这些实施例仅用于更清楚地说明本发明,而不用于限制本发明的范围,在阅读了本发明之后,本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落入本申请所附权利要求所限定的范围。

Claims (10)

1.建筑物的3D打印方法,其特征在于,包括如下步骤:
S1、在待打印建筑物的目标构建位置的四周架设支护机构,围成工作区域,所述支护机构的高度不小于待打印建筑物的最大高度;
创建待打印建筑物的三维模型,将该三维模型由下至上依次分解为N个与水平面平行的打印单元,其中,每个打印单元的厚度为1-20mm,每个打印单元的面积与工作区域在相应高度位置的横截面积相同,N为不小于2的整数;
S2、根据第1个打印单元的参数,在工作区域铺设第1层基料,在第1层基料上的目标区域喷洒水胶,使得目标区域的基料凝固;
S3、根据第2个打印单元的参数,在工作区域铺设第2层基料,在第2层基料上的目标区域喷洒水胶,使得目标区域的基料凝固;
S4、重复步骤S2和S3,直至完成第N个打印单元的构建;
S5、固化完成后,清理工作区域内非建筑物实体位置的基料,获得目标建筑物。
2.根据权利要求1所述的3D打印方法,其特征在于,步骤S1中,所述支护机构包括多块与水平面垂直的支护板,所述多块支护板依次左、右拼接,围成工作区域。
3.根据权利要求1所述的3D打印方法,其特征在于,步骤S1中,每个打印单元的厚度为2-3mm。
4.根据权利要求1所述的3D打印方法,其特征在于,步骤S5中,固化完成后,将工作区域内非建筑物实体位置的基料吸出,获得目标建筑物。
5.根据权利要求1所述的3D打印方法,其特征在于,按质量份计,所述基料包括砂60-80份、水泥20-40份、胶粉0.4-0.6份。
6.根据权利要求5所述的3D打印方法,其特征在于,所述砂由粗砂和中砂组成,粗砂的粒径为1mm以上,中砂的粒径为0.5-1mm。
7.根据权利要求5所述的3D打印方法,其特征在于,所述水泥的标号为425以上。
8.根据权利要求5所述的3D打印方法,其特征在于,所述胶粉包括苯乙烯-丁烷共聚物,胶粉的粒径为0.6-1mm。
9.根据权利要求1所述的3D打印方法,其特征在于,所述水胶由水、固化剂和胶粉按1.6-2.4:0.8-1.2:0.8-1.2的质量比混合而成。
10.一种建筑物,其特征在于,由如权利要求1-9任一项所述的打印方法构建而成。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109594777A (zh) * 2019-01-17 2019-04-09 中国建筑第八工程局有限公司 砌块式建筑3d打印方法及设备
CN112922346A (zh) * 2021-01-28 2021-06-08 南京工程学院 一种带钢筋加固结构的3d打印房屋建造系统、方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105401724A (zh) * 2015-10-13 2016-03-16 南京师范大学 实现建筑打印的悬挑部分的打印成型方法
CN105625720A (zh) * 2016-01-05 2016-06-01 江苏敦超电子科技有限公司 多材料建筑三维打印成型方法
CN106003363A (zh) * 2016-05-20 2016-10-12 西安工业大学 一种生物陶瓷坯体的3d打印方法
CN106242398A (zh) * 2016-07-29 2016-12-21 蒋旭峰 一种可用于3d建筑打印的新型高强高韧防水砂浆材料及其制备方法
CN106827171A (zh) * 2017-01-20 2017-06-13 中国建筑材料科学研究总院 一种3d打印机及其打印方法
CN107599119A (zh) * 2017-11-02 2018-01-19 郑光才 一种玻璃纤维增强水泥构件数控增材成型设备

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105401724A (zh) * 2015-10-13 2016-03-16 南京师范大学 实现建筑打印的悬挑部分的打印成型方法
CN105625720A (zh) * 2016-01-05 2016-06-01 江苏敦超电子科技有限公司 多材料建筑三维打印成型方法
CN106003363A (zh) * 2016-05-20 2016-10-12 西安工业大学 一种生物陶瓷坯体的3d打印方法
CN106242398A (zh) * 2016-07-29 2016-12-21 蒋旭峰 一种可用于3d建筑打印的新型高强高韧防水砂浆材料及其制备方法
CN106827171A (zh) * 2017-01-20 2017-06-13 中国建筑材料科学研究总院 一种3d打印机及其打印方法
CN107599119A (zh) * 2017-11-02 2018-01-19 郑光才 一种玻璃纤维增强水泥构件数控增材成型设备

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109594777A (zh) * 2019-01-17 2019-04-09 中国建筑第八工程局有限公司 砌块式建筑3d打印方法及设备
CN109594777B (zh) * 2019-01-17 2020-11-03 中国建筑第八工程局有限公司 砌块式建筑3d打印方法及设备
CN112922346A (zh) * 2021-01-28 2021-06-08 南京工程学院 一种带钢筋加固结构的3d打印房屋建造系统、方法

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