CN109138403A - 一种3d打印组合模板及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种3D打印组合模板及其施工方法，属于建筑施工技术领域，用于解决现有模板体系难以兼顾混凝土外观美感和保证施工质量，且工业化程度低的问题。该组合模板包括若干模板单元，它包括内衬层、粘结剂层和外钢模板体系，外钢模板体系包括外钢模板、横向龙骨、竖向龙骨，内衬层通过粘结剂层固定于外钢模板内侧，内衬层和外钢模板的四边设有齿槽，模板单元之间通过齿槽相互咬合，并通过外钢模板体系中的连接板螺栓固定。该施工方法，首先根据设计制作外钢模板；其次在外钢模板外侧设置龙骨形成外钢模板体系；然后根据设计制作内衬层；接着将内衬层通过粘结剂层固定于外钢模板内侧；最后根据施工现场进行钢筋绑扎、根据编号组装模板单元。

Description

一种3D打印组合模板及其施工方法

技术领域

本发明属于建筑施工技术领域，具体涉及一种3D打印组合模板及其施工方法。

背景技术

常用的混凝土模板为木梁(含铝梁)胶合板模板、50mm厚的木板、全钢装饰模板、铸铝装饰模板以及木胶合板装饰模板。木梁(含铝梁)胶合板以木梁、铝梁或钢木肋作竖肋，胶合板采用螺钉连接；50mm厚的木板模板以刨光50mm厚的木板为面板，型钢为骨架，螺钉从背面连接；全钢装饰模板在全钢大模板的面板上焊接或螺栓连接装饰图案或线条；全钢铸铝模板在全钢的模板面板上，螺栓固定铸铝图案；钢(木)框胶合板装饰模板在钢(木)框胶合板模板面板上钉木、铝或塑料装饰图案或线条。现代人们对时尚的情感诉求越来越苛刻，建筑设计师们也为此不断创造着潮流来满足这种人群的需求，对混凝土表面更为精细化的设计无疑是一种很好地选择。上述常用模板体系中很难实现混凝土外表面丰富新颖的肌理效果，难以实现层次丰富、凹凸变幻、充满活力的建筑风格，且其加工精度低，工业化程度低。

因此，如何提供一种可以实现混凝土外表面丰富新颖的肌理效果，且应用简便，具有强度、刚度、稳定性、变形小等优点的模板结构及其施工方法，已成为建筑施工界需要进一步解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可以实现混凝土外表面丰富新颖的肌理效果，且应用简便，具有强度、刚度、稳定性、变形小等优点的3D打印组合模板衬板及其施工方法。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

一种3D打印组合模板，它包括若干模板单元，每个模板单元包括内衬层、粘结剂层以及外钢模板体系，所述内衬层通过所述粘结剂层固定于所述外钢模板体系内侧，外钢模板体系包括外钢模板以及设置于其外侧的若干横向龙骨和竖向龙骨，所述内衬层以及所述外钢模板的四边均设有齿槽，上下或者左右相邻的模板单元之间通过齿槽相互咬合，并通过外钢模板体系中的连接板螺栓固定。

与现有技术相比，本发明有益的技术效果在于：

(1)本发明的3D打印组合模板，将传统钢模板与新兴3D打印技术相结合并进行了深化设计，该组合模板包括若干模板单元，每个模板单元包括内衬层、粘结剂层以及外钢模板体系，外钢模板体系包括外钢模板和用于加固的横向龙骨、竖向龙骨，内衬层通过粘结剂层固定于外钢模板内侧，内衬层以及外钢模板的四边均设有齿槽，上下或者左右相邻的模板单元之间通过齿槽相互咬合，并通过外钢模板体系中的连接板螺栓固定，ABS工程塑料可以塑造成复杂纹理和任意造型效果，满足清水混凝土的外观要求。该组合模板在满足模板强度、刚度以及稳定性的同时，工业化的加工制作方法也提高了施工效率以及施工精度。此外，上下左右相邻模板单元之间内衬层之间通过齿槽咬合连接并通过螺栓固定连接，不但便于模板的运输，同时也能提高周转效率。

(2)本发明的3D打印组合模板的施工方法，3D打印技术精细化加工形成内衬层，采用粘结剂与外钢模板完美结合，在保证清水混凝土外观美感及精细程度的同时，保证了施工质量，设计构造简单合理，装拆方便，利于施工。

(3)本发明的3D打印组合模板的施工方法，可针对混凝土构件不同精度外观要求部位分别施工，根据设计要求灵活分区，保证外观要求的同时降低成本。

进一步地，所述外钢模板体系包括外钢模板、若干横向龙骨和竖向龙骨，所述横向龙骨和竖向龙骨垂直交叉等间距设置于所述外钢模板外表面。也就是说，外钢模板外侧设置有加固龙骨。

进一步地，所述竖向龙骨两端分别设置横向连接板，所述横向连接板上开设螺栓孔，上下相邻的模板单元之间通过横向连接板上的螺栓连接。

进一步地，所述横向龙骨两端分别设置竖向连接板，竖向连接板上开设螺栓孔，左右相邻的模板单元之间通过所述竖向连接板上的螺栓连接。

进一步地，为了制作成本合理，质量过硬的内衬层，所述内衬层采用ABS工程塑料制作而成。

进一步地，所述粘结剂层采用环氧胶、酚醛-缩醛胶、快固丙烯酸酯胶、α-氰基丙烯酸酯胶或聚氨基胶中的一种。

本发明还提供了前述3D打印组合模板的施工方法，该施工方法包括如下步骤：

步骤一、对异形复杂纹理清水混凝土实体结构进行数字化处理，形成结构的空间数字坐标；

步骤二、将所述步骤一中的空间数字坐标输入数控机床，切割加工外钢模板，并在外钢模板四边设置齿槽；

步骤三、根据所述步骤一中的空间数字坐标，分别排布横向龙骨和竖向龙骨，在数控机床内将其加工成所需形状，并在需要的位置进行开孔处理；

步骤四、将外钢模板与加工完成的横向及竖向龙骨组合，成为组合模板的外钢模板体系；

步骤五、采用3D打印机，打印组合模板的内衬层；

步骤六、将所述步骤五中的内衬层通过粘结剂层固定于外钢模板内侧，成为不同的组合模板单元，并根据区域位置进行编号；

步骤七、在施工现场对复杂纹理清水混凝土结构进行钢筋绑扎，做好模板施工准备；

步骤八、将组合模板单元运至施工现场，根据编号按顺序组装，初步固定成为整体组合模板体系。

进一步地，还包括步骤九，采用三维扫描仪对整体组合模板体系进行空间扫描，校准其位置准确性，并根据扫描结果进行模板单元的位置调整，控制钢筋保护层厚度，进行最终固定。

进一步地，所述步骤五包括：

第一步，对异形复杂纹理清水混凝土实体结构进行数字化处理，形成结构的空间数字坐标；

第二步，根据异形复杂纹理混凝土结构特点，确定混凝土施工完成后的脱模方法；

第三步，根据脱模方法确定内衬层模板的分块及组合方法；

第四步，根据空间数字坐标，建立精确的内衬层三维模型；

第五步，将CAD三维模型切片，设计打印路径，并将切片后的文件储存成STL文件；

第六步，启动3D打印机，通过数据线把STL文件传送给3D打印机，同时装入ABS工程塑料作为3D打印材料；

第七步，调试3D打印机，设定打印参数，完成内衬层3D打印成型，从而制得内衬层。

附图说明

本发明所述的一种3D打印组合模板及其施工方法由以下的实施例及附图给出。

图1是本发明一实施例中3D打印组合模板中外钢模板的示意图；

图2是本发明一实施例中3D打印组合模板的外钢模板的平面图；

图3是本发明一实施例中3D打印组合模板的结构示意图；

图4是本发明一实施例中3D打印组合模板的平面图；

图5是本发明一实施例中3D打印组合模板的拼接示意图。

图中：

1-内衬层；2-粘结剂层；3-外钢模板；4-横向龙骨；5-竖向龙骨；6-横向

连接板；7-齿槽；8-螺栓孔；9-螺栓。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明提出的3D打印组合模板及其施工方法作进一步详细说明。根据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。为叙述方便，下文中所述的“上”、“下”与附图的上、下的方向一致，但这不能成为本发明技术方案的限制。

实施例一

下面结合图1至图5详细说明本发明的3D打印组合模板的结构组成。

一种3D打印组合模板，它包括若干模板单元(未图示)，每个模板单元包括内衬层1、粘结剂层2以及外钢模板体系(未图示)，内衬层1通过粘结剂层2固定于外钢模板体系内侧，外钢模板体系包括外钢模板3以及设置于其外侧的若干横向龙骨4和竖向龙骨5，内衬层1以及外钢模板3的四边均设有齿槽7，上下或者左右相邻的模板单元之间通过齿槽7相互咬合，并通过外钢模板体系中的连接板螺栓固定。。

具体来说，本发明的3D打印组合模板，将传统钢模板与新兴3D打印技术相结合并进行了深化设计，该组合模板包括若干模板单元，每个模板单元包括内衬层1、粘结剂层2以及外钢模板体系，外钢模板体系包括外钢模板3和用于加固的横向龙骨4、竖向龙骨5，内衬层1通过粘结剂层2固定于外钢模板3内侧，ABS工程塑料可以塑造成复杂纹理和任意造型效果，满足清水混凝土的外观要求。该组合模板在满足模板强度、刚度以及稳定性的同时，工业化的加工制作方法也提高了施工效率以及施工精度。此外，上下左右相邻模板单元之间通过螺栓固定连接，不但便于模板的运输，同时也能提高周转效率。而且，内衬层1的齿槽7一方面作为凸凹的造型纹理保证了成型混凝土结构的纹理视觉效果，另一方面上下左右的模板单元对接时，内衬层1的齿槽相互咬合连接，然后通过外侧的外模板体系的龙骨上的连接板螺栓连接，从而能够保证连接质量。此外，3D打印技术精细化加工形成内衬层1，采用粘结剂与外钢模板完美结合，在保证清水混凝土外观美感及精细程度的同时，保证了施工质量，设计构造简单合理，装拆方便，利于施工。可针对混凝土构件不同精度外观要求部位分别施工，根据设计要求灵活分区，保证外观要求的同时降低成本。

本实施例中，更优选地，外钢模板体系包括外钢模板3、横向龙骨4和竖向龙骨5，外钢模板3的外表面垂直交叉等间距设置若干横向龙骨4与竖向龙骨5。也就是说，外钢模板3外侧设置有加固龙骨。

本实施例中，更优选地，竖向龙骨5两端分别设置横向连接板6，横向连接板6上开设螺栓孔8，上下相邻的模板单元之间通过横向连接板6上的螺栓9连接。

本实施例中，更优选地，竖向龙骨5两端分别设置竖向连接板(未图示)，竖向连接板上开设螺栓孔，左右相邻的模板单元之间通过竖向连接板上的螺栓连接。以柱模板为例，通常两个弧形的模板单元通过设置于竖向龙骨5端部的竖向连接板上的螺栓固定连接，从而形成一个模板整体，若干模板整体通过横向连接板6上下连接形成中空柱模板。

本实施例中，更优选地，为了制作成本合理，质量过硬的内衬层1，内衬层1采用ABS工程塑料制作而成。。

本实施例中，更优选地，为了保证内衬层1与外钢模板3之间形成固定连接，需要在二者之间涂刷粘结剂，从而使得在保证清水混凝土外观美感的同时，保证了施工质量，粘结剂层2采用环氧胶、酚醛-缩醛胶、快固丙烯酸酯胶、α-氰基丙烯酸酯胶或聚氨基胶中的一种。

实施例二

请继续参考图1至图5，本发明还提供了前述3D打印组合模板的施工方法，该施工方法包括如下步骤：

步骤一、对异形复杂纹理清水混凝土实体结构进行数字化处理，形成结构的空间数字坐标；

步骤二、将所述步骤一中的空间数字坐标输入数控机床，切割加工外钢模板3，并在外钢模板3四边设置齿槽7；

步骤三、根据所述步骤一中的空间数字坐标，分别排布横向龙骨4和竖向龙骨5，在数控机床内将其加工成所需形状，并在需要的位置进行开孔处理；

步骤四、将外钢模板3与加工完成的横向龙骨4及竖向龙骨5组合，成为组合模板的外钢模板体系；

步骤五、采用3D打印机，打印组合模板的内衬层1；

步骤六、将步骤五中的内衬层1通过粘结剂层2固定于外钢模板3内侧，成为不同的组合模板单元，并根据区域位置进行编号；

步骤七、在施工现场对复杂纹理清水混凝土结构进行钢筋绑扎，做好模板施工准备；

步骤八、将组合模板单元运至施工现场，根据编号按顺序组装，初步固定成为整体组合模板体系。

本实施例中，更优选地，还包括步骤九，采用三维扫描仪对整体组合模板体系进行空间扫描，校准其位置准确性，并根据扫描结果进行模板单元的位置调整，控制钢筋保护层厚度，进行最终固定。

本实施例中，更优选地，步骤五包括：

第一步，对异形复杂纹理清水混凝土实体结构进行数字化处理，形成结构的空间数字坐标；

第二步，根据异形复杂纹理混凝土结构特点，确定混凝土施工完成后的脱模方法；

第三步，根据脱模方法确定内衬层1模板的分块及组合方法；

第四步，根据空间数字坐标，建立精确的内衬层1三维模型；

第五步，将CAD三维模型切片，设计打印路径(填充密度，角度以及外壳等)，并将切片后的文件储存成STL文件；

第六步，启动3D打印机，通过数据线把STL文件传送给3D打印机，同时装入ABS工程塑料作为3D打印材料；

第七步，调试3D打印机，设定打印参数，完成内衬层3D打印成型，从而制得内衬层1。

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 (9)

1.一种3D打印组合模板，其特征在于，它包括若干模板单元，每个模板单元包括内衬层、粘结剂层以及外钢模板体系，所述内衬层通过所述粘结剂层固定于所述外钢模板体系内侧，所述外钢模板体系包括外钢模板以及设置于其外侧的若干横向龙骨和竖向龙骨，所述内衬层以及所述外钢模板的四边均设有齿槽，上下或者左右相邻的模板单元之间通过齿槽相互咬合，并通过外钢模板体系中的连接板螺栓固定。

2.如权利要求1所述的3D打印组合模板，其特征在于，所述横向龙骨和竖向龙骨垂直交叉等间距设置于所述外钢模板外表面。

3.如权利要求2所述的复杂纹理空间结构清水混凝土组合模板，其特征在于，所述竖向龙骨两端分别设置横向连接板，所述横向连接板上开设螺栓孔，上下相邻的模板单元之间通过横向连接板上的螺栓连接。

4.如权利要求2所述的复杂纹理空间结构清水混凝土组合模板，其特征在于，所述横向龙骨两端分别设置竖向连接板，竖向连接板上开设螺栓孔，左右相邻的模板单元之间通过所述竖向连接板上的螺栓连接。

5.如权利要求1所述的3D打印组合模板，其特征在于，所述内衬层采用ABS工程塑料制作而成。

6.如权利要求1所述的3D打印组合模板，其特征在于，所述粘结剂层采用环氧胶、酚醛-缩醛胶、快固丙烯酸酯胶、α-氰基丙烯酸酯胶或聚氨基胶中的一种。

7.一种如权利要求1至6任一项所述的3D打印组合模板的施工方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一、对异形复杂纹理清水混凝土实体结构进行数字化处理，形成结构的空间数字坐标；

步骤二、将所述步骤一中的空间数字坐标输入数控机床，切割加工外钢模板，并在外钢模板四边设置齿槽；

步骤三、根据所述步骤一中的空间数字坐标，分别排布横向龙骨和竖向龙骨，在数控机床内将其加工成所需形状，并在需要的位置进行开孔处理；

步骤四、将外钢模板与加工完成的横向及竖向龙骨组合，成为组合模板的外钢模板体系；

步骤五、采用3D打印机，打印组合模板的内衬层；

步骤六、将所述步骤五中的内衬层通过粘结剂层固定于外钢模板内侧，成为不同的组合模板单元，并根据区域位置进行编号；

步骤七、在施工现场对复杂纹理清水混凝土结构进行钢筋绑扎，做好模板施工准备；

步骤八、将组合模板单元运至施工现场，根据编号按顺序组装，初步固定成为整体组合模板体系。

8.如权利要求7所述的施工方法，其特征在于，还包括步骤九，采用三维扫描仪对整体组合模板体系进行空间扫描，校准其位置准确性，并根据扫描结果进行模板单元的位置调整，控制钢筋保护层厚度，进行最终固定。

9.如权利要求7所述的施工方法，其特征在于，所述步骤五包括：

第一步，对异形复杂纹理清水混凝土实体结构进行数字化处理，形成结构的空间数字坐标；

第二步，根据异形复杂纹理混凝土结构特点，确定混凝土施工完成后的脱模方法；

第三步，根据脱模方法确定内衬层模板的分块及组合方法；

第四步，根据空间数字坐标，建立精确的内衬层三维模型；

第五步，将CAD三维模型切片，设计打印路径，并将切片后的文件储存成STL文件；

第六步，启动3D打印机，通过数据线把STL文件传送给3D打印机，同时装入ABS工程塑料作为3D打印材料；

第七步，调试3D打印机，设定打印参数，完成内衬层3D打印成型，从而制得内衬层。