CN110228121A - 一种3d打印构件螺栓连接的打印工艺 - Google Patents

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李进
刘培善
沈明园
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Nanjing Wing Wing Construction Technology Co Ltd
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B28—WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
    • B28B—SHAPING CLAY OR OTHER CERAMIC COMPOSITIONS; SHAPING SLAG; SHAPING MIXTURES CONTAINING CEMENTITIOUS MATERIAL, e.g. PLASTER
    • B28B1/00—Producing shaped prefabricated articles from the material
    • B28B1/001—Rapid manufacturing of 3D objects by additive depositing, agglomerating or laminating of material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y10/00—Processes of additive manufacturing

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  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
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Abstract

本发明公开了一种3D打印构件螺栓连接的打印工艺，涉及3D打印技术领域，包括以下步骤：a、采用3D数据建模得到多个构件的数据模型，将多个构件的数据模型中预留的螺栓孔相匹配，得到匹配位置关系；b、对所述数据模型进行切片处理，切片的厚度为40‑50μm，并规划扫描路径；c、控制打印喷头开始沿数据模型的扫描路径进行运动，同时控制挤料机为打印喷头提供打印原料，并调整挤料机的供料速度；d、逐层打印叠加，构件打印完成后，根据构件构造利用螺栓嵌入到对应的螺栓孔内进行锁紧，得到成品。本方案一方面可以降低对打印技术的要求，另一方面可以提高构件的整体抗压强度和牢固度。

Description

一种3D打印构件螺栓连接的打印工艺
技术领域
本发明涉及3D打印技术领域，特别是涉及一种3D打印构件螺栓连接的打印工艺。
背景技术
现有的建筑房屋主要有墙砖结构、轻钢龙骨石膏板结构和钢筋混凝土结构两大类，两种结构建筑房屋的墙体具有施工工艺复杂，所需辅助材料种类繁多，建筑工期长，工程垃圾多，且自重大等缺点。
随着社会经济的快速发展，人们对生活水平及生活环境的要求不断提高，尤其是对居住及办公的建筑房屋的要求越来越高。近年来，3D打印技术作为一项创新性技术得到了广泛的应用，该技术在成型原理上采用层层叠加的方式，加工工艺不受实体原形复杂程度影响。
目前3D打印技术一般将构件整体打印出来，这对打印技术的要求较高，且打印出来的构件虽然整体性提高了，但是其牢固度和抗压强度不够稳定。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是目前3D打印技术一般将构件整体打印出来，这对打印技术的要求较高，且打印出来的构件虽然整体性提高了，但是其牢固度和抗压强度不够稳定。
为了解决以上技术问题，本发明提供一种3D打印构件螺栓连接的打印工艺，包括以下步骤：
a、采用3D数据建模得到多个构件的数据模型，将多个构件的数据模型中预留的螺栓孔相匹配，得到匹配位置关系；
b、对所述数据模型进行切片处理，切片的厚度为40-50μm，并规划扫描路径；
c、控制打印喷头开始沿数据模型的扫描路径进行运动，同时控制挤料机为打印喷头提供打印原料，并调整挤料机的供料速度；
d、逐层打印叠加，构件打印完成后，根据构件构造利用螺栓嵌入到对应的螺栓孔内进行锁紧，得到成品。
本发明进一步限定的技术方案是：所述挤料机的供料速度为打印喷头的行走速度与喷嘴出口面积的乘积。
进一步的，所述打印原料包括短切碳纤维、玻璃纤维纱线、硅酸盐水泥、砂子、未致密化的硅灰和聚羧酸减水剂。
前所述的一种3D打印构件螺栓连接的打印工艺，所述短切碳纤维、玻璃纤维纱线、硅酸盐水泥、砂子、未致密化的硅灰和聚羧酸减水剂的比例为3:2:14:4:3:6。
前所述的一种3D打印构件螺栓连接的打印工艺，所述打印原料的制备方法包括以下步骤：首先将硅酸盐水泥、粗砂和细沙制造成砂浆，然后对短切纤维进行表面处理；将处理后的短纤维与砂浆进行混合，制成短纤维砂浆，并用磁力搅拌仪、超声波清洗机、真空干燥箱分别进行搅拌、震荡即可。
前所述的一种3D打印构件螺栓连接的打印工艺，所述短切碳纤维的长度为6-8mm。
前所述的一种3D打印构件螺栓连接的打印工艺，所述短切纤维的制备方法包括以下步骤：首先采用等距切纸法制备长度一致的短切纤维，长度为所需短切碳纤维长度的3倍，然后再次采用等距切纸法将制备好的短切纤维三等分为所需长度的短切纤维。
本发明的有益效果是：
本发明中，首先采用3D数据建模出构件的子构件模型，并在子构件的模型上预留出连接位置，即相应的螺栓孔，当单个构件打印完成后，再利用螺栓将单个构件对应固定起来，这样不但降低了对打印技术的要求，且不用将整个大构件打印出来，利用单个构件组装，可以提高整体的抗压强度，此外，本发明的打印原料中添加了短切纤维，短切纤维是一种含碳量在95%以上，具有高比模量、耐高温、高比强度、抗化学腐蚀、高热导、低电阻、低热膨胀等物理和化学性能的新型材料，而且在有机溶剂、酸、碱中不溶胀，此外短切纤维还具有纤维的柔软性和可编制性等优点，密度不足钢的四分之一，但抗拉强度是钢的7-9倍，杨氏模量分别是玻璃纤维或凯芙拉纤维的2-3倍多，可以确保打印出来的构件抗拉强度和抗压强度较高。
具体实施方式
实施例：一种3D打印构件螺栓连接的打印工艺，包括以下步骤：
a、采用3D数据建模得到多个构件的数据模型，将多个构件的数据模型中预留的螺栓孔相匹配，得到匹配位置关系；
b、对所述数据模型进行切片处理，切片的厚度为40-50μm，并规划扫描路径；
c、控制打印喷头开始沿数据模型的扫描路径进行运动，同时控制挤料机为打印喷头提供打印原料，并调整挤料机的供料速度；
d、逐层打印叠加，构件打印完成后，根据构件构造利用螺栓嵌入到对应的螺栓孔内进行锁紧，得到成品。
其中，挤料机的供料速度为打印喷头的行走速度与喷嘴出口面积的乘积。
打印原料包括短切碳纤维、玻璃纤维纱线、硅酸盐水泥、砂子、未致密化的硅灰和聚羧酸减水剂，短切碳纤维、玻璃纤维纱线、硅酸盐水泥、砂子、未致密化的硅灰和聚羧酸减水剂的比例为3:2:14:4:3:6，短切碳纤维的长度为6-8mm，本实施例中，打印原料及其重量份数如下：短切碳纤维3kg、玻璃纤维纱线2kg、硅酸盐水泥14kg、砂子4kg、未致密化的硅灰3kg和聚羧酸减水剂6kg。
打印原料的制备方法包括以下步骤：首先将硅酸盐水泥、粗砂和细沙制造成砂浆，然后对短切纤维进行表面处理；将处理后的短纤维与砂浆进行混合，制成短纤维砂浆，并用磁力搅拌仪、超声波清洗机、真空干燥箱分别进行搅拌、震荡即可。
短切纤维的制备方法包括以下步骤：首先采用等距切纸法制备长度一致的短切纤维，长度为所需短切碳纤维长度的3倍，然后再次采用等距切纸法将制备好的短切纤维三等分为所需长度的短切纤维。
除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

Claims (7)

1.一种3D打印构件螺栓连接的打印工艺，其特征在于：包括以下步骤：
a、采用3D数据建模得到多个构件的数据模型，将多个构件的数据模型中预留的螺栓孔相匹配，得到匹配位置关系；
b、对所述数据模型进行切片处理，切片的厚度为40-50μm，并规划扫描路径；
c、控制打印喷头开始沿数据模型的扫描路径进行运动，同时控制挤料机为打印喷头提供打印原料，并调整挤料机的供料速度；
d、逐层打印叠加，构件打印完成后，根据构件构造利用螺栓嵌入到对应的螺栓孔内进行锁紧，得到成品。
2.根据权利要求1所述的一种3D打印构件螺栓连接的打印工艺，其特征在于：所述挤料机的供料速度为打印喷头的行走速度与喷嘴出口面积的乘积。
3.根据权利要求1所述的一种3D打印构件螺栓连接的打印工艺，其特征在于：所述打印原料包括短切碳纤维、玻璃纤维纱线、硅酸盐水泥、砂子、未致密化的硅灰和聚羧酸减水剂。
4.根据权利要求1所述的一种3D打印构件螺栓连接的打印工艺，其特征在于：所述短切碳纤维、玻璃纤维纱线、硅酸盐水泥、砂子、未致密化的硅灰和聚羧酸减水剂的比例为3:2:14:4:3:6。
5.根据权利要求1所述的一种3D打印构件螺栓连接的打印工艺，其特征在于：所述打印原料的制备方法包括以下步骤：首先将硅酸盐水泥、粗砂和细沙制造成砂浆，然后对短切纤维进行表面处理；将处理后的短纤维与砂浆进行混合，制成短纤维砂浆，并用磁力搅拌仪、超声波清洗机、真空干燥箱分别进行搅拌、震荡即可。
6.根据权利要求1所述的一种3D打印构件螺栓连接的打印工艺，其特征在于：所述短切碳纤维的长度为6-8mm。
7.根据权利要求1所述的一种3D打印构件螺栓连接的打印工艺，其特征在于：所述短切纤维的制备方法包括以下步骤：首先采用等距切纸法制备长度一致的短切纤维，长度为所需短切碳纤维长度的3倍，然后再次采用等距切纸法将制备好的短切纤维三等分为所需长度的短切纤维。
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