CN110331887B - 一种多功能一体化3d打印建筑围护墙 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种多功能一体化3D打印建筑围护墙，涉及3D打印领域。建筑围护墙包括：多层壳体、树脂灌装物、聚氨酯发泡灌装物、自洁涂层、色彩质感涂层、耐候功能涂层、防火涂层、纤维织物及树脂增强层及安装节点。通过上述结构，本申请不但能够降低制造时间，而且将结构、装饰、装配式、节能、防水、气密多种功能集一身。进而使得采用多功能一体化3D打印建筑围护墙制成的建筑外围护系统能作为建筑结构件，实现装配式安装、超低能耗建筑、无缝拼接、抗污、耐久、抗冲击、抗震等优异特性。
Description
技术领域
本申请涉及3D打印，特别是涉及一种多功能一体化3D打印建筑围护墙。
背景技术
3D打印技术(英文全称：3Dprinting)，是快速成形技术的一种。它以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体。过去3D打印技术常在模具制造、工业设计等领域被用于制造模型。现正逐渐用于一些结构的直接制造。特别是一些高价值应用，比如髋关节或牙齿，或一些飞机零部件，已经有使用这种技术打印而成的零部件。
但是，在利用3D打印技术打印大型的建筑构件时，往往耗时很长，由此失去了快速成形的意义。此外，某些建筑应用场合还需要满足耐候性、抗污性等多种功能。因此，亟需研制出一种能够降低结构制造时间且满足耐候性、抗污性能的多功能一体化3D打印建筑围护墙。
发明内容
本申请的目的在于克服上述问题或者至少部分地解决或缓减解决上述问题。
本申请提供了一种多功能一体化3D打印建筑围护墙，包括：
多层壳体，由外至内呈水平叠加状连接为一体，每层壳体均采用3D打印制成，每层壳体具有底面及沿底面垂直延伸的壳壁以形成对应的空腔，每层壳体中相对的壳壁之间打印有对应的连接件，对应的连接件与相对的壳壁连接在一起，以支撑对应的壳体，相邻的壳体之间具有共用的壳壁；
第一灌装物，灌装在首层壳体及末层壳体对应的空腔内，并与对应的壳体相融为一体；
第二灌装物，灌装在中间层壳体对应的空腔内，并与对应的壳体相融为一体；
自洁涂层、色彩质感涂层及耐候功能涂层，垂直叠加地覆盖在所述首层壳体的外表面处；
防火涂层及纤维织物及树脂增强层，垂直叠加地覆盖在所述末层壳体的外表面处；
安装节点，设置在所述防火涂层的外表面处。
可选地，所述的多功能一体化3D打印建筑围护墙(100)，包括第一至第三层壳体(101、102、103)，所述第一灌装物为树脂灌装物，灌装在第一层壳体(101)及第二层壳体(102)对应的空腔(13)内，并与对应的壳体(10)相融为一体，所述第二灌装物为聚氨酯发泡灌装物，灌装在第三层壳体(103)对应的空腔(13)内，并与对应的壳体(10)相融为一体，自洁涂层(20)、色彩质感涂层(30)及耐候功能涂层(40)垂直叠加地覆盖在所述第一层壳体(101)的外表面处，防火涂层(50)及纤维织物及树脂增强层(60)垂直叠加地覆盖在所述第三层壳体(103)的外表面处。
可选地，所述首层壳体及所述末层壳体中对应的连接件为板式连接件，每一板式连接件用于将对应的空腔分隔为多个独立的腔室，所述第一灌装物灌装于每一腔室内。
可选地，所述每一板式连接件在对应的壳体底面的投影为直线形，均匀的将对应的空腔分为多个独立的腔室，每一腔室为矩形腔室。
可选地，所述每一板式连接件在对应的壳体底面的投影为折线形，均匀的将对应的空腔分为多个独立的腔室，每一腔室为三角形腔室。
可选地，所述中间层壳体对应的连接件为柱式连接件，数量为多个，呈规则排列，用于使对应的空腔形成一个内部连通的腔室，所述第二灌装物灌装于所述腔室内。
可选地，每一柱式连接件的横截面为圆柱、椭圆柱或正多边形柱。
本申请的多功能一体化3D打印建筑围护墙，利用3D打印技术打印每一层带有连接件的壳体，然后再对应的壳体的空腔内灌装对应的灌装物，并使对应的壳体与对应的灌装物融为一体。在整个打印过程中，仅需要打印带有连接件的壳体，相比现有3D打印产品的整体打印，大大缩短了打印时间，有效降低了产品的制造时间。第一灌装物可用于提高本申请的强度，第二灌装物可用于减轻本申请的重量，使得本申请具有轻质量、高强度的特点。自洁涂层满足自清洁，色彩质感涂层满足美观需求，耐候功能涂层提高本申请耐候功能。防火涂层满足本申请的耐火需求。纤维织物及树脂增强层用于增强本申请的强度。
因此，本申请不但具有轻质高强的特点，而且将结构、装饰、装配式、节能、防水、气密多种功能集一身，可见本申请是一种的新型绿色建筑维护结构。
根据下文结合附图对本申请的具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本申请的上述以及其他目的、优点和特征。
附图说明
后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本申请的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：
图1是根据本申请一个实施例的多功能一体化3D打印建筑围护墙的示意性立体图；
图2是图1所示多功能一体化3D打印建筑围护墙中第二层壳体的示意性透视图；
图3是根据本申请另一个实施例的多功能一体化3D打印建筑围护墙未进行灌装及涂层复合时的示意性立体图；
图4是根据本申请另一个实施例的多功能一体化3D打印建筑围护墙未进行灌装及涂层复合时的示意性立体图。
图中各符号表示含义如下：
100多功能一体化3D打印建筑围护墙，
10壳体，101第一层壳体，102第二层壳体，103第三层壳体，104第四层壳体，105第五层壳体，
11底面，12壳壁，13空腔，131腔室，14连接件，141板式连接件，142柱式连接件，
20自洁涂层，
30色彩质感涂层，
40耐候功能涂层，
50防火涂层，
60纤维织物及树脂增强层，
70安装节点。
具体实施方式
图1是根据本申请一个实施例的多功能一体化3D打印建筑围护墙的示意性立体图。图2是图1所示多功能一体化3D打印建筑围护墙中第二层壳体的示意性透视图。图3是根据本申请另一个实施例的多功能一体化3D打印建筑围护墙未进行灌装及涂层复合时的示意性立体图。图4是根据本申请另一个实施例的多功能一体化3D打印建筑围护墙未进行灌装及涂层复合时的示意性立体图。
如图1所示，还可参见图2-图4，本实施例，提供了一种多功能一体化3D打印建筑围护墙，包括：多层壳体10、第一灌装物(图中未标出)、第二灌装物(图中未标出)、自洁涂层20、色彩质感涂层30、耐候功能涂层40、防火涂层50、纤维织物及树脂增强层60及安装节点70。多层壳体10由外至内呈水平叠加状连接为一体。其中，每层壳体10均采用3D打印制成，每层壳体10具有底面11及沿底面11垂直延伸的壳壁12以形成对应的空腔13。每层壳体10中相对的壳壁12之间打印有对应的连接件14，对应的连接件14与相对的壳壁12连接在一起，以支撑对应的壳体10，相邻的壳体10之间具有共用的壳壁12。第一灌装物灌装在首层壳体及末层壳体对应的空腔13内，并与对应的壳体10相融为一体。第二灌装物灌装在中间层壳体对应的空腔13内，并与对应的壳体10相融为一体。自洁涂层20、色彩质感涂层30及耐候功能涂层40，垂直叠加地覆盖在所述首层壳体的外表面处。防火涂层50及纤维织物及树脂增强层60，垂直叠加地覆盖在所述末层壳体的外表面处。安装节点70设置在所述防火涂层50的外表面处。
如图1所示，本申请的多功能一体化3D打印建筑围护墙100，利用3D打印技术打印每一层带有连接件14的壳体10，然后再对应的壳体10的空腔13内灌装对应的灌装物，并使对应的壳体10与对应的灌装物融为一体。在整个打印过程中，仅需要打印带有连接件14的壳体10，相比现有3D打印产品的整体打印，大大缩短了打印时间，有效降低了产品的制造时间。第一灌装物可用于提高本申请的强度。第二灌装物可用于减轻本申请的重量，使得本申请具有轻质量、高强度的特点。自洁涂层20满足自清洁及防水功能。色彩质感涂层30有丰富的色彩、材质质感表达力，满足装饰功能达到美观效果。耐候功能涂层40提高本申请耐候功能。防火涂层50满足本申请的耐火需求。纤维织物及树脂增强层60用于增强本申请的强度。安装节点70便于装配。
因此，本申请不但具有有效降低了产品的制造时间的特点，且具有轻质、高强的特点，并能够将结构、装饰、装配式、节能、防水、气密多种功能集一身，可见本申请是一种的新型绿色建筑维护结构。
此外，本申请通过对壳体层的设计可以满足任意曲面造型的功能性需求，具有卓越的可塑性极大简化围护体系构造，降低了设计难度，投资成本和施工难度。
故而采用多功能一体化3D打印建筑围护墙100制成的建筑外围护系统能作为建筑结构件，实现装配式安装、超低能耗建筑、无缝拼接、抗污、耐久、抗冲击、抗震等优异特性。
此外，多功能一体化3D打印建筑围护墙100能够根据不同层的壳体10灵活设计产品结构，实现复杂结构设计。
需要说明的是：多层壳体10的数量可以二层、三层、四层、五层等等数量。第一灌装物和第二灌装物可以是相同材料，还可以是不同材料。第一灌装物和第二灌装物为不同材料时，能够实现不同灌装材料的分层复合。第一灌装物和第二灌装物均可选自树脂基材料、水泥基材料、石膏基材料或发泡基材料。
各灌装材料特点如下：
树脂基材料：力学性能优异、抗压强度一般、挠度较高、密度1.5-1.8吨/m3、可以做到B1级阻燃不能实现A级不燃。
水泥基材料：力学性能一般、抗压强度优异、密度2.7吨/m3、本身是无机材料可以实现A级不燃。
石膏基材料：力学性能给较差、抗压强度差、密度0.9吨/m3、本身是无机材料可以实现A级不燃。
发泡基材料：力学性功能差、在一定厚度情况下可以提高构件刚性、密度0.04-0.1吨/m3、有良好的保温特性、可以做到B1级阻燃不能实现A级不燃。
其中，通过向不同层的壳体10中灌装不同材料，即实现不同材料的自由组合，能够实现不同力学性能的结构的设计。
参见图1，在一个实施例中，多功能一体化3D打印建筑围护墙100包括两层壳体10，其中，所述第一壳体101灌装水泥基材料，所述第二层壳体102灌装发泡基材料，以实现高强度及保温能力。当然，在其他实施例中，所述第一壳体101可灌装树脂基材料，所述第二层壳体102可灌装发泡基材料，以实现高抗挠性能及良好的保温性能。所述第一壳体101还可灌装树脂基材料，所述第二层壳体102灌装石膏基材料，以实现高抗挠性能及阻燃性能。所述第一壳体101还可灌装水泥基材料，所述第二层壳体102灌装树脂基材料，以实现高抗压性能及阻燃性能。
如图1所示，在一个实施例中，多功能一体化3D打印建筑围护墙100包括三层壳体10，所述第一壳体101灌装水泥基材料，所述第二层壳体102灌装发泡基材料，所述第三层壳体103灌装树脂基材料，以实现高强度、抗折、保温及阻燃性能。
如图4所示，在一个实施例中，多功能一体化3D打印建筑围护墙100包括五层壳体10，第一层壳体101灌装树脂基材料，所述第二层壳体102灌装发泡基材料，所述第三层壳体103灌装树脂基材料，所述第四层壳体104灌装发泡基材料，所述第五层壳体105灌装水泥基材料，以实现高强度、抗弯、抗折、保温及抗剪切能力。
当然，如图4所示，在其他实施例中，所述第一壳体101灌装水泥基材料，所述第二层壳体102灌装石膏基材料，所述第三层壳体103灌装发泡基材料，所述第四层壳体104灌装石膏基材料，所述第五层壳体105灌装水泥基材料，以实现高强度、抗弯、抗折、保温及阻燃能力。
更具体地，自洁涂层20可以是市面上常见的自洁涂料涂覆而成，例如，型号为CS-100的自洁涂料。
色彩质感涂层30可以是市面上常见的彩色油漆涂覆而成，例如，立邦漆等。
耐候功能涂层40可以包括抗紫外线照射涂层、耐盐碱湿热涂层及耐干湿交替涂层。抗紫外线照射涂层采用具有紫外线吸收剂的涂层，紫外线吸收剂可以包括商品名为商品名为水杨酸苯酯、紫外线吸收剂UV-P、紫外线吸收剂UV-O、紫外线吸收剂UV-9、紫外线吸收剂UV-531、紫外线吸收剂UVP-327、紫外线吸收剂RMB、光稳定剂AM-101、光稳定剂GW-540、光稳定剂744、光稳定剂HPT等等。耐盐碱湿热涂层可以是现有技术中的LKP耐盐碱型防水材料、耐盐碱型聚合物改性沥青防水卷材等。耐干湿交替涂层可以是现有技术中的无溶剂环氧沥青防腐漆。
防火涂层50可以是市面上常见的防火涂料涂覆而成。
纤维织物及树脂增强层60可以是市面上常见的纤维织物增强树脂基复合材料制成。
如图1所示，还可参见图2-图3，本实施例，一种多功能一体化3D打印建筑围护墙100，一般可以包括：第一层壳体101、第二层壳体102、第三层壳体103、树脂灌装物(图中未标出)、聚氨酯发泡灌装物(图中未标出)、自洁涂层20、色彩质感涂层30、耐候功能涂层40、防火涂层50、纤维织物及树脂增强层60及安装节点70。第一层壳体101、第二层壳体102及第三层壳体103，呈水平叠加状连接为一体。每层壳体10均采用3D打印制成。第一灌装物为树脂灌装物(图中未标出)。第二灌装物为聚氨酯发泡灌装物(图中未标出)。树脂灌装物灌装在第一层壳体101及第二层壳体102对应的空腔13内，并与对应的壳体10相融为一体。聚氨酯发泡灌装物灌装在第三层壳体103对应的空腔13内，并与对应的壳体10相融为一体。自洁涂层20、色彩质感涂层30及耐候功能涂层40垂直叠加地覆盖在所述第一层壳体101的外表面处。防火涂层50及纤维织物及树脂增强层60垂直叠加地覆盖在所述第三层壳体103的外表面处。安装节点70设置在所述防火涂层50的外表面处。
具体实施时，如图1和图3所示，所述第一层壳体101及所述第三层壳体103中对应的连接件14为板式连接件141。每一板式连接件141用于将对应的空腔13分隔为多个独立的腔室131。所述灌装物灌装于每一腔室131内。在其他实施例中，不同腔室131内可灌装不同材料的灌装物，也可灌装相同材料的灌装物。
具体实施时，如图1所示，可选地，所述每一板式连接件141在对应的壳体10底面11的投影为直线形，均匀的将对应的空腔13分为多个独立的腔室131，每一腔室131为矩形腔室。在其他实施例中，不同腔室131内可灌装不同材料的灌装物，也可灌装相同材料的灌装物。
更具体地，如图3所示，本实施例中，所述每一板式连接件141在对应的壳体10底面11的投影为折线形，均匀的将对应的空腔13分为多个独立的腔室131，每一腔室131为三角形腔室。在其他实施例中，不同腔室131内可灌装不同材料的灌装物，也可灌装相同材料的灌装物。
具体实施时，如图2所示，所述第二层壳体102对应的连接件14为柱式连接件142，数量为多个，呈规则排列，用于使对应的空腔13形成一个内部连通的腔室，所述灌装物灌装于所述腔室内。更具体地，不同腔室内可灌装不同材料的灌装物，也可灌装相同材料的灌装物。每一柱式连接件142的横截面可以为圆柱、椭圆柱或正多边形柱。
需要说明的是，在多功能一体化3D打印建筑围护墙100中，多层壳体10中的连接件14可以全部相同，也可以每层壳体10的连接件14不同，还可以某几层的壳体10的连接件14相同。具体根据结构设计而定。连接件14的形式也不局限于板式连接件141或柱式连接件142，它可以是其他结构形式的连接件14，例如，连接件14可以是钢筋配筋结构。
需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本申请所属领域技术人员所理解的通常意义。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
以上所述，仅为本申请较佳的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
Claims (4)
1.一种多功能一体化3D打印建筑围护墙，其特征在于，包括：
多层壳体(10)，由外至内呈水平叠加状连接为一体，每层壳体(10)均采用3D打印制成，每层壳体(10)具有底面(11)及沿底面(11)垂直延伸的壳壁(12)以形成对应的空腔(13)，每层壳体(10)中相对的壳壁(12)之间打印有对应的连接件(14)，对应的连接件(14)与相对的壳壁(12)连接在一起，以支撑对应的壳体(10)，相邻的壳体(10)之间具有共用的壳壁(12)；
第一灌装物，灌装在首层壳体及末层壳体对应的空腔(13)内，并与对应的壳体(10)相融为一体；
第二灌装物，灌装在中间层壳体对应的空腔(13)内，并与对应的壳体(10)相融为一体；
自洁涂层(20)、色彩质感涂层(30)及耐候功能涂层(40)，垂直叠加地覆盖在所述首层壳体的外表面处；
防火涂层(50)及纤维织物及树脂增强层(60)，垂直叠加地覆盖在所述末层壳体的外表面处；
安装节点(70)，设置在所述防火涂层(50)的外表面处；
所述首层壳体及所述末层壳体中对应的连接件(14)为板式连接件(141)，每一板式连接件(141)用于将对应的空腔(13)分隔为多个独立的腔室(131)，所述第一灌装物灌装于每一腔室(131)内；
所述中间层壳体对应的连接件(14)为柱式连接件(142)，数量为多个，呈规则排列，用于使对应的空腔(13)形成一个内部连通的腔室(131)，所述第二灌装物灌装于所述腔室(131)内；
包括第一至第三层壳体(101、102、103)，所述第一灌装物为树脂灌装物，灌装在第一层壳体(101)及第二层壳体(102)对应的空腔(13)内，并与对应的壳体(10)相融为一体，所述第二灌装物为聚氨酯发泡灌装物，灌装在第三层壳体(103)对应的空腔(13)内，并与对应的壳体(10)相融为一体，自洁涂层(20)、色彩质感涂层(30)及耐候功能涂层(40)垂直叠加地覆盖在所述第一层壳体(101)的外表面处，防火涂层(50)及纤维织物及树脂增强层(60)垂直叠加地覆盖在所述第三层壳体(103)的外表面处。
2.根据权利要求1所述的多功能一体化3D打印建筑围护墙，其特征在于，所述每一板式连接件(141)在对应的壳体(10)底面(11)的投影为直线形，均匀的将对应的空腔(13)分为多个独立的腔室(131)，每一腔室(131)为矩形腔室。
3.根据权利要求1所述的多功能一体化3D打印建筑围护墙，其特征在于，所述每一板式连接件(141)在对应的壳体(10)底面(11)的投影为折线形，均匀的将对应的空腔(13)分为多个独立的腔室(131)，每一腔室(131)为三角形腔室。
4.根据权利要求1所述的多功能一体化3D打印建筑围护墙，其特征在于，每一柱式连接件(142)的横截面为圆柱、椭圆柱或正多边形柱。
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