CN111366496A - 建筑3d打印材料的流变性能测试方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种建筑3D打印材料的流变性能测试方法，包括：提供一水平的基准面，将打印头置于基准面上方的设定标高处；开启3D打印机并同时开始记录图像，以记录打印头向下挤出材料至材料受重力而断裂并掉落于基准面的图像，关闭3D打印机并停止记录图像；分析记录的图像，以得出材料断裂时的长度L，将长度L与参照范围进行比较，从而判断材料的流变性能是否达标。本发明有效地解决了材料流变性能测试速度慢的问题，减少了测试成本，能够快速判断出材料是否能够打印出合格的构件，有助于提升施工效率，降低施工成本。
Description
技术领域
本发明涉及建筑3D打印领域，特指一种建筑3D打印材料的流变性能测试方法。
背景技术
建筑3D打印材料是典型的宾汉流体，在打印头螺杆旋转产生的应力下，会想粘性流体一样流动，从打印头挤出后处于低应力状态，但又需要具有一定刚度，才能保证打印的建筑构件不坍塌，为了保证打印的建筑构件不坍塌，目前通常采用的方法是利用流变仪测出材料的具体数值，从而判断该材料是否能够打印出合格的构件，然而流变仪测试的时间较长且成本较高，难以快速判断材料的流变性能。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种建筑3D打印材料的流变性能测试方法，解决了材料流变性能测试速度慢的问题，减少了测试成本，能够快速判断出材料是否能够打印出合格的构件，有助于提升施工效率，降低施工成本。
实现上述目的的技术方案是：
本发明提供了一种建筑3D打印材料的流变性能测试方法，用于测试3D打印机的打印头挤出材料的流变性能，该测试方法包括如下步骤：
S11.提供一水平的基准面，将打印头置于基准面上方的设定标高处；
S12.开启3D打印机并同时开始记录图像，以记录打印头向下挤出材料至材料受重力而断裂并掉落于基准面的图像，关闭3D打印机并停止记录图像；
S13.分析记录的图像，以得出材料断裂时的长度L，将长度L与参照范围进行比较，从而判断材料的流变性能是否达标。
本发明采用建筑3D打印材料的流变性能测试方法，通过打印头向基准面挤出材料，材料受重力的影响，当材料受到由重力产生的剪切应力大于材料的屈服应力时会产生颈缩的现象并断裂而向下掉落至基准面上，在材料开始基础直至掉落到基准面的过程中，记录材料掉落的图像，分析该图像，并得出材料断裂时的长度L，将长度L与参照范围进行比对，若长度L在参照范围内，则符合流变性要求，若长度L小于参照范围的下限值，则流变性能较强，建筑构件有坍塌的风险，若长度L大于参照范围的上限值，则流变性能较弱，容易堵塞打印头，有效地解决了材料流变性能测试速度慢的问题，减少了测试成本，能够快速判断出材料是否能够打印出合格的构件，有助于提升施工效率，降低施工成本。
本发明建筑3D打印材料的流变性能测试方法的进一步改进在于，挤出材料前，还包括：
将打印头的出料口与基准面相贴，进而利用3D打印机控制打印头上升至设定标高处，以使得打印头的出料口正对基准面。
本发明建筑3D打印材料的流变性能测试方法的进一步改进在于，设定标高为基准面上方30cm处。
本发明建筑3D打印材料的流变性能测试方法的进一步改进在于，还包括：
开启3D打印机，使得打印头向下挤出材料直至材料断裂，开始记录图像，以对打印头继续向下挤出的材料进行图像记录。
本发明建筑3D打印材料的流变性能测试方法的进一步改进在于，还包括：
于基准面上靠近打印头的位置竖直地支设刻度尺，并在与刻度尺相对的位置架设录像设备，分析记录的图像时，利用刻度尺以测得长度L。
本发明建筑3D打印材料的流变性能测试方法的进一步改进在于，还包括：
利用三角架将录像设备固定于基准面，调整录像设备的角度使得录像设备能拍摄到材料完整的掉落过程以及刻度尺。
本发明建筑3D打印材料的流变性能测试方法的进一步改进在于，该录像设备为相机或摄影机。
本发明建筑3D打印材料的流变性能测试方法的进一步改进在于，测量长度L前，还包括：
将打印头的出料口与刻度尺的零刻度对齐。
本发明建筑3D打印材料的流变性能测试方法的进一步改进在于，挤出材料时，还包括：
设置打印头的出料速度，使得材料以设定速度向下挤出。
附图说明
图1为本发明建筑3D打印材料的流变性能测试方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。
参阅图1，本发明提供了一种建筑3D打印材料的流变性能测试方法，通过打印头向基准面挤出材料，材料受重力的影响，当材料受到由重力产生的剪切应力大于材料的屈服应力时会产生颈缩的现象并断裂而向下掉落至基准面上，在材料开始基础直至掉落到基准面的过程中，记录材料掉落的图像，分析该图像，并得出材料断裂时的长度L，将长度L与参照范围进行比对，若长度L在参照范围内，则符合流变性要求，若长度L小于参照范围的下限值，则流变性能较强，建筑构件有坍塌的风险，若长度L大于参照范围的上限值，则流变性能较弱，容易堵塞打印头，有效地解决了材料流变性能测试速度慢的问题，减少了测试成本，能够快速判断出材料是否能够打印出合格的构件，有助于提升施工效率，降低施工成本。下面结合附图对本发明建筑3D打印材料的流变性能测试方法进行说明。
参阅图1，图1为本发明建筑3D打印材料的流变性能测试方法的流程图。下面结合图1，对本发明建筑3D打印材料的流变性能测试方法进行说明。
如图1所示，本发明建筑3D打印材料的流变性能测试方法，该测试方法包括如下步骤：
执行步骤S11.提供一水平的基准面，将打印头置于基准面上方的设定标高处；接着执行步骤S12
执行步骤S12.开启3D打印机并同时开始记录图像，以记录打印头向下挤出材料至材料受重力而断裂并掉落于基准面的图像，进而关闭3D打印机并停止记录图像；接着执行步骤S13
执行步骤S13.分析记录的图像，以得出材料断裂时的长度L，将长度L与参照范围进行比较，从而判断材料的流变性能是否达标。
其中，可以通过利用符合标准流变性能的材料向下挤出直至断裂下落，进而测试其断裂时的长度L以得出具有合理误差的参照范围，符合标准流变性能的材料制备时可利用流变仪判断其流变性，即只需在确定参照范围时使用一次流变仪，后续测试材料的流变性能时不用再使用流变仪，直接对比测得的长度L与参照范围即可，方便快捷，且成本低。
作为本发明的一较佳实施方式，挤出材料前，还包括：
将打印头的出料口与基准面相贴，进而利用3D打印机控制打印头上升至设定标高处，以使得打印头的出料口正对基准面，避免出现出料口相对于基准面歪斜的情况，使得结果更加精确。
较佳地，设定标高为基准面上方30cm处。
进一步的，还包括：
开启3D打印机，使得打印头向下挤出材料直至材料断裂，开始记录图像，以对打印头继续向下挤出的材料进行图像记录。
进一步的，还包括：
于基准面上靠近打印头的位置竖直地支设刻度尺，并在与刻度尺相对的位置架设录像设备，分析记录的图像时，利用图像中的刻度尺以测得材料断裂时的长度L。
具体的，还包括：
利用三角架将录像设备固定于基准面，调整录像设备的角度使得录像设备能拍摄到材料完整的掉落过程以及刻度尺，即确保材料和刻度尺均在录像设备的拍摄范围中。
较佳地，该录像设备可以是相机，记录图像时对材料进行连续拍摄，该录像设备可以是录像机，对材料进行录像。
具体的，测量长度L前，还包括：
将打印头的出料口与刻度尺的零刻度对齐，以方便读取长度L。
较佳地，挤出材料时，还包括：
设置打印头的出料速度，使得材料以设定速度向下挤出，避免挤出速度对结果的影响。
本发明的具体实施方式如下：
将材料倒入打印头的料斗中，提供一水平的基准面，将打印头的出料口与基准面相贴，进而通过控制3D打印机将打印头向上伸至离基准面30cm的位置，此时打印头的出料口正对基准面；
于基准面靠近打印头的位置竖直地支设刻度尺，并在与刻度尺相对的位置架设相机或录像机，使得挤下的材料和刻度尺均在相机或录像机的拍摄范围内，本实施例以相机为例；
启动打印头中的螺旋杆，使得螺旋杆反向旋转以搅拌均匀材料，向下挤出一段材料，该段材料断裂掉落后开启相机以对打印头挤出的材料进行连续拍摄；
材料向下挤出并受重力掉落至基准面，关闭3D打印机和相机，防止打印头继续向下挤出材料；
找出照片中材料断裂并开始掉落的照片，根据照片中的刻度尺得出挤出的材料断裂时的长度L；
将长度L与参照范围进行比较，若长度L在参照范围内，则符合流变性要求，若长度L小于参照范围的下限值，则流变性能较强，建筑构件有坍塌的风险，需要减少材料减水剂用量予以调整，若长度L大于参照范围的上限值，则流变性能较弱，容易堵塞打印头，应增大材料减水剂用量予以调整；
每次在打印建筑构件前，只需向下挤出材料，使得材料掉落至基准面，在通过简单的测量和比对即可判断出材料是否符合流变性标准，不在需要在打印前使用流变仪进行测量，这种方式不仅方便快捷成本低，而且还能准确判断出材料是否符合流变性标准，保证了构件质量。
以上结合附图实施例对本发明进行了详细说明，本领域中普通技术人员可根据上述说明对本发明做出种种变化例。因而，实施例中的某些细节不应构成对本发明的限定，本发明将以所附权利要求书界定的范围作为本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种建筑3D打印材料的流变性能测试方法，其特征在于，用于测试3D打印机的打印头挤出材料的流变性能，所述测试方法包括如下步骤：
S11.提供一水平的基准面，将所述打印头置于所述基准面上方的设定标高处；
S12.开启所述3D打印机并同时开始记录图像，以记录所述打印头向下挤出所述材料至所述材料受重力而断裂并掉落于所述基准面的图像，进而关闭所述3D打印机并停止记录图像；
S13.分析记录的所述图像，以得出所述材料断裂时的长度L，将所述长度L与参照范围进行比较，从而判断所述材料的流变性能是否达标。
2.如权利要求1所述的建筑3D打印材料的流变性能测试方法，其特征在于，挤出所述材料前，还包括：
将所述打印头的出料口与所述基准面相贴，进而利用所述3D打印机控制所述打印头上升至设定标高处，以使得所述打印头的出料口正对所述基准面。
3.如权利要求2所述的建筑3D打印材料的流变性能测试方法，其特征在于，所述设定标高为所述基准面上方30cm处。
4.如权利要求1所述的建筑3D打印材料的流变性能测试方法，其特征在于，还包括：
开启所述3D打印机，使得所述打印头向下挤出所述材料直至所述材料断裂，开始记录图像，以对所述打印头继续向下挤出的所述材料进行图像记录。
5.如权利要求1所述的建筑3D打印材料的流变性能测试方法，其特征在于，还包括：
于所述基准面上靠近打印头的位置竖直地支设刻度尺，并在与所述刻度尺相对的位置架设录像设备，分析记录的所述图像时，利用所述图像中的刻度尺以测得所述材料断裂时的长度L。
6.如权利要求5所述的建筑3D打印材料的流变性能测试方法，其特征在于，还包括：
利用三角架将录像设备固定于所述基准面，调整所述录像设备的角度使得所述录像设备能拍摄到所述材料完整的掉落过程以及所述刻度尺。
7.如权利要求5所述的建筑3D打印材料的流变性能测试方法，其特征在于，所述录像设备为相机或摄影机。
8.如权利要求5所述的建筑3D打印材料的流变性能测试方法，其特征在于，测量所述长度L前，还包括：
将所述打印头的出料口与所述刻度尺的零刻度对齐。
9.如权利要求1所述的建筑3D打印材料的流变性能测试方法，其特征在于，挤出所述材料时，还包括：
设置所述打印头的出料速度，使得所述材料以设定速度向下挤出。
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