CN111968474A - 一种3d打印相似模拟实验操作方法 - Google Patents

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杨科
付强
王于
魏祯
赵新元
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Abstract

本发明涉及一种3D打印相似模拟实验操作方法，包括设备调试、指令生成、相似打印、实验监测四个步骤；对固定基座、固定挡板、拆卸挡板进行清理，利用终端处理器控制位移电机及提升电机移动，在储料柜中放置不同颜色试剂，控制注料喷头依次喷出；在终端处理器上生成模拟3D图层，并对夯实力限定；利用固定螺栓及固定螺母安装拆卸挡板，输料管依据配比将物料及水运至混料盒中，旋转拌杆开始搅拌，位移电机控制注料喷头移动并进行打印工作，单层打印完成后，进行单层夯实，夯实完成后，开始下一层打印，循环多次，直至完成设计高度；在终端处理器中可监测打印过程中的夯实力，并且可外接应变仪等监测设备，处理各种监测信号。

Description

一种3D打印相似模拟实验操作方法
技术领域：
本发明涉及矿山相似模拟实验领域，具体涉及一种3D打印相似模拟实验操作方法。
背景技术：
随着矿产资源的不断开采，地表环境破坏急剧恶化，开采安全事故频繁发生，如何高效科学的开采地下矿产资源一直是我国面临的重大问题，为此各科研单位及企业高校常用数值模拟、物理模拟等手段进行相关研究。其中物理相似模拟实验可以较好的模拟矿产赋存及开采破坏情况，可以实现不同地质条件下尤其是复杂地质构造下矿产采动情况的模拟，但达到精确高效构建所需尺寸及地质条件的物理相似模型需要对现有人工填装实验方式进行改进。
因此本发明提出一种3D打印相似模拟实验操作方法，借助电机实现喷头的移动，通过两侧滚筒实现夯实工作，取代传统人工填制的繁琐，避免了人工混料的离散型，且通过机器的移动可以实现各种角度及褶皱的铺设，大大丰富了相似模拟的可操作性。
发明内容：
本发明针对现有相似模拟实验方法充填缓慢，精确度不可控等问题，提出一种3D打印相似模拟实验操作方法。
本发明通过以下技术方案实现：一种3D打印相似模拟实验操作方法，其特征在于，具体包括设备调试、指令生成、相似打印、实验监测四个步骤：
步骤一，设备调试，对固定基座、固定挡板、拆卸挡板进行清理，利用终端处理器控制位移电机及提升电机移动至行程末端再归位至初始端，在储料柜中放置不同颜色试剂，控制注料喷头依次喷出，测试管路连通情况；
步骤二，指令生成，在终端处理器上绘制相似模拟实验铺设角度、高度、层数、材料配比及水灰比等信息，生成模拟3D图层，并对夯实力进行限定，在预埋层编写暂停代码；
步骤三，相似打印，将最底部前后面拆卸挡板利用固定螺栓及固定螺母进行安装，发送指令，提升电机提升至设计高度，输料管依据配比将物料及水运至混料盒中，旋转拌杆开始搅拌，注料喷头进行打印工作，位移电机控制X轴方向移动，单层打印完成后，注料喷头停止，提升电机下移至夯实滚筒与物料接触，位移电机移动进行夯实，单层夯实完成后，提升电机再次升高开始下一层打印，循环多次，直至完成设计高度；
步骤四，实验监测，在终端处理器中可监测打印过程中的夯实力，并且可外接应变仪等监测设备，处理各种监测信号，在实验过程中记录数据。
进一步，夯实力通过压力盒进行标定。
进一步，步骤三中，打印至拆卸挡板高度后加装下一层拆卸挡板。
进一步，步骤三中，打印至预埋层，停止打印，人工预埋应变片或其他监测设备后再次开始打印。
进一步，储料柜可叠加多个进行使用。
进一步，夯实滚筒通过提升电机限定高度，通过位移电机进行滚动夯实，可与注料喷头同步运行，也可独立运行。
附图说明
图1是实现本发明一种3D打印相似模拟实验操作方法示意图。
图中：1为信号线组；2为终端处理器；3为固定旋杆；4为移动旋齿；5为输料管；6为固定挡板；7为滑动槽轨；8为固定螺孔；9为拆卸挡板；10为固定螺栓；11为固定螺母；12为固定基座；13为位移电机；14为旋转拌杆；15为混料盒；16为注料喷头；17为夯实滚筒；18为提升电机；19为储料柜。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细的描述。
如图1所示，本发明通过以下技术方案实现：一种3D打印相似模拟实验操作方法，其特征在于，具体包括设备调试、指令生成、相似打印、实验监测四个步骤：
步骤一，设备调试，对固定基座12、固定挡板6、拆卸挡板9进行清理，利用终端处理器2控制位移电机13及提升电机18移动至行程末端再归位至初始端，在储料柜19中放置不同颜色试剂，控制注料喷头16依次喷出，测试管路连通情况；
步骤二，指令生成，在终端处理器2上绘制相似模拟实验铺设角度、高度、层数、材料配比及水灰比等信息，生成模拟3D图层，并对夯实力进行限定，在预埋层编写暂停代码；
步骤三，相似打印，将最底部前后面拆卸挡板9利用固定螺栓10及固定螺母11进行安装，发送指令，提升电机18提升至设计高度，输料管5依据配比将物料及水运至混料盒15中，旋转拌杆14开始搅拌，注料喷头16进行打印工作，位移电机13控制X轴方向移动，单层打印完成后，注料喷头16停止，提升电机18下移至夯实滚筒17与物料接触，位移电机13移动进行夯实，单层夯实完成后，提升电机18再次升高开始下一层打印，循环多次，直至完成设计高度；
步骤四，实验监测，在终端处理器2中可监测打印过程中的夯实力，并且可外接应变仪等监测设备，处理各种监测信号，在实验过程中记录数据。
进一步，夯实力通过压力盒进行标定。
进一步，步骤三中，打印至拆卸挡板9高度后加装下一层拆卸挡板9。
进一步，步骤三中，打印至预埋层，停止打印，人工预埋应变片或其他监测设备后再次开始打印。
进一步，储料柜19可叠加多个进行使用。
进一步，夯实滚筒17通过提升电机18限定高度，通过位移电机13进行滚动夯实，可与注料喷头16同步运行，也可独立运行。
当然，上述说明仅仅为本发明的较佳实施例，本发明并不限于上述的实施例，应当说明的是，任何熟悉本领域的技术人员在本说明书的教导下，所做出的所有等同替换、明显变形形式，均落在本说明书的实质范围之内，理应受到本发明的保护。

Claims (6)

1.一种3D打印相似模拟实验操作方法，其特征在于，具体包括设备调试、指令生成、相似打印、实验监测四个步骤：
步骤一，设备调试，对固定基座、固定挡板、拆卸挡板进行清理，利用终端处理器控制位移电机及提升电机移动至行程末端再归位至初始端，在储料柜中放置不同颜色试剂，控制注料喷头依次喷出，测试管路连通情况；
步骤二，指令生成，在终端处理器上绘制相似模拟实验铺设角度、高度、层数、材料配比及水灰比等信息，生成模拟3D图层，并对夯实力进行限定，在预埋层编写暂停代码；
步骤三，相似打印，将最底部前后面拆卸挡板利用固定螺栓及固定螺母进行安装，发送指令，提升电机提升至设计高度，输料管依据配比将物料及水运至混料盒中，旋转拌杆开始搅拌，注料喷头进行打印工作，位移电机控制X轴方向移动，单层打印完成后，注料喷头停止，提升电机下移至夯实滚筒与物料接触，位移电机移动进行夯实，单层夯实完成后，提升电机再次升高开始下一层打印，循环多次，直至完成设计高度；
步骤四，实验监测，在终端处理器中可监测打印过程中的夯实力，并且可外接应变仪等监测设备，处理各种监测信号，在实验过程中记录数据。
2.根据权利要求1所述一种3D打印相似模拟实验操作方法，其特征在于，所述夯实力通过压力盒进行标定。
3.根据权利要求1所述一种3D打印相似模拟实验操作方法，其特征在于，所述步骤三中，打印至拆卸挡板高度后加装下一层拆卸挡板。
4.根据权利要求1所述一种3D打印相似模拟实验操作方法，其特征在于，所述步骤三中，打印至预埋层，停止打印，人工预埋应变片或其他监测设备后再次开始打印。
5.根据权利要求1所述一种3D打印相似模拟实验操作方法，其特征在于，所述储料柜可叠加多个进行使用。
6.根据权利要求1所述一种3D打印相似模拟实验操作方法，其特征在于，所述夯实滚筒通过提升电机限定高度，通过位移电机进行滚动夯实，可与注料喷头同步运行，也可独立运行。
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