CN113056354B - 增材打印的水泥质结构及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
制造诸如用于支承风力涡轮的结构的水泥质结构的方法包括：经由增材打印设备增材打印包括水泥质材料的一个或多个轮廓，以便以逐层方式形成水泥质结构，使得多个轮廓的第一部分包括与多个轮廓的第二部分的第二多个轮廓联接特征接合的第一多个轮廓联接特征。
Description
技术领域
本公开总体上涉及增材打印的水泥质结构(诸如增材打印的混凝土风力涡轮塔架)以及打印这样的水泥质结构的方法。
背景技术
诸如混凝土风力涡轮塔架的水泥质结构可使用自动沉积或3D打印技术进行增材打印，其中具有多个自由度的一个或多个喷嘴根据参考模型等在计算机控制下沉积连续的水泥质材料层。风力涡轮塔架可能对于使用增材打印技术的制造而言特别感兴趣。风力被认为是目前可用的最清洁、对环境最友好的能源之一，并且在这方面，风力涡轮已得到越来越多的关注。风力涡轮的尺寸和功率输出的增加需要越来越大、越来越高的塔架来保持这样的风力涡轮。混凝土和其它水泥质材料已表明是钢管塔架节段的经济备选物或补充物，并且增材打印在现场打印塔架中提供了优点，以便避免与将预制塔架节段递送到构建现场相关联的运输成本和物流挑战。这些优点类似地适用于几乎任何水泥质结构，特别是将在远程位置处制造的水泥质结构，这通常是针对风力涡轮塔架以及诸如用于功率线路、电信或微波中继设备等的塔架或桥塔的其它结构的情况。
为了使用增材打印来制造塔架、桥塔或其它结构，大体上一个或多个喷嘴以逐层的方式挤出水泥质材料。通常，水泥质材料可被配制成以便表现出相对短的固化时间，使得在后续层被彼此上下地增材打印时，前面一层或多层将具有足够的刚度来支承接下来的后续一层或多层。
典型地，诸如混凝土的水泥质材料通过称为水合的化学反应固化，由此，水与硅酸钙反应并且其它水合产物形成晶体，该晶体赋予固化的水泥质材料其硬度。在增材打印的情况下，前面层的固化程度影响层间结晶。水合产物可形成晶体，这些晶体跨过层间边界生长，并且因此通过层间结晶将层结合到彼此。然而，随着层固化，用于这样的层间结晶的水泥质材料的可用性降低。此外，在水合期间晶体的形成可物理地阻断用于这样的层间结晶的通路。
因此，需要改进的增材打印的水泥质结构，诸如改进的增材打印的混凝土风力涡轮塔架，以及打印这样的水泥质结构的改进的方法。
发明内容
方面和优点将在以下描述中得到部分阐述，或可根据描述而为显然的，或可通过实践目前公开的主题而了解。
在一个方面，本公开包括增材打印设备。在另一个方面，本公开包括使用增材打印设备增材打印的水泥质结构。在又一个方面，本公开包括制造诸如用于支承风力涡轮的结构的水泥质结构的方法。示例性方法包括经由增材打印设备增材打印包括水泥质材料的一个或多个轮廓，以便以逐层方式形成水泥质结构，使得多个轮廓的第一部分包括与多个轮廓的第二部分的第二多个轮廓联接特征接合的第一多个轮廓联接特征。
参考以下描述和所附权利要求书，本公开的这些和其它特征、方面和优点将变得更好理解。并入本说明书中并构成本说明书的部分的附图图示实施例，并与描述一起用于解释目前公开的主题的原理。
附图说明
在参考附图的说明书中阐述本公开(包括其最佳模式)的针对本领域普通技术人员的完整且能够实现的公开，在附图中：
图1图示了安装在塔架上的风力涡轮的透视图，该塔架包括增材打印的水泥质结构；
图2A图示了示出在增材打印水泥质结构期间的示例性增材打印设备的示意图，其中水泥质结构以剖视图示出；
图2B至图2E示意性地图示了增材打印设备的示例性打印头；
图3A和图3B示意性地图示了在增材打印水泥质结构期间的示例性构建表面的俯视图；
图4A和图4B分别示意性地图示了示例性增材打印的水泥质结构的俯视图和透视图；
图5A示意性地图示了图4A和图4B的示例性增材打印的水泥质结构的放大局部俯视图；
图5B和图5C示意性地图示了图4A的示例性增材打印的水泥质结构的放大透视图；
图6A和图6B示意性地图示了图4A和图4B的示例性增材打印的水泥质结构的放大俯视图；
图6C示意性地图示了图4A和图4B的示例性增材打印的水泥质结构的放大透视图；
图7A至图7J示意性地图示了具有轮廓联接特征的轮廓的示例性横截面视图；
图8A和图8B分别示意性地图示了包括轮廓联接特征的增材打印的水泥质结构的一个或多个示例性轮廓的放大俯视图和放大透视图；
图9A至图9D示意性地图示了轮廓联接特征的多种示例性形状；
图10示意性地图示了一个或多个示例性交织轮廓的放大俯视图；
图11A和图11B示意性地图示了用于形成交织轮廓的示例性工具路径；
图12A和图12B示意性地图示了用于形成交织轮廓的另外的示例性工具路径；
图13A至图13F示意性地图示了水泥质挤出物的示例性横截面视图；
图13G和图13H示意性地图示了互锁的水泥质挤出物的示例性横截面视图；以及
图14示出了增材打印设备的示例性控制器的框图；
图15A至图15D示出了图示增材打印水泥质结构的示例性方法的流程图。
具体实施方式
现在将详细参考目前公开的主题的实施例，其一个或多个示例在附图中图示。每个示例通过解释的方式提供，并且不应当被解释为限制本公开。实际上，对于本领域技术人员而言将显而易见的是，在不脱离本公开的范围或精神的情况下，可在本公开中作出多种修改和变型。例如，作为一个实施例的部分图示或描述的特征可与另一个实施例一起使用，以产生再一个另外的实施例。因此，意图的是，本公开涵盖如落入所附权利要求书及其等同体的范围内的这样的修改和变型。
大体上，本公开涉及增材打印的水泥质结构，诸如混凝土风力涡轮塔架以及其它水泥质结构，以及增材打印这样的水泥质结构的方法。水泥质结构包括具有与彼此接合的轮廓联接特征的轮廓。与彼此接合的这样的轮廓联接特征可与彼此嵌套、配合、重叠和/或互锁或以其它方式接合。这些轮廓联接特征提供机械联接接口，该机械联接接口可对通过水泥质材料中水合产物的结晶实现的层间结合进行补充。
一个或多个相邻轮廓可使用水泥质材料以如下的方式进行增材打印：最小化相邻轮廓之间的空隙空间，同时还包括与相邻轮廓或轮廓的相邻部分嵌套、配合、重叠和/或互锁或以其它方式接合的轮廓联接特征。第一一个或多个轮廓或其部分可由水泥质材料增材打印，以便包括第一多个轮廓联接特征。水泥质材料可具有相对低的坍落度，使得打印的水泥质材料大体上保持其挤出后的形状。第二一个或多个轮廓或其部分可随后或同时由与第一一个或多个轮廓或其部分相邻的水泥质材料增材打印，使得第二一个或多个轮廓或其部分可与第一一个或多个轮廓或其部分嵌套、配合、重叠和/或互锁或以其它方式接合。形成第二一个或多个轮廓或其部分的水泥质材料可类似地具有相对低的坍落度，使得打印的水泥质材料大体上保持其挤出后的形状；然而，水泥质材料大体上还表现出足够的流动性，使得挤出的水泥质材料充分地一直流动到相邻的轮廓和/或其轮廓联接特征并抵靠相邻的轮廓和/或其轮廓联接特征流动。
以这种方式，一个或多个轮廓可使用水泥质材料增材打印，以便以逐层的方式形成水泥质结构，使得具有第一多个轮廓联接特征的一个或多个轮廓的第一部分与一个或多个轮廓的第二部分的第二多个轮廓联接特征接合。一个或多个轮廓的第一部分可在一个或多个轮廓的第二部分之前或与其同时增材打印，并且不管一个或多个轮廓被打印所用的顺序、次序或时间，水泥质材料都可具有流动性和坍落度的充分组合，使得轮廓可以以如下的方式与彼此相邻并邻接地增材打印：允许水泥质材料一直流动到一个或多个轮廓的第一部分/抵靠一个或多个轮廓的第一部分流动和/或流入第一多个轮廓联接特征/围绕第一多个轮廓联接特征流动，以便最小化相邻轮廓之间的空隙空间。在一些实施例中，一个或多个轮廓的第一部分可在增材打印一个或多个轮廓的第二部分之前部分地固化，并且一个或多个轮廓的第二部分可一直流动到一个或多个轮廓的第一部分、抵靠、进入和/或围绕一个或多个轮廓的第一部分流动，从而包围与一个或多个轮廓的第一部分和/或第一多个轮廓联接特征相邻的空间。
另外，本公开涉及具有利用粘合剂制剂粘合到彼此的轮廓的增材打印的水泥质结构。这样的粘合剂制剂可进一步补充轮廓之间的层间结合。本公开另外涉及用于增材打印这样的水泥质结构的增材打印设备，以及使用水泥质材料和任选的粘合剂来增材打印水泥质结构的方法。
作为示例，水泥质材料包括基于石灰或硅酸钙的水硬性材料，诸如波特兰水泥、粉煤灰、高炉矿渣、火山灰、石灰石粉、石膏或硅灰以及它们的组合。在一些实施例中，水泥质材料可另外或备选地包括非水硬性材料，诸如熟石灰和/或通过碳化硬化的其它材料。水泥质材料可与细骨料(例如砂)组合以形成砂浆，或与粗骨料(砂和砾石)组合以形成混凝土。水泥质材料可以以浆料的形式提供，该浆料可通过将任何一种或多种水泥质材料与水以及其它已知添加剂组合而形成，所述添加剂包括速凝剂、缓凝剂、增量剂、增重剂、分散剂、滤失控制剂、堵漏剂、强度退化防止剂、自由水/自由流体控制剂、膨胀剂、增塑剂(例如，超增塑剂，诸如聚羧酸盐超增塑剂或聚萘磺酸盐超增塑剂)等。将在水泥质材料中提供的相应材料的相对量可以以任何方式变化，以获得期望的效果。在浆料形式中，示例性水泥质材料可包括25至70重量%的水，诸如33至65重量%的水，诸如45至60重量%的水。
可使用增材打印设备的一个或多个打印工具来挤出或打印水泥质材料(例如，水泥质材料的浆料)，从而以水泥质挤出物的形式提供水泥质材料，该水泥质挤出物可固化以形成固化的水泥质材料。目前公开的风力涡轮塔架和其它结构可使用任何水泥质材料来增材打印，并且所有这样的材料都在本公开的精神和范围内。
粘合剂制剂可用于水泥质结构的轮廓之间或层之间。示例性粘合剂制剂包括水泥质材料(诸如砂浆)、聚合物材料和/或水泥质材料和聚合物材料的掺和物。包括水泥质材料的粘合剂制剂在本文中被称为“水泥质砂浆”。水泥质砂浆可包括可与细骨料组合的任何水泥质材料。使用波特兰水泥和细骨料制成的水泥质砂浆有时被称为“波特兰水泥砂浆”或“OPC”。包括水泥质材料和聚合物材料的掺和物的粘合剂制剂在本文中被称为“聚合物砂浆”。任何水泥质材料都可包括在与聚合物材料和任选的细骨料的掺和物中。包括聚合物材料的粘合剂制剂在本文中被称为“聚合物粘合剂”。
可用于粘合剂制剂中的示例性聚合物材料可包括任何热塑性或热固性聚合物材料，诸如丙烯酸树脂、聚环氧化物、乙烯基聚合物(例如，聚乙酸乙烯酯(PVA)、乙烯-乙酸乙烯酯(PVA))、苯乙烯(例如，苯乙烯丁二烯)以及它们的共聚物或三元共聚物。示例性聚合物材料的特性在ASTM C1059 / C1059M-13，Standard Specification for Latex Agentsfor Bonding Fresh To Hardened Concrete”(新拌混凝土与硬化混凝土粘结用乳胶剂的标准规范)中有所描述。
合适的丙烯酸树脂包括诸如甲基丙烯酸酯、聚(丙烯酸甲酯)、聚(甲基丙烯酸甲酯)和聚(丙烯腈)的丙烯酸酯聚合物，以及丙烯酸、甲基丙烯酸和这些酸的酯，以及前述物质中的任何一种或多种的组合。
合适的聚环氧化物包括双酚A环氧树脂、双酚F环氧树脂、脂环族环氧树脂、环氧化酚醛清漆和缩水甘油胺环氧树脂以及它们的组合。
聚环氧化物可任选地与固化剂组合，该固化剂被选择成引起均聚(例如，经由阴离子或阳离子催化剂)和/或与固化剂共聚。适合于与聚环氧化物一起使用的示例性固化剂包括胺、酸、酸酐、酚、醇和硫醇。例如，合适的胺包括脂肪族多胺、脂环族多胺、芳香族多胺、聚氨基酰胺。固化剂的量可由固化剂与聚环氧化物中环氧基团的活性氢当量的因子确定，该因子可为环氧基团的活性氢当量的0.3至5倍(按重量)，环氧基团的活性氢当量的诸如0.8至1.2倍(按重量)、诸如0.5至1.0倍(按重量)、诸如1.0至2.0倍(按重量)、诸如2.0至5.0倍(按重量)。
粘合剂制剂可通过将水泥质砂浆、聚合物砂浆和/或聚合物粘合剂与水以及其它已知的添加剂组合而形成，该添加剂包括速凝剂、缓凝剂、增量剂、增重剂、分散剂、滤失控制剂、堵漏剂、强度退化防止剂、自由水/自由流体控制剂、膨胀剂、增塑剂(例如，超增塑剂，诸如聚羧酸盐超增塑剂或聚萘磺酸盐超增塑剂)等。
将在粘合剂制剂中提供的相应材料的相对量可以以任何方式变化，以获得期望的效果。示例性水泥质砂浆可包括50至99重量%的水，诸如60至90重量%的水，诸如70至80重量%的水，诸如80至90重量%的水，诸如90至99重量%的水，余量包括一种或多种水泥质材料、细骨料和任选的一种或多种添加剂。
示例性聚合物砂浆可包括20至99重量%的水，诸如30至90重量%的水，诸如40至80重量%的水，诸如50至70重量%的水，诸如60至80重量%的水，诸如70至80重量%的水，诸如80至90重量%的水，诸如90至99重量%的水，余量包括一种或多种水泥质材料、一种或多种聚合物材料、任选的细骨料和任选的一种或多种添加剂。聚合物砂浆中包括的水泥质材料的量可为1至50重量%，诸如5至40重量%，诸如5至20重量%，诸如10至30重量%，诸如20至40重量%。聚合物砂浆中包括的聚合物材料的量可为0.1至99重量%，诸如1至99重量%，诸如5至95重量%，诸如1至10重量%，诸如10至25重量%，诸如25至50重量%，诸如40至60重量%，诸如40至80重量%，诸如50至70重量%，诸如60至80重量%，诸如80至90重量%。
示例性聚合物粘合剂可包括分散在水中的一种或多种聚合物材料。聚合物粘合剂中包括的聚合物材料的量可为0.1至99重量%，诸如1至99重量%，诸如5至95重量%，诸如1至10重量%，诸如10至25重量%，诸如25至50重量%，诸如40至60重量%，诸如40至80重量%，诸如50至70重量%，诸如60至80重量%，诸如80至90重量%。
现在参考附图，将更详细地描述本公开的多种实施例。图1示出了增材打印的水泥质结构100的一个实施例。目前公开的水泥质结构100可包括塔架、桥塔、桁架、大梁、基脚、柱、平台等。如所示出的，水泥质结构100支承安装在水泥质结构100上的风力涡轮102。目前公开的水泥质结构100不仅可用于支承风力涡轮102；而是，示例性水泥质结构还可或备选地可用于支承功率线路、电信或微波中继设备等。另外的示例性水泥质结构100可用于建筑物、桥梁、住宅以及其它结构的建造中。应当认识到，这些示例不是限制性的，而是，本公开可适用于多种设想环境中的水泥质结构，所有这些水泥质结构都在本公开的精神和范围内。此外，将认识到，本文中所描述的方法可适用于增材打印任何这样的水泥质结构100。
诸如图1中所示出的风力涡轮塔架的水泥质结构100可包括一个或多个节段，其全部或部分可使用水泥质材料增材打印。例如，水泥质结构100可包括地基或基脚104和一个或多个柱106。在一些实施例中，水泥质结构100的至少部分可包括钢节段，使得水泥质结构100包括至少一个增材打印的水泥质节段和至少一个钢节段。例如，图1中所示出的水泥质结构100可包括钢节段114，诸如涡轮安装节段，其可位于水泥质结构100的顶上，诸如一个或多个柱106的顶上。另外，增材打印的水泥质结构100可包括增强材料，诸如钢梁、钢筋等。图1中所示出的风力涡轮102代表典型的水平轴线风力涡轮102。典型地，这样的风力涡轮102包括由机舱108包围的发电机(未示出)以及联接到发电机的主转子轴的多个转子叶片110和转子毂112。图1中所示出的示例仅出于说明的目的而提供，并且将认识到，本公开不限于任何特定类型的风力涡轮102。
现在参考图2A，示出了示例性增材打印设备200。增材打印设备200可用于增材打印根据本公开的任何水泥质结构100。将认识到，增材打印设备200仅代表可用于增材打印水泥质结构100的一个实施例，并且不是限制性的。在不脱离本公开的精神和范围的情况下，设想其它增材打印设备，并且任何这样的其它增材打印设备都可用于增材打印水泥质结构100。这样的其它增材打印设备还可用于执行目前公开的增材打印水泥质结构的方法，所有这些方法都在本公开的精神和范围内。
合适的增材打印设备200包括一个或多个打印工具，其配置成在来自增材打印控制器202的自动控制下在表面上打印水泥质材料。增材打印控制器202可配置成引起增材打印设备200使一个或多个打印工具根据相应的工具路径来取向，并且在沿着相应的工具路径的至少部分移动期间挤出水泥质材料，以便打印构成水泥质结构100的一系列相继轮廓。轮廓代表三维空间，在该空间中，当打印时水泥质材料被挤出(诸如以逐层的方式)。当打印轮廓时，一个或多个打印工具根据来自打印控制器202的机器可执行指令来回移动，同时挤出水泥质材料。随着水泥质材料的相继轮廓彼此上下地增材打印，水泥质结构100开始呈现其形状。增材打印设备200可继续打印相继轮廓，直到已经完成水泥质结构100。
当打印水泥质材料的轮廓时，水泥质材料典型地将呈浆料的形式，该浆料具有足够浓稠的稠度，使得水泥质材料表现出流动性，以用于将水泥质材料泵送到一个或多个打印工具并从打印工具挤出水泥质材料的目的。然而，当打印时，从打印工具挤出的湿水泥质材料(水泥质挤出物)优选地表现出相对低的坍落度，使得打印的水泥质材料大体上保持其挤出的形状。针对湿水泥质材料的合适程度的坍落度可根据标准测试方法确定，标准测试方法诸如例如ASTM C 143，Standard Test Method for Slump of Hydraulic-CementConcrete(水硬性水泥混凝土坍落度的标准测试方法)、或对应的欧洲标准测试BS EN12350-2；ASTM C 685，Standard Specification for Concrete Made by VolumetricBatching and Continuous Mixing(通过体积配料和连续混合生产混凝土的标准规范)；和/或ASTM C 1116，Standard Specification for Fiber-Reinforced Concrete(纤维增强混凝土标准规范)(如可适用的)。
仍然参考图2A，示例性增材打印设备200包括底座204、一个或多个打印工具206以及一个或多个支承部件208。水泥质材料可经由诸如软管或柔性管的水泥质材料供应管线210泵送到增材打印设备200，该水泥质材料供应管线与诸如料斗、混合器等的供给源(未示出)流体连通。水泥质材料泵212可位于增材打印设备200内，以用于将水泥质材料泵送到一个或多个打印工具206。水泥质材料泵212还可操作以从供给源泵送水泥质材料。另外或备选地，可提供单独的泵(未示出)以将水泥质材料泵送到增材打印设备200。
增材打印设备200的示例性打印工具206包括能够通过气动装置等操作的机器人臂214，以及设置在机器人臂214的端部处的打印头216。诸如软管或柔性管的打印管线218可提供从水泥质材料泵212到打印头216的流体连通。打印头216可包括一个或多个水泥质材料喷嘴220，其构造成挤出水泥质材料，从而形成水泥质挤出物222。水泥质材料泵212可根据来自打印控制器202的机器可执行指令操作，以便将水泥质材料供给到一个或多个打印工具206，并且一个或多个打印工具206可根据来自打印控制器202的机器可执行指令操作，以便根据相应的工具路径移动。例如，打印控制器202可引起打印工具206的机器人臂214移动，以便沿着工具路径引导一个或多个打印头216和/或一个或多个水泥质材料喷嘴220。水泥质材料泵212和一个或多个打印工具206可根据来自打印控制器202的机器可执行指令协同工作，以打印构成水泥质结构100的相继轮廓。
当增材打印设备200的打印工具206挤出水泥质材料时，支承部件208构造成支承增材打印设备200的底座204。支承部件208可构造成在相继轮廓被打印时允许底座204相对于水泥质结构100移动，例如，以将正在生长的水泥质结构100保持在打印工具206的触及范围内。在一些实施例中，支承部件208可构造成允许增材打印设备200在水泥质结构100生长时攀爬水泥质结构100。例如，如图2A中所示出的，增材打印设备200可以以使得提供一个或多个壁架224来支承增材打印设备200的方式打印水泥质结构100。在一些实施例中，一个或多个壁架224可为水泥质结构100的单独打印的特征，具体地用于为增材打印设备200提供攀爬水泥质结构100的方式的目的。备选地，一个或多个壁架224可为水泥质结构100的部分，而不需要任何单独打印的壁架状特征。在任一实施例中，一个或多个壁架224可构造成使得在一个或多个打印工具206挤出水泥质材料的相继轮廓时支承部件208可沿着一个或多个壁架224移动。
在一些实施例中，支承部件208可包括通过轮轴228联接到底座204的轮子226。备选地，支承部件208可包括铰接腿228和脚226。当支承部件208包括轮子226时，在一个或多个打印工具206挤出水泥质结构100的相继轮廓时，轮子226可沿着一个或多个壁架224滚动。当支承部件208包括铰接腿228和脚226时，在一个或多个打印工具206挤出水泥质结构100的相继轮廓时，支承部件208可沿着一个或多个壁架224“行走”。如所示出的，一个或多个壁架224可为倾斜的，以便允许轮子226沿着一个或多个壁架224滚动。不管支承部件208的特定形式如何，诸如电动马达或内燃发动机的功率源230都可通过气动装置、驱动轴等的方式提供功率以用于移动支承部件208，从而允许增材打印设备200在这样的功率下攀爬水泥质结构100。备选地，增材打印设备可在外部功率下(诸如使用绞车、起重机、操作人员等)沿着一个或多个壁架移动(例如滚动)。
增材打印设备200可以以如下的速率挤出水泥质结构100的相继轮廓：该速率允许先前挤出的一个或多个轮廓具有足够的刚度以支承接下来的一个或多个后续轮廓。当使用构造成攀爬水泥质结构100的增材打印设备200时，增材打印设备200可以以如下的速率挤出水泥质结构100的相继轮廓：该速率允许先前挤出的一个或多个轮廓具有足够的刚度以支承增材打印设备200。除了提供一个或多个壁架224之外，或者作为提供一个或多个壁架224的备选方案，增材打印设备200也可位于地面或脚手架等上。在一些实施例中，增材打印设备200可连续地打印，从而以允许轮廓的先前挤出部分在重叠轮廓被施加时产生足够刚度的速率挤出连续轮廓。备选地或另外，增材打印设备200可不时地暂停，以在将额外的轮廓打印在轮廓的顶部上之前给予该轮廓额外的时间来固化。
增材打印设备200可在水泥质结构100的构建表面232上挤出一个或多个轮廓，其中支承部件208位于一个或多个壁架224上，从而将增材打印设备200支承在水泥质结构100上。构建表面232是指一个或多个轮廓正在被打印或将被打印的区域，并且可包括水泥质结构100的一个或多个区域，包括一个或多个壁架224的区域。构建表面232和/或一个或多个壁架224可在水泥质结构100的不同区域之间交替。例如，在(多个)打印工具206在一个或多个壁架224的第二部分上挤出水泥质材料时，支承部件208可定位在一个或多个壁架224的第一部分上。在支承增材打印设备200的重量之前，一个或多个壁架224的第二部分上的新挤出的水泥质材料可能需要时间来至少部分地固化。同时，(多个)打印工具206可在构建表面232上挤出水泥质材料。稍后，在一个或多个壁架224的第二部分上的新挤出的水泥质材料已经充分固化之后，支承部件208可移动到一个或多个壁架的第二部分。然后，(多个)打印工具可在一个或多个壁架224的第一部分上挤出水泥质材料，其中支承部件208已经从壁架224的第一部分移动到第二部分。同样，同时，(多个)打印工具206可在构建表面232上挤出水泥质材料，同时允许在一个或多个壁架224的第一部分上的新挤出的水泥质材料充分地固化。增材打印设备可以以这种方式继续生长水泥质结构100直至完成。
仍然参考图2A，在一些实施例中，增材打印设备200可构造成结合增材打印过程的至少部分(诸如在打印一个或多个轮廓之前、期间和/或之后)将粘合剂制剂施加到水泥质挤出物222和/或构建表面232。粘合剂制剂可构造成补充轮廓之间的层间结合。粘合剂制剂可直接施加到构建表面232，以便补充构建表面232和增材打印在其上的轮廓之间的粘合。另外或备选地，粘合剂制剂可在水泥质挤出物222从一个或多个打印头216挤出时和/或之后施加到水泥质挤出物222。
粘合剂制剂可经由诸如软管或柔性管的粘合剂供应管线234泵送到增材打印设备200，该粘合剂供应管线与诸如料斗、混合器等的粘合剂制剂供给源(未示出)流体连通。粘合剂制剂泵236可位于增材打印设备200内，以用于将粘合剂制剂泵送到一个或多个打印工具206。粘合剂制剂泵236还可操作以从粘合剂制剂供给源泵送粘合剂制剂。另外或备选地，可提供单独的泵(未示出)以将粘合剂制剂泵送到增材打印设备200。
诸如软管或柔性管的粘合剂管线238可提供从粘合剂制剂泵236到打印头216的流体连通。打印头216可包括一个或多个粘合剂制剂喷嘴240，其构造成排放(例如，喷洒、施加等)粘合剂制剂242。在一些实施例中，打印头216可排放涂覆有粘合剂的水泥质材料，从而形成涂覆有粘合剂的水泥质挤出物222。备选地或另外，一个或多个粘合剂制剂喷嘴240可构造成将粘合剂制剂242施加到构建表面232上。粘合剂制剂泵236可根据来自打印控制器202的机器可执行指令操作，以便将粘合剂制剂供给到一个或多个打印工具206，并且一个或多个打印工具206可根据来自打印控制器202的机器可执行指令操作，以便根据相应的工具路径移动。粘合剂制剂242可在沿着工具路径的全部或部分移动期间施加。粘合剂制剂泵236和一个或多个打印工具206可根据来自打印控制器202的机器可执行指令协同工作，以在打印构成水泥质结构100的相继轮廓之前、期间或之后施加粘合剂。
现在转到图2B至图2E，将更详细地描述示例性打印头216。如图2B至图2E中所示出的，打印头216可包括一个或多个水泥质材料喷嘴220和一个或多个粘合剂制剂喷嘴240。粘合剂制剂喷嘴240可构造成在一个或多个水泥质材料喷嘴220挤出水泥质材料之前、期间或之后排放粘合剂制剂242。一个或多个粘合剂制剂喷嘴240可一体地形成为打印头216的部分。备选地，一个或多个粘合剂制剂喷嘴240可作为与打印头216联接或分离的单独构件的部分来提供。
如图2B中所示出的，一个或多个粘合剂制剂喷嘴240可周向地包围水泥质材料喷嘴220。在水泥质材料从水泥质材料喷嘴220挤出时，周向包围的粘合剂制剂喷嘴240可将粘合剂制剂242喷洒在水泥质材料上，从而提供涂覆有粘合剂的水泥质挤出物222。备选地或另外，粘合剂制剂喷嘴240可将粘合剂制剂242喷洒在构建表面上(诸如在水泥质材料被施加到构建表面之前)。
如图2C中所示出的，粘合剂制剂喷嘴240可作为单独的构件提供。粘合剂制剂喷嘴240可联接到打印头216或与打印头216分离。图2C中所示出的粘合剂制剂喷嘴240可类似地将粘合剂制剂242喷洒在构建表面上(诸如在水泥质材料被施加到构建表面之前)。
如图2D中所示出的，一个或多个粘合剂制剂喷嘴240可位于水泥质材料喷嘴220的内表面处。这样的粘合剂制剂喷嘴240可构造成在水泥质材料从水泥质材料喷嘴220挤出时排放粘合剂制剂，以便在水泥质材料从水泥质材料喷嘴220挤出时为水泥质材料涂覆一层粘合剂制剂242。
如图2E中所示出的，一个或多个粘合剂制剂喷嘴240可定位在歧管244上，歧管244周向地包围水泥质材料喷嘴220。这样的粘合剂制剂喷嘴240可构造成在水泥质材料从水泥质材料喷嘴220挤出时排放粘合剂制剂，以便在水泥质材料从水泥质材料喷嘴220挤出时为水泥质材料涂覆一层粘合剂制剂242。
一种用于打印水泥质结构100的方法包括挤出一个或多个轮廓，以便构建连续的螺旋层或一系列层。轮廓可由如下的工具路径形成：该工具路径可以以任何方式来回或左右移动，但是大体上引起水泥质结构以螺旋方式生长。这种方法适用于诸如用于风力涡轮102的塔架等的中空水泥质结构100。一个或多个螺旋层可具有相对浅的斜度，使得对应于水泥质结构100的圆周或周边的距离提供对应于一个或多个层的厚度的高度的增加。另一种用于打印水泥质结构的方法包括挤出一个或多个轮廓，以便构建水平重叠层。还设想其它方法，所有这些方法都在本公开的精神和范围内。
在一些实施例中，如例如图3A和图3B中所示出的，构建表面232和一个或多个壁架可与彼此交替位置。例如，如图3A中所示出的，构建表面232包括水泥质结构100的第一区域300，并且一个或多个壁架224包括水泥质结构100的第二区域302。在一些实施例中，第一区域300可包括水泥质结构100的外周边区域，并且第二区域302可包括水泥质结构100的内周边区域。当支承部件208位于第二区域302内时，增材打印设备200可在包括第一区域300的构建表面232上打印一个或多个轮廓。当第一区域300已经充分固化时，增材打印设备200的支承部件208可例如遵循由箭头指示的路径将支承部件208从第二区域302移动到第一区域300。在一些实施例中，可提供一个或多个斜坡304来帮助支承部件208从第二区域302移动到第一区域300，并且反之亦然。斜坡304可形成打印在构建表面232上的轮廓的部分。备选地，斜坡304可为在适当位置处在水泥质结构上定位或重新定位的构件。
在支承部件208从第二区域302移动到第一区域300时，如图3B中所示出的，构建表面232和一个或多个壁架224相对于它们如图3A中所示出的位置与彼此交替位置。在支承部件208现在位于水泥质结构的第一区域300中的情况下，(多个)打印工具206可在现在位于第二区域302中的构建表面232上打印一个或多个轮廓。构建表面232和壁架224可继续在第一区域300和第二区域302之间交替，其中支承部件208遵循壁架224的交替位置，并且(多个)打印工具206继续在构建表面232上打印轮廓。在一些实施例中，增材打印设备200可打印从第一区域300到第二区域302并回到第一区域300而交替的连续螺旋轮廓，而支承部件对应地从第二区域302到第一区域300并回到第二区域302而交替。
将认识到，如由箭头指示的支承部件208的移动方向可反转或交替，例如，取决于打印的方向。例如，如所示出的，第一区域300和第二区域302可在相同的方向上(诸如顺时针或逆时针)打印。备选地，第一区域300和第二区域302可相对于彼此在相反的方向上打印。例如，第一区域300可顺时针打印，并且第二区域302可逆时针打印，或反之亦然。同样，支承部件208可在顺时针移动和逆时针移动之间交替，以便与打印方向一致。另外，斜坡304的取向可被修改，以便适应打印的方向和/或交替方向，和/或支承部件208的移动的方向和/或交替方向。
现在转到图4A至图13H，将更详细地描述示例性轮廓。图4A示意性地图示了示例性增材打印的水泥质结构100的俯视图。示例性轮廓包括如本文中所描述的轮廓联接特征。这样的轮廓联接特征可包括形状或表面的任何组合，以便在相邻轮廓之间提供机械联接接口。这些机械联接接口可对通过水泥质材料中水合产物的结晶实现的层间结合进行补充。与彼此接合的示例性轮廓联接特征包括轮廓的嵌套、配合、重叠和/或互锁或以其它方式接合的特征。轮廓的这样的轮廓联接特征可与一个或多个相邻轮廓的对应轮廓联接特征嵌套、配合、重叠和/或互锁或以其它方式接合。图4B示意性地图示了示例性增材打印的水泥质结构100的透视图。
如图4A中所示出的，增材打印的水泥质结构100可包括一个或多个相邻的节段，诸如第一节段400和第二节段402，它们可在横向轮廓接口404处彼此相邻并邻接。第一节段400可包括水泥质结构100的外周边区域400，并且第二节段402可包括水泥质结构100的内周边区域。例如，第一节段400和第二节段402可为同心节段，诸如外同心节段和内同心节段。图5A示出了图4A的水泥质结构100的放大局部俯视图500。对应地，图5B示出了从对应于放大局部俯视图500的水泥质结构100的视角“A”截取的放大透视图502，并且图5C示出了从对应于放大局部俯视图500的水泥质结构100的视角“B”截取的放大透视图504。
如放大局部俯视图500中所示出的，第一节段400的一个或多个轮廓可包括轮廓联接特征506，其与第二节段402的一个或多个相邻轮廓的对应轮廓联接特征接合。同样，第二节段402的一个或多个轮廓可包括轮廓联接特征508，其与第一节段400的一个或多个相邻轮廓的对应轮廓联接特征接合。放大视图500中所示出的轮廓联接特征506、508可包括横向轮廓联接特征，该横向轮廓联接特征构造成与定位成与相应轮廓横向相邻的一个或多个轮廓的对应轮廓联接特征接合。另外，放大视图500中所示出的轮廓联接特征506、508可包括轮廓联接特征，该轮廓联接特征构造成与在任何其它位置或位置组合处的一个或多个相邻轮廓(诸如位于相应轮廓的横向上方和/或横向下方的轮廓)的对应轮廓联接特征接合。
如在从视角“A”和“B”截取的放大透视图502、504中示出的，水泥质结构100包括彼此上下层叠的一个或多个轮廓。例如，第一节段400可包括第一轮廓510、层叠在第一轮廓510的顶部上的第二轮廓512、以及层叠在第二轮廓512的顶部上的第三轮廓514，等等。在一些实施例中，第一轮廓510可为水泥质结构的第一层或第一层的部分，第二轮廓512可为水泥质结构的第二层或第二层的部分，和/或第三轮廓514可为水泥质结构的第三层或第三层的部分。同样，第二节段402可包括第四轮廓516、层叠在第四轮廓516的顶部上的第五轮廓518、以及层叠在第五轮廓518的顶部上的第六轮廓520，等等。在一些实施例中，第四轮廓516可为水泥质结构的第一层或第一层的部分，第五轮廓518可为水泥质结构的第二层或第二层的部分，和/或第六轮廓520可为水泥质结构的第三层或第三层的部分。轮廓可具有斜度，该斜度如在第一节段400和第二节段402之间可不同。例如，第一节段400的一个或多个轮廓可具有第一斜度θA，并且一个或多个轮廓可具有不同于第一斜度θA的第二斜度θB。在示例性实施例中，第一斜度θA可为正斜度，并且第二斜度θB可为负斜度。第一斜度θA和第二斜度θB可具有相对于彼此共同的相反变化率，或者第一斜度θA和第二斜度θB可具有不同的相反变化率。这样的斜度θA、θB可相对于法线(诸如对应于水平高度的线或其它合适的法线)测量。第一斜度θA和/或第二斜度θB可为任何期望的斜度，诸如从-45度到45度的斜度。第一斜度θA可从-45度到45度，诸如从-45度到0度，诸如从0度到45度，诸如从-45度到-30度，诸如从-30度到-20度，诸如从-20度到-10度，诸如从-10度到0度，诸如从-5度到0度，诸如从0度到5度，诸如从5度到10度，诸如从10度到20度，诸如从20度到30度，诸如从30度到45度。第二斜度θB可从-45度到45度，诸如从-45度到0度，诸如从0度到45度，诸如从-45度到-30度，诸如从-30度到-20度，诸如从-20度到-10度，诸如从-10度到0度，诸如从-5度到0度，诸如从0度到5度，诸如从5度到10度，诸如从10度到20度，诸如从20度到30度，诸如从30度到45度。
如在第一节段400和第二节段402之间不同的斜度θA、θB允许相应的轮廓在横向轮廓接口404处或沿着横向轮廓接口404彼此相交。例如，第一节段400的第一轮廓510可与第二节段402的第四轮廓516相交。同样，第二轮廓512可与第五轮廓518相交，并且第三轮廓514可与第六轮廓520相交，等等。另外，相应的轮廓可在横向轮廓接口404处或沿着横向轮廓接口404与多个其它轮廓相交。在横向轮廓接口404处或沿着横向轮廓接口404的这样的相交轮廓允许相应的轮廓的轮廓联接特征跨过横向轮廓接口404与一个或多个相邻轮廓(诸如横向相邻轮廓)的对应轮廓联接特征接合。这些相交的轮廓可通过将从视角“A”截取的透视图502平移到从视角“B”截取的透视图504上来看到。
如在这些透视图502、504中进一步示出的，第一节段400的一个或多个轮廓(例如，第一轮廓510、第二轮廓512和/或第三轮廓514)可包括轮廓联接特征522，其与第一节段400的一个或多个相邻轮廓的对应轮廓联接特征接合。轮廓联接特征522可包括竖直轮廓联接特征，其与位于该轮廓上方的相邻轮廓和/或位于该轮廓下方的相邻轮廓接合。例如，第二轮廓512可包括竖直轮廓联接特征522，其与第一轮廓510的对应轮廓联接特征和/或与第三轮廓514的对应轮廓联接特征接合。同样，第二节段402的一个或多个轮廓(例如，第四轮廓516、第五轮廓518和/或第六轮廓520)可包括竖直轮廓联接特征524，其与位于该轮廓上方和/或下方的一个或多个相邻轮廓的对应轮廓联接特征接合。除了竖直轮廓联接特征之外，在透视图502、504中示出的轮廓还可包括如下的轮廓联接特征：该轮廓联接特征构造成与在任何其它位置或位置组合处的一个或多个相邻轮廓(诸如相对于相应轮廓横向定位的相邻轮廓)的对应轮廓联接特征接合。
现在参考图6A至图6C，图4A和图4B的水泥质结构100的额外放大局部俯视图在图6A和图6B中示出，并且对应的放大局部透视图在图6C中示出。图6A示出了从图4B的对应透视图中所示出的第一高度“C”截取的图4A的水泥质结构100的放大局部俯视图600。图6B示出了从图4B的对应局部透视图中所示出的第二高度“D”截取的放大局部俯视图602。图6C示出了对应于图6A和图6B中所示出的俯视图600、602的放大局部透视图604。在一些实施例中，第一高度“C”和第二高度“D”可包括与彼此相邻的轮廓。例如，如图6C中所示出的，水泥质结构100可包括在高度“C”处的第七轮廓606，其与在高度“D”处的第八轮廓608相邻。第七轮廓606可相邻地位于第六轮廓606上方，和/或第六轮廓606可相邻地位于第七轮廓608下方。
如放大局部透视图604中所示出的，在高度“C”处的一个或多个轮廓可包括轮廓联接特征610，其与在高度“D”处的一个或多个相邻轮廓的对应轮廓联接特征接合。同样，在高度“D”处的一个或多个轮廓可包括轮廓联接特征612，其与在高度“C”处的一个或多个相邻轮廓的对应轮廓联接特征接合。在放大局部透视图604中示出的轮廓联接特征610、612可包括竖直轮廓联接特征，其构造成与相邻地位于相应轮廓的上方和/或相邻地位于相应轮廓的下方的一个或多个轮廓的对应轮廓联接特征接合。另外，在放大局部透视图604中示出的轮廓联接特征610、612可包括如下的轮廓联接特征：该轮廓联接特征构造成与在任何其它位置或位置组合处的一个或多个相邻轮廓(诸如定位成与相应轮廓横向相邻的轮廓)的对应轮廓联接特征接合。
再次参考图6A和图6B中所示出的在高度“C”和“D”处的放大局部俯视图600、602，水泥质结构100包括定位成与彼此横向相邻的一个或多个轮廓。例如，如图6A中所示出的，水泥质结构100可在高度“C”处包括第八轮廓614、与第八轮廓614横向相邻的第九轮廓616和与第九轮廓616横向相邻的第十轮廓618，等等。同样，如图6B中所示出的，水泥质结构100可在高度“D”处包括第十一轮廓620、与第十一轮廓620横向相邻的第十二轮廓622和与第十二轮廓622横向相邻的第十三轮廓624，等等。
轮廓可具有角度，该角度如在高度“C”和高度“D”之间可不同。例如，在高度“C”处的一个或多个轮廓可具有第一角度θC，并且在高度“D”处的一个或多个轮廓可具有不同于第一角度θC的第二角度θD。在示例性实施例中，第一角度θC可为正角度，并且第二角度θD可为负角度。第一角度θC和第二角度θD可具有相对于彼此共同的相反变化率，或者第一角度θC和第二角度θD可具有不同的相反变化率。这样的角度θC、θD可相对于法线(诸如径向线或其它合适的法线)测量。第一角度θC和/或第二角度θD可为任何期望的角度，诸如相对于径向线或其它合适的法线从-45度到45度的角度。第一角度θC可从-45度到45度，诸如从-45度到0度，诸如从0度到45度，诸如从-45度到-30度，诸如从-30度到-20度，诸如从-20度到-10度，诸如从-10度到0度，诸如从-5度到0度，诸如从0度到5度，诸如从5度到10度，诸如从10度到20度，诸如从20度到30度，诸如从30度到45度。第二角度θD可从-45度到45度，诸如从-45度到0度，诸如从0度到45度，诸如从-45度到-30度，诸如从-30度到-20度，诸如从-20度到-10度，诸如从-10度到0度，诸如从-5度到0度，诸如从0度到5度，诸如从5度到10度，诸如从10度到20度，诸如从20度到30度，诸如从30度到45度。
如在高度“C”和高度“D”之间不同的角度θC、θD允许相应的轮廓在竖直轮廓接口626处或沿着竖直轮廓接口626彼此相交。例如，在高度“C”处的第八轮廓614可与在高度“D”处的第十一轮廓620相交。同样，第九轮廓616可与第十二轮廓622相交，并且第十轮廓618可与第十三轮廓624相交，等等。另外，相应的轮廓可在竖直轮廓接口626处或沿着竖直轮廓接口626与多个其它轮廓相交。在竖直轮廓接口626处或沿着竖直轮廓接口626的这样的相交轮廓允许相应的轮廓的轮廓联接特征跨过竖直轮廓接口626与一个或多个相邻轮廓(诸如相邻地在相应轮廓的上方和/或相邻地在相应轮廓的下方的轮廓)的对应轮廓联接特征接合。通过将在高度“C”处的局部俯视图600平移到在高度“D”处的局部俯视图602上，可看到这些相交的轮廓。
如在这些局部俯视图600、602中进一步示出的，在高度“C”处的一个或多个轮廓(例如，第八轮廓614、第九轮廓616和/或第十轮廓618)可包括轮廓联接特征628，其与在高度“C”处的一个或多个相邻轮廓的对应轮廓联接特征接合。轮廓联接特征628可包括与一个或多个横向相邻轮廓接合的横向轮廓联接特征。例如，第九轮廓616可包括与第八轮廓614的对应轮廓联接特征和/或与第十轮廓618的对应轮廓联接特征接合的横向轮廓联接特征628。同样，在高度“D”处的一个或多个轮廓(例如，第十一轮廓620、第十二轮廓622和/或第十三轮廓624)可包括与一个或多个横向相邻轮廓的对应轮廓联接特征接合的横向轮廓联接特征630。除了横向轮廓联接特征之外，在放大俯视图600、602中示出的轮廓还可包括如下的轮廓联接特征(例如，图6C中所示出的轮廓联接特征610、612)：该轮廓联接特征构造成与在任何其它位置或位置组合处的一个或多个相邻轮廓(诸如横向地位于相应轮廓的上方和/或横向地位于相应轮廓的下方的相邻轮廓)的对应轮廓联接特征接合。
现在转到图7A至图7G，将描述示例性轮廓联接特征。图7A至图7G示出了具有轮廓联接特征的轮廓的示例性横截面视图。将认识到，图7A至图7G中所示出的横截面视图可被看作从任何视角(包括俯视图、侧视图和端视图)截取。例如，图8A示出了截取为水泥质结构100的俯视图的图7C的示例性横截面视图。因此，图7A至图7G中所示出的视图可反映水泥质结构100的俯视横截面视图，使得轮廓联接特征可包括横向轮廓联接特征。备选地，图8B示出了截取为水泥质结构100的侧视横截面视图的图7C的示例性横截面视图。因此，图7A至图7G中所示出的视图可反映侧视横截面视图，使得轮廓联接特征可包括竖直轮廓联接特征。此外，图7A至图7G中所示出的视图可反映以任何期望的角度截取的横截面视图。
如图7A中所示出的，示例性轮廓700包括一个或多个轮廓联接特征702。在一些实施例中，轮廓联接特征702包括遵循诸如蜿蜒的非线性路径的蛇形路径704的轮廓700的部分，该路径可包括例如曲线、拐角、扭曲、转弯、弯曲、环路、锯齿形、方向偏移、高度偏移、对折、振荡、波动等。如图7A中所示出的，轮廓700可任选地包括施加到其至少部分的粘合剂制剂705。
在一些实施例中，轮廓联接特征702可包括轮廓700的部分，该部分在轮廓的路径中具有至少一个折返部708、710和/或至少一个弯头714、716。蛇形路径704可包括一个或多个折返部和/或一个或多个弯头。例如，图7A中所示出的轮廓700中的轮廓联接特征702包括具有一个或多个折返部708、710的蛇形路径704。在轮廓沿着由箭头712指示的从左到右的轨迹被挤出的情况下，第一折返部708反转轮廓700的方向，并且第二折返部710再次反转轮廓700的方向。作为另外的示例，图7A中所示出的轮廓700中的轮廓联接特征702包括具有一个或多个弯头714、716的蛇形路径704。
在轮廓700如由箭头712指示的那样从左到右被挤出的情况下，在折返部708、710之后，轮廓包括第一弯头714和第二弯头716。如所示出的，第一弯头714和第二弯头716可在相反方向上转弯，使得轮廓700可在轮廓联接特征702之后以先前的轨迹继续。在一些实施例中，轮廓联接特征702可包括至少一个折返部708、710和至少一个弯头714、716。例如，如图7A中所示出的，轮廓联接特征702包括一个或多个折返部(例如，第一折返部708和第二折返部710)和一个或多个弯头(例如，第一弯头714和第二弯头716)。虽然图7A中所示出的轮廓联接特征702包括两个折返部和两个弯头，但是将认识到，轮廓联接特征可包括任何数量的折返部和/或弯头。
不管特定的蛇形路径704如何，轮廓联接特征702都可包括嵌套、配合、重叠和/或互锁或以其它方式接合的特征。这样的轮廓联接特征702可与一个或多个相邻轮廓700的对应轮廓联接特征702接合。例如，图7B示出了具有轮廓联接特征的一个或多个轮廓的分解图，并且图7C示出了具有与彼此接合的轮廓联接特征的多个轮廓。将认识到，图7B和图7C中所示出的多个轮廓可反映一个或多个单独的轮廓，或者诸如连续轮廓的相同轮廓的一个或多个部分。例如，相继轮廓可与彼此相邻地施加，诸如彼此紧邻或彼此上下地施加。轮廓联接特征可允许相继轮廓与彼此接合。另外，或在备选方案中，轮廓可包括与彼此相邻延伸的多种部分，并且轮廓联接特征可允许轮廓的相邻部分与彼此接合。
如图7B中所示出的，第一轮廓718或轮廓700的第一部分可包括第一多个轮廓联接特征720，并且第二轮廓722或轮廓700的第二部分可包括第二多个轮廓联接特征724。第一轮廓718或轮廓700的第一部分的第一多个轮廓联接特征720可与第二轮廓722或轮廓700的第二部分的第二多个轮廓联接特征724接合。在一些实施例中，轮廓可包括与一个或多个相邻轮廓或轮廓700的相邻部分接合的轮廓联接特征。例如，如图7B中所示出的，第二轮廓722或轮廓700的第二部分可包括第二多个轮廓联接特征724和第三多个轮廓联接特征726。第二多个轮廓联接特征724可与第一轮廓718或轮廓700的第一部分的对应的第一多个轮廓联接特征720接合，并且第三多个轮廓联接特征726可与第三轮廓730或轮廓700的第三部分的对应的第四多个轮廓联接特征728接合。同样，第三轮廓730或轮廓700的第三部分可包括第四多个轮廓联接特征728和第五多个轮廓联接特征732。第四多个轮廓联接特征728可与第二轮廓722或轮廓700的第二部分的对应的第三多个轮廓联接特征726接合，并且第五多个轮廓联接特征732可与第四轮廓736或轮廓700的第四部分的对应的第六多个轮廓联接特征734接合。粘合剂制剂705可任选地被施加到任何一个或多个轮廓的至少部分。
当打印水泥质材料时，可打印多种轮廓或轮廓700的部分，使得相应的轮廓或其部分与彼此相邻，诸如与相应轮廓或其部分横向相邻、在相应轮廓或其部分的相邻上方和/或相邻下方。轮廓联接特征可通过以下方式在轮廓中形成：使一个或多个打印工具206相对于工具路径取向，使得从打印工具的一个或多个水泥质材料喷嘴220挤出的水泥质材料形成期望的轮廓和轮廓联接特征。当形成包括竖直轮廓联接特征(例如，相对于轮廓的标称高度向上和/或向下延伸的轮廓联接特征)的轮廓时，可合乎期望的是，一个或多个打印工具206遵循允许水泥质材料的当前挤出部分保留在水泥质材料的已挤出部分的顶部上的工具路径。例如，当将图7A至图7C截取为侧视横截面视图时，箭头712示出了用于轮廓的打印方向，该方向允许当前挤出的水泥质材料保留在已挤出部分的顶部上。第一折返部708将水泥质材料放置在形成轮廓700的先前打印部分的水泥质材料的顶部上，并且第二折返部710将水泥质材料放置在形成第一折返部708的水泥质材料的顶部上，而第一弯头714和第二弯头716使挤出物返回到轮廓718的先前轨迹。
在另一方面，如果在箭头712的相反方向上打印，则形成第一折返部708的水泥质材料将位于形成第二折返部710的水泥质材料的下方，即使在形成第二折返部710的水泥质材料之后被挤出。例如，通过挤出更直立的特征并允许或引起该特征翻倒，可形成具有位于较早挤出的水泥质材料下方的较晚挤出的水泥质材料的竖直轮廓联接特征。然而，图7B和图7C图示了示例性轮廓，其具有向上和/或向下延伸的竖直轮廓联接特征，同时允许当前挤出的水泥质材料保留在已挤出部分的顶部上。这样的轮廓联接特征可例如通过遵循包括交替图案(诸如以交替的相反顺序重复序列的交替图案)的序列来形成。例如，用于形成轮廓联接特征的交替图案可包括在包括后接一个或多个弯头的一个或多个折返部的第一序列和包括后接一个或多个折返部的一个或多个弯头的第二相反序列之间交替。
现在转到图7D至图7G，在一些实施例中，轮廓可包括横向轮廓联接特征(例如，横向延伸的轮廓联接特征)和竖直轮廓联接特征(例如，向上和/或向下延伸的轮廓联接特征)。图7D示出了示例性轮廓738的俯视图，示例性轮廓738包括竖直轮廓联接特征740和横向轮廓联接特征742两者。图7E示出了图7D中所示出的示例性轮廓738的侧视图，并且图7F示出了图7D和图7E中所示出的示例性轮廓738的端视图。如图7G中所示出的，一个或多个轮廓或轮廓的节段可包括与彼此接合的竖直轮廓联接特征740和横向轮廓联接特征742两者。
现在转到图7H至图7J，示出了相邻轮廓和它们相应的轮廓联接特征的示例性接合。如图7H中所示出的，一个或多个轮廓738或轮廓的节段可包括以网格状图案与彼此接合的竖直轮廓联接特征740和横向轮廓联接特征742两者。如图7I中所示出的，一个或多个轮廓738或轮廓的节段可包括以人字状图案与彼此接合的竖直轮廓联接特征740和横向轮廓联接特征742两者。
在一些实施例中，如图7H中所示出的，轮廓738的竖直轮廓联接特征740可与相邻地位于相应轮廓738的上方和/或相邻地位于相应轮廓738的下方的另一轮廓或轮廓的节段的其它竖直轮廓联接特征对齐。轮廓738的横向轮廓联接特征742可与定位成与相应轮廓738横向相邻的另一轮廓或轮廓的节段的其它横向轮廓联接特征对齐。这种构造可提供由彼此相反的竖直轮廓联接特征740和彼此相反的横向轮廓联接特征742界定的一个或多个域744。在一些实施例中，这样的多个域744可被另一轮廓746或轮廓的部分占据。备选地，在一些实施例中，多个域744可限定由一个或多个轮廓738和/或轮廓联接特征740、742包围的空隙体积748。
在一些实施例中，如图7I中所示出的，竖直轮廓联接特征740可与定位成与相应竖直轮廓联接特征740横向相邻的横向轮廓联接特征742对齐。另外，或在备选方案中，横向轮廓联接特征742可与相邻地位于相应的横向轮廓联接特征742的上方和/或相邻地位于相应的横向轮廓联接特征742的下方的竖直轮廓联接特征740对齐。这种构造也可提供一个或多个域744，其由在多个域744的彼此相反侧上的竖直轮廓联接特征740和在多个域744的彼此相反侧上的横向轮廓联接特征742界定。在一些实施例中，这样的多个域744可被另一轮廓746或轮廓的部分占据。备选地，在一些实施例中，多个域744可限定由一个或多个轮廓738和/或轮廓联接特征740、742包围的空隙体积748。
在又一个实施例中，如图7J中所示出的，轮廓738和它们相应的轮廓联接特征740、742可构造成使得竖直轮廓联接特征740可与另一轮廓或轮廓738的节段的其它竖直轮廓联接特征740和其它横向轮廓联接特征742两者对齐。这种构造可提供彼此相邻地邻接的轮廓和/或轮廓联接特征740、742，而在它们之间没有一个或多个域744，但是将认识到，在相邻地邻接的轮廓和/或轮廓联接特征740、742没有通过水泥质材料中的水合产物的层间结晶而完全结合到彼此的地方可存在一定的微小空间。备选地，可在轮廓738之间的空间内提供粘合剂制剂705。
现在转到图9A至图9D，将讨论另外的示例性轮廓900的横截面分解图。图9A至图9D中所示出的视图可被截取为俯视横截面视图、侧视横截面视图或来自任何期望角度的横截面视图。如所示出的，示例性轮廓900可包括呈燕尾榫形式的轮廓联接特征902，其构造成与对应的燕尾榫槽904接合，以便在相邻轮廓900或轮廓的相邻节段之间形成燕尾榫接头。如图9A和图9B中所示出的，在一些实施例中，轮廓900可包括具有多面体横截面外形的轮廓联接特征902。作为示例，轮廓联接特征902的多面体横截面外形可限定箱形燕尾榫906(图9A)或楔形燕尾榫908(图9B)。如图9C和图9D中所示出的，在一些实施例中，轮廓900可包括具有曲线横截面外形的轮廓联接特征902。作为示例，轮廓联接特征902的曲线横截面外形可限定波形燕尾榫910(图9C)或棒棒糖燕尾榫912(图9D)。将认识到，设想许多其它燕尾榫构造，所有这些构造都在本公开的精神和范围内。燕尾榫构造的另外的示例包括钥匙燕尾榫、六边形燕尾榫、箭头燕尾榫、心形燕尾榫和狗骨式燕尾榫。
现在转到图10至图12B，将讨论交织轮廓。
图10示出了水泥质结构100的放大局部俯视图1000。如所示出的，水泥质结构100可包括交织轮廓1002和/或一系列交织轮廓。在一些实施例中，目前公开的交织轮廓1002可包括本文中所描述的轮廓联接特征中的任何轮廓联接特征。在其它实施例中，交织轮廓1002可包括相交轮廓1004，由此第一轮廓1006或轮廓的第一节段与第二轮廓1008或轮廓的第二节段重叠或以其它方式相交。这样的相交部1004本身可限定轮廓联接特征。示例性交织轮廓1002可包括任何期望的图案。交织轮廓1002可使用一个或多个打印工具206形成，打印工具206各自遵循对应于交织轮廓1002的相应工具路径。
在一些实施例中，当形成交织轮廓1002时，可在不中断水泥质材料向一个或多个打印工具206的流动和/或不中断从一个或多个打印工具挤出的水泥质材料的流动的情况下提供交织轮廓1002。例如，交织轮廓可包括一个或多个连续轮廓，其在不中断水泥质材料的流动的情况下提供。这样的连续轮廓可提供连续的螺旋层或一系列层。可在不中断水泥质材料的流动的情况下使用单个打印工具206或一个或多个打印工具206提供交织轮廓。用于交织轮廓的示例性图案包括以允许水泥质结构均匀生长的方式跨过水泥质结构的区域交织的图案，其中添加相继轮廓或一个或多个连续轮廓的延续。备选地，交织轮廓可大体上是不均匀的，其中不均匀的区域利用后续的轮廓填充。在一些实施例中，水泥质结构可包括彼此上下层叠的多层交织轮廓。另外，或在备选方案中，交织轮廓可与水泥质材料的其它层(诸如包括如本文中所描述的其它轮廓联接特征的轮廓)相互混合。
图11A示出了用于挤出交织轮廓的一个示例性工具路径1100。工具路径1100可由一个或多个打印工具206遵循。工具路径1100可在点0处开始，并且可按数字顺序依次前进。如所示出的，工具路径1100包括21个点；然而，将认识到，示例性工具路径1100中所示出的序列可继续或扩展以包括任何数量的点，这取决于被增材打印的水泥质结构100的尺寸。示例性工具路径包括重叠的工具路径道口(pass)1102以及相交的工具路径道口1104。当遵循示例性工具路径1100挤出水泥质材料时，水泥质材料提供交织轮廓，其中交织轮廓的重叠或相交部分对应于重叠或相交的工具路径道口1102、1104。轮廓的重叠和/或相交部分可彼此相邻地邻接，和/或在轮廓的相邻部分之间可存在域1106。域1106存在的程度可取决于工具路径1100相对于水泥质材料的尺寸的几何形状。
在一些实施例中，如图11B中所示出的，相继的工具路径1100或对应的相继轮廓或连续轮廓的节段可以以一定偏移彼此重叠。作为示例，图11B示出了第一工具路径1108和从第一工具路径1108偏移的第二工具路径1110。第一工具路径1108和第二工具路径1110可由一个或多个打印工具206遵循。例如，第一工具路径1108可由第一打印工具206遵循，并且第二工具路径1110可由第二打印工具遵循。第一工具路径1108可在点0处开始，并且可按数字顺序依次前进。第二工具路径可在点A处开始，并且可按字母顺序依次前进。可选择第一工具路径1108和第二工具路径1110之间的偏移，以便提供交织工具路径的额外重叠和/或相交部分，这些重叠部和相交部可包括轮廓联接特征。重叠和相交的轮廓1004可遵循如参考图7A至图7J描述的蛇形路径704。例如，交织轮廓的重叠和相交部分可包括一个或多个折返部708、710和/或一个或多个弯头714、716，以及任何其它类型的曲线、拐角、扭曲、转弯、弯曲、环路、锯齿形、方向偏移、高度偏移、对折、振荡、波动等。另外，或在备选方案中，可选择第一工具路径1108和第二工具路径1110之间的偏移，以便补偿用于形成交织轮廓的交织图案中的不均匀性。
在一些实施例中，偏移工具路径1108、1110可由相应的一个或多个打印工具206遵循，其中选择定时以便提供上叠(overlap)和下叠(underlap)轮廓的组合。例如，将认识到，第一工具路径1108从点2到点3的部分可上叠或下叠第二工具路径1110从点A到点B的部分，这取决于相应的打印工具206首先遵循哪个部分。相应的打印工具206可在工具路径1108、1110的多种部分处以相对于彼此不同的速率沿着相应的工具路径1108、1110前进，以便如期望那样提供上叠和/或下叠。以这种方式，可为轮廓提供交替上叠和下叠轮廓的序列。
例如，第一工具路径1108可提供具有与其自身交替上叠和下叠的序列的第一轮廓，以及对应于第二工具路径1110的第二轮廓。在一些实施例中，当第一轮廓与第二轮廓交叉时，第一轮廓可在上叠和下叠第二轮廓之间交替。在一些实施例中，当第二轮廓与第一轮廓交叉时，第二轮廓可在上叠和下叠第一轮廓之间交替。为了图示，从点10到点14，第一工具路径1108可提供遵循如下序列的第一轮廓：从点10到点11：“下叠第二轮廓，上叠第一轮廓，上叠第二轮廓，与第一轮廓相交”；然后从点11到点12：“上叠第二轮廓，上叠第一轮廓，下叠第二轮廓，与第一轮廓相交”；然后从点12到点13：“上叠第二轮廓，下叠第一轮廓，下叠第二轮廓，与第一轮廓相交”；并且然后从点13到点14：“下叠第二轮廓，下叠第一轮廓，上叠第二轮廓，与第一轮廓相交”，等等。为了进一步图示，从点F到点J，第二工具路径1110可提供遵循如下序列的第二轮廓：从点F到点G：“下叠第一轮廓，上叠第二轮廓，上叠第一轮廓，与第二轮廓相交”；然后从点G到点H：“上叠第一轮廓，上叠第二轮廓，下叠第一轮廓，与第二轮廓相交”；然后从点H到点I：“上叠第一轮廓，下叠第二轮廓，下叠第一轮廓，与第二轮廓相交”；并且然后从点I到点J：“下叠第一轮廓，下叠第二轮廓，上叠第一轮廓，与第二轮廓相交”，等等。
现在参考图12A和图12B，构造成挤出交织轮廓1200的工具路径1100可能够环绕水泥质结构的环形表面。在一些实施例中，交织轮廓1200可能够无限地继续，直到指定的停止点，诸如水泥质结构100的一个或多个部分的完成。例如，交织轮廓1200可包括环绕水泥质结构的环形表面的环形交织轮廓。作为另一示例，交织轮廓1200可包括螺旋交织轮廓，其形成水泥质结构的环形表面的超过一整周环绕。在一些实施例中，交织轮廓1200可提供连续的螺旋层或一系列层。
用于提供环绕或盘绕环形表面的交织轮廓1200的示例性工具路径1100可包括图11A和图11B中所描述的工具路径1100(例如，第一工具路径1108和/或第二工具路径1110)的一个或多个特征。如图12A中所示出的，工具路径1100可包括选择成引起交织轮廓的相继层在轮廓相继环绕环形表面时对齐起点和终点的几何形状。备选地，工具路径可包括选择成引起交织轮廓的相继层在轮廓相继盘绕时重叠从而将交织轮廓的一层施加在另一层的顶部上的几何形状。在一些实施例中，交织轮廓可在水泥质结构100的第一区域300和第二区域302(诸如外周边区域和内周边区域)之间交替，如本文中参考图3A和图3B而讨论的。
现在转到图13A至图13H，将讨论水泥质挤出物222的示例性横截面外形。轮廓可包括具有任何期望的横截面外形的一个或多个水泥质挤出物。图13A至图13H图示了一些示例性横截面外形，这些横截面外形不是限制性的。设想许多其它横截面外形，所有这些横截面外形都在本公开的精神和范围内。水泥质挤出物222的示例性横截面外形包括圆形或椭圆形形状(图13A)、三角形或多面体形状(图13B)、矩形或四面体形状(图13C)、六边形形状(图13D)、八边形形状(图13E)或星形-多边形形状(图13F)。通过示例的方式，图13A和图13C示出了涂覆有粘合剂制剂1301的轮廓1300，而图13B、图13D和图13F示出了没有粘合剂制剂1301的轮廓。然而，将认识到，粘合剂制剂1301是任选的，并且轮廓1300可涂覆有粘合剂制剂1301，而不管轮廓1300的特定形状如何。
在一些实施例中，如图13G和图13H中所示出的，水泥质挤出物222可包括横截面外形，使得水泥质挤出物222的一个或多个边缘能够与相邻水泥质挤出物的一个或多个对应边缘接合。例如，图13G示出了一个或多个轮廓或轮廓1300的节段，其中其一个或多个边缘1302与相邻轮廓或轮廓1300的节段的一个或多个对应边缘接合。作为另一个示例，图13H示出了一个或多个第一轮廓或第一轮廓1304的节段以及一个或多个第二轮廓或第二轮廓1306的节段，其中第一轮廓的一个或多个第一边缘1308与相邻第二轮廓1306的一个或多个对应的第二边缘1310接合。图13H进一步示出了与彼此接合的相应的相邻轮廓1306的一个或多个第二边缘1308。通过示例的方式，图13G示出了利用它们之间的粘合剂制剂1301彼此接合的轮廓，而图13H示出了不利用粘合剂制剂1301接合的轮廓。然而，将认识到，当使轮廓与彼此接合时，粘合剂制剂1301是任选的。
现在参考图14，将描述用于增材打印设备200的示例性控制系统1400。示例性控制系统1400包括控制器202，该控制器202配置成与增材打印设备200或其一个或多个构件通信。例如，控制器202可与诸如(多个)打印工具206、水泥质材料泵212、(多个)支承部件208和/或驱动马达230的一个或多个可控构件1402通信。控制器202还可与一个或多个传感器1404通信，传感器1404可提供输入，这些输入可由控制器202使用来控制可控设备或以其它方式操作增材打印设备200。示例性传感器1404包括定位传感器，诸如全球定位系统(GPS)传感器、非接触式位置传感器(诸如基于超声波、红外线或激光的定位传感器)等。
控制器202可包括一个或多个计算设备1406，其可位于增材打印设备200上或其内，与增材打印设备200相邻，或位于相对于增材打印设备200的远程位置处。一个或多个计算设备1406可包括一个或多个处理器1408和一个或多个存储器设备1410。一个或多个处理器1408可包括任何合适的处理设备，诸如微处理器、微控制器、集成电路、逻辑设备和/或其它合适的处理设备。一个或多个存储器设备1410可包括一个或多个计算机可读介质，其包括但不限于非暂时性计算机可读介质、RAM、ROM、硬盘驱动器、闪速驱动器和/或其它存储器设备。
一个或多个存储器设备1410可存储能够由一个或多个处理器1408访问的信息，包括可由一个或多个处理器1408执行的机器可执行指令1412。指令1412可为当由一个或多个处理器1408执行时引起一个或多个处理器1408执行操作的任何指令集。在一些实施例中，指令1412可配置成引起一个或多个处理器1408执行控制器202和/或一个或多个计算设备1406配置成用于的操作。这样的操作可包括控制一个或多个可控构件1402，可控构件1402包括例如一个或多个打印工具206、水泥质材料泵212、一个或多个支承部件208、驱动马达230。这样的操作可另外或备选地包括从一个或多个传感器1404接收输入以及至少部分地基于来自一个或多个传感器1404的输入来控制一个或多个可控构件1402。这样的操作可根据由增材打印控制模型1414提供的控制命令来执行。机器可执行指令1412可为以任何合适的编程语言编写的软件，或者可以以硬件实施。另外和/或备选地，指令1412可在处理器1408上逻辑地和/或虚拟地分离的线程中执行。
存储器设备1410可存储能够由一个或多个处理器1408访问的数据1416。数据1416可包括当前或实时数据、过去数据或它们的组合。数据1416可存储在数据库1418中。作为示例，数据1416可包括与增材打印设备200相关联或由增材打印设备200生成的数据，包括与控制器202、一个或多个可控构件1402、一个或多个传感器1404、计算设备1406和/或增材打印控制模型1414相关联或由它们生成的数据1416。数据1416还可包括与增材打印水泥质结构100相关联的其它数据集、参数、输出、信息。
一个或多个计算设备1406还可包括通信接口1420，其可用于经由有线或无线通信线路1424与通信网络1422通信。通信网络1422可包括例如局域网(LAN)、广域网(WAN)、SATCOM网络、VHF网络、HF网络、Wi-Fi网络、WiMAX网络、网关(gatelink)网络和/或任何其它合适的通信网络，以用于跨过通信线路1424向控制器202传输消息和/或从控制器202传输消息。通信接口1420可允许计算设备1406与控制系统1400的一个或多个传感器1404和/或一个或多个可控构件1402通信。通信接口1420可另外允许计算设备1406与增材打印设备200的其它构件和/或与构建水泥质结构100相关联的其它设备或机械通信。
通信接口1420可另外或备选地允许计算设备1406与诸如服务器1428或数据仓库1430的一个或多个外部资源1426通信。作为示例，数据1416的至少部分可存储在数据仓库1430中，并且服务器1428可配置成将数据1416从数据仓库1430传输到计算设备1406，和/或从计算设备1406接收数据1416，并且将接收的数据1416存储在数据仓库1430中以用于进一步的目的。服务器1428和/或数据仓库1430可实施为增材打印控制系统1400的部分。通信接口1420可包括用于与一个或多个网络对接的任何合适的构件，包括例如发射器、接收器、端口、控制器、天线和/或其它合适的构件。通信网络1422的通信线路1424可包括数据总线或有线和/或无线通信链路的组合。
仍然参考图14，示例性控制器202可包括一个或多个增材打印控制模型1414，其配置成控制与增材打印设备200有关的多种操作参数和/或操作条件。示例性增材打印控制模型1414可配置成至少部分地基于待增材打印的水泥质结构100的构造来输出用于一个或多个打印工具206的一个或多个工具路径。控制器202可将包括一个或多个控制命令的一系列输出传输到一个或多个可控构件1402。包括控制命令的输出可经由通信接口1420从控制器202路由到一个或多个可控构件1402。
现在转到图15A至图15D，将讨论增材打印水泥质结构的示例性方法。水泥质结构可包括构造成支承风力涡轮的塔架的至少部分或任何其它水泥质结构。示例性方法1500包括经由增材打印设备200增材打印包括水泥质材料的一个或多个轮廓，以便以逐层方式形成水泥质结构，使得一个或多个轮廓的第一部分包括与一个或多个轮廓的第二部分的第二多个轮廓联接特征接合的第一多个轮廓联接特征1502。在一些实施例中，一个或多个轮廓的第二部分的水泥质材料可一直流动到一个或多个轮廓的第一部分和/或抵靠一个或多个轮廓的第一部分流动。另外，或在备选方案中，第二多个轮廓联接特征的水泥质材料可流入由第一多个轮廓联接特征限定的空间中和/或围绕第一多个轮廓联接特征流动。
第一多个轮廓联接特征和/或第二多个轮廓联接特征可包括具有一个或多个折返部和/或一个或多个弯头的蛇形路径。在一些实施例中，增材打印一个或多个轮廓可包括：挤出水泥质材料，以便提供遵循蛇形路径的轮廓，同时允许当前挤出的水泥质材料保留在已挤出的水泥质材料的顶部上1504。第一多个轮廓联接特征和/或第二多个轮廓联接特征包括一个或多个竖直轮廓联接特征和一个或多个横向轮廓联接特征。轮廓联接特征可包括燕尾榫和燕尾榫槽，其中燕尾榫与对应的燕尾榫槽接合，以便在相邻轮廓或轮廓的相邻节段之间形成燕尾榫接头。一个或多个轮廓的第一部分可具有第一斜度，并且一个或多个轮廓的第二部分可具有第二斜度，并且第二斜度可不同于第一斜度。一个或多个轮廓的第一部分可包括具有正斜度的第一多个轮廓，并且一个或多个轮廓的第二部分可包括具有负斜度的第二多个轮廓，其中第一多个轮廓中的至少一些与第二多个轮廓中的至少一些相交。
在一些实施例中，增材打印一个或多个轮廓1502可包括至少部分地通过从增材打印设备的一个或多个喷嘴挤出水泥质材料来形成水泥质挤出物1506。在一些实施例中，增材打印一个或多个轮廓可包括：经由增材打印设备从打印控制器接收机器可执行指令1508；以及在从一个或多个喷嘴挤出水泥质材料时，经由机器人臂使增材打印设备的一个或多个喷嘴相对于工具路径取向，其中取向和挤出根据机器可执行指令执行1510。
在一些实施例中，增材打印一个或多个轮廓1502可另外或备选地包括：增材打印一个或多个轮廓的第一部分1512；允许一个或多个轮廓的第一部分的水泥质材料至少部分地固化1514；以及增材打印一个或多个轮廓的第二部分1516。
在一些实施例中，增材打印一个或多个轮廓1502可另外或备选地包括：在增材打印设备的一个或多个支承部件位于水泥质结构的第二区域内时，在水泥质结构的第一区域内增材打印第一一个或多个轮廓1518；允许水泥质结构的第一区域内的一个或多个轮廓的水泥质材料至少部分地固化1520；将增材打印设备的一个或多个支承部件移动到水泥质结构的第一区域内的位置1522；以及在增材打印设备的一个或多个支承部件位于水泥质结构的第一区域内时，在水泥质结构的第二区域内增材打印第二一个或多个轮廓1524。
在一些实施例中，增材打印一个或多个轮廓1502可另外或备选地包括：在水泥质结构的第一节段内增材打印包括第一多个轮廓联接特征的第一一个或多个轮廓1526；以及在水泥质结构的第二节段内增材打印包括第二多个轮廓联接特征的第二一个或多个轮廓1528，其中第二节段在横向轮廓接口处邻接第一节段，并且第一一个或多个轮廓联接特征在横向轮廓接口处与第二一个或多个轮廓联接特征接合。第一节段的第一一个或多个轮廓可具有第一斜度，并且第二节段的第二一个或多个轮廓具有第二斜度，其中第二斜度不同于第一斜度。第一一个或多个轮廓可包括具有正斜度的第一多个轮廓，并且第二一个或多个轮廓可包括具有负斜度的第二多个轮廓，其中第一多个轮廓中的每个与第二多个轮廓中的每个相交。
在一些实施例中，增材打印多个轮廓1502可包括：在水泥质结构的第一高度处增材打印包括第一多个轮廓联接特征的第一轮廓1530；以及在水泥质结构的第二高度处增材打印包括第二多个轮廓联接特征的第二轮廓1532，其中第一一个或多个轮廓联接特征与第二一个或多个轮廓联接特征接合。第一轮廓可具有相对于法线的第一角度，并且第二轮廓可具有相对于法线的第二角度，其中第二角度不同于第一角度。另外，第一轮廓可沿着竖直轮廓接口与第二轮廓相交。
在一些实施例中，增材打印多个轮廓可包括：增材打印包括以网格状图案和/或以人字状图案与彼此接合的竖直轮廓联接特征和横向轮廓联接特征两者的一个或多个轮廓或轮廓的节段1534。网格状图案和/或人字状图案可包括由与彼此相反的竖直轮廓联接特征和与彼此相反的横向轮廓联接特征界定的一个或多个域，并且多个域可包括空隙体积或另一个轮廓。
在一些实施例中，增材打印多个轮廓可另外或备选地包括：增材打印一个或多个交织轮廓，而在形成一个或多个交织轮廓时不中断水泥质材料的流动1536。
在一些实施例中，增材打印多个轮廓1502可另外或备选地包括：增材打印包括第一多个轮廓联接特征的第一轮廓或轮廓的第一部分1538；增材打印包括第二多个轮廓联接特征和第三多个轮廓联接特征的第二轮廓或轮廓的第二部分1540；增材打印包括第四多个轮廓联接特征的第三轮廓或轮廓的第三部分1542，其中第一多个轮廓联接特征与第二多个轮廓联接特征接合，并且第三多个轮廓联接特征与第四多个轮廓联接特征接合。
在一些实施例中，增材打印多个轮廓1502可另外或备选地包括：将粘合剂制剂施加到多个轮廓的至少部分和/或施加到在其上增材打印多个轮廓的至少部分的构建表面的至少部分1544。粘合剂制剂在增材打印多个轮廓的至少部分之前、期间或之后施加。
本书面描述使用示例来描述目前公开的主题(包括最佳模式)，并且还使本领域中的任何技术人员能够实践这样的主题(包括制作和使用任何设备或系统，以及执行任何并入的方法)。目前公开的主题的可专利性范围由权利要求书限定，并且可包括本领域技术人员想到的其它示例。如果这样的其它示例包括不异于权利要求书的字面语言的结构元件，或如果这样的其它示例包括与权利要求书的字面语言无实质性差异的等同结构元件，则这样的其它示例旨在处于权利要求书的范围内。
Claims (18)
1.一种制造水泥质结构的方法，所述方法包括：
经由增材打印设备增材打印包括水泥质材料的一个或多个轮廓，以便以逐层方式形成水泥质结构，使得所述一个或多个轮廓的第一部分包括与所述一个或多个轮廓的第二部分的第二多个轮廓联接特征接合的第一多个轮廓联接特征，其中，增材打印所述一个或多个轮廓包括：在所述增材打印设备的一个或多个支承部件位于所述水泥质结构的第二区域内时，在所述水泥质结构的第一区域内增材打印所述一个或多个轮廓的第一部分；
允许所述水泥质结构的所述第一区域内的所述一个或多个轮廓的所述第一部分的所述水泥质材料至少部分地固化；
将所述增材打印设备的所述一个或多个支承部件移动到所述水泥质结构的所述第一区域内的位置，以及
在所述增材打印设备的所述一个或多个支承部件位于所述水泥质结构的所述第一区域内时，在所述水泥质结构的所述第二区域内增材打印所述一个或多个轮廓的第二部分。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，包括：
将粘合剂制剂施加到所述一个或多个轮廓的至少部分和/或构建表面的至少部分，在所述构建表面上增材打印所述一个或多个轮廓的至少部分，所述粘合剂制剂在增材打印所述一个或多个轮廓的所述至少部分之前、期间或之后施加。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，增材打印所述一个或多个轮廓包括：
经由所述增材打印设备从打印控制器接收机器可执行指令，以及
在从所述增材打印设备的一个或多个喷嘴挤出所述水泥质材料时，经由机器人臂使所述一个或多个喷嘴相对于工具路径取向，所述取向和所述挤出根据机器可执行指令执行。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，增材打印所述一个或多个轮廓包括：
在所述水泥质结构的第一节段内增材打印包括第一多个轮廓联接特征的第一一个或多个轮廓，以及
在所述水泥质结构的第二节段内增材打印包括第二多个轮廓联接特征的第二一个或多个轮廓；
其中，所述第二节段在横向轮廓接口处邻接所述第一节段，并且所述第一一个或多个轮廓联接特征在所述横向轮廓接口处与所述第二一个或多个轮廓联接特征接合。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述一个或多个轮廓的所述第一部分具有第一斜度，并且所述一个或多个轮廓的所述第二部分具有第二斜度，所述第二斜度不同于所述第一斜度。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述一个或多个轮廓的所述第一部分包括具有正斜度的第一多个轮廓，并且所述一个或多个轮廓的所述第二部分包括具有负斜度的第二多个轮廓，所述第一多个轮廓中的至少一些与所述第二多个轮廓中的至少一些相交。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，增材打印所述一个或多个轮廓包括：
在所述水泥质结构的第一高度处增材打印包括第一多个轮廓联接特征的第一轮廓，以及在所述水泥质结构的第二高度处增材打印包括第二多个轮廓联接特征的第二轮廓；
其中，所述第一多个轮廓联接特征与所述第二多个轮廓联接特征接合。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述第一轮廓具有相对于法线的第一角度，并且所述第二轮廓具有相对于所述法线的第二角度，所述第二角度不同于所述第一角度。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述一个或多个轮廓的所述第二部分的所述水泥质材料一直流动到所述一个或多个轮廓的所述第一部分和/或抵靠所述一个或多个轮廓的所述第一部分流动；和/或，其中，所述第二多个轮廓联接特征的所述水泥质材料流入由所述第一多个轮廓联接特征限定的空间和/或围绕所述第一多个轮廓联接特征流动。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一多个轮廓联接特征和/或所述第二多个轮廓联接特征包括具有一个或多个折返部和/或一个或多个弯头的蛇形路径。
11.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，增材打印所述一个或多个轮廓包括：
增材打印包括所述第一多个轮廓联接特征的第一轮廓或轮廓的第一部分；
增材打印包括所述第二多个轮廓联接特征和第三多个轮廓联接特征的第二轮廓或轮廓的第二部分，以及
增材打印包括第四多个轮廓联接特征的第三轮廓或轮廓的第三部分；
其中，所述第一多个轮廓联接特征与所述第二多个轮廓联接特征接合，并且所述第三多个轮廓联接特征与所述第四多个轮廓联接特征接合。
12.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，增材打印所述一个或多个轮廓包括：
挤出水泥质材料，以便提供遵循蛇形路径的轮廓，同时允许当前挤出的水泥质材料保留在已挤出的水泥质材料的顶部上。
13.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一多个轮廓联接特征和/或所述第二多个轮廓联接特征包括一个或多个竖直轮廓联接特征和一个或多个横向轮廓联接特征。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，增材打印所述一个或多个轮廓包括：
增材打印包括竖直轮廓联接特征和横向轮廓联接特征两者的一个或多个轮廓或轮廓的节段，所述竖直轮廓联接特征和横向轮廓联接特征以网格状图案和/或以人字状图案彼此接合。
15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述网格状图案和/或所述人字状图案包括一个或多个域，所述一个或多个域包括空隙体积或另一个轮廓。
16.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述轮廓联接特征包括燕尾榫和燕尾榫槽，所述燕尾榫与对应的燕尾榫槽接合，以便在相邻轮廓或轮廓的相邻节段之间形成燕尾榫接头。
17.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，增材打印所述一个或多个轮廓包括：
增材打印一个或多个交织轮廓，而在形成所述一个或多个交织轮廓时不中断水泥质材料的流动。
18.一种制造用于支承风力涡轮的水泥质结构的方法，所述方法包括：
经由增材打印设备增材打印包括水泥质材料的一个或多个轮廓的第一部分，以便形成水泥质结构的第一层，所述一个或多个轮廓的所述第一部分包括第一多个轮廓联接特征；
允许所述水泥质结构的所述第一层至少部分地固化，以及
经由所述增材打印设备增材打印包括所述水泥质材料的所述一个或多个轮廓的第二部分，以便形成所述水泥质结构的第二层，所述一个或多个轮廓的所述第二部分包括与所述第一多个轮廓联接特征接合的第二多个轮廓联接特征，以便将所述第二层机械地联接到所述第一层；且其中，增材打印的所述步骤包括：
在所述增材打印设备的一个或多个支承部件位于所述水泥质结构的第二区域内时，在所述水泥质结构的第一区域内增材打印所述一个或多个轮廓的第一部分；
允许所述水泥质结构的所述第一区域内的所述一个或多个轮廓的所述第一部分的所述水泥质材料至少部分地固化；
将所述增材打印设备的所述一个或多个支承部件移动到所述水泥质结构的所述第一区域内的位置，以及
在所述增材打印设备的所述一个或多个支承部件位于所述水泥质结构的所述第一区域内时，在所述水泥质结构的所述第二区域内增材打印所述一个或多个轮廓的第二部分。
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