CN116464193A - 3d打印墙体及其打印方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及3D打印建筑技术领域，尤其涉及一种3D打印墙体及其打印方法。该3D打印墙体包括墙体主体和至少两个支撑架体。每个支撑架体包括垂直连接的水平支撑组件和多个竖向支撑组件，多个竖向支撑组件沿水平支撑组件平行且间隔设置，沿墙体主体的延伸方向，至少两个水平支撑组件平行且间隔设置在墙体主体内，且相邻两个支撑架体的每个竖向支撑组件首尾连接。该3D打印墙体每段竖向支撑组件与水平支撑组件同时铺设，无需单独插设竖向钢筋，降低插入竖向支撑组件的难度，且便于施工。该打印方法只需进行墙体主体打印以及铺设支撑架体两个步骤，减少现有技术中单独插设竖向钢筋的步骤，操作简单，有利于提高3D打印墙体的效率。

Description

3D打印墙体及其打印方法

技术领域

本发明涉及3D打印建筑技术领域，尤其涉及一种3D打印墙体及其打印方法。

背景技术

随着3D打印在建筑行业的应用，3D打印的建筑墙体日益增多。

目前，常用的3D打印墙体通常是3D打印机根据预设路径层层叠加打印墙体的外周轮廓，打印到一个楼层的高度或者达到房屋整体高度后，从当前高度向下插入沿垂直于地面方向延伸的竖向钢筋，以加固墙体。最后再进行混凝土浇筑，完成墙体的3D打印。但是，由于一个楼层的高度或者房屋整体高度较高，为了对墙体整体进行加固，上述竖向钢筋长度与3D打印墙体的高度一致，长度过大，导致插入竖向钢筋难度较大，操作复杂，且对施工设备的要求也增加。

为解决上述问题，亟待提供一种3D打印墙体及3D打印方法。

发明内容

本发明的一个目的是提出一种3D打印墙体，通过将长度过大的竖向支撑组件分割为多个竖向支撑组件，且每段竖向支撑组件与水平支撑组件同时铺设，无需单独插设竖向钢筋，降低插入竖向支撑组件的难度，且便于施工。

本发明的另一个目的是提出一种3D打印方法，只需进行墙体主体打印以及铺设支撑架体两个步骤，减少现有技术中单独插设竖向钢筋的步骤，操作简单，有利于提高3D打印墙体的效率。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种3D打印墙体，包括：

墙体主体，通过3D打印方法成型；以及

至少两个支撑架体，每个所述支撑架体包括垂直连接的水平支撑组件和多个竖向支撑组件，多个所述竖向支撑组件沿所述水平支撑组件平行且间隔设置，沿所述墙体主体的延伸方向，至少两个所述水平支撑组件平行且间隔设置在所述墙体主体内，且相邻两个所述支撑架体的每个所述竖向支撑组件首尾连接。

作为一种可选方案，所述竖向支撑组件的中部与所述水平支撑组件连接，且位于所述水平支撑组件上方的所述竖向支撑组件的长度小于位于所述水平支撑组件下方的所述竖向支撑组件的长度。

作为一种可选方案，所述竖向支撑组件包括：

竖向支撑件，与所述水平支撑组件连接；以及

连接件，连接在沿所述墙体主体延伸方向连接的相邻两个所述竖向支撑件之间。

作为一种可选方案，所述水平支撑组件包括框架和连续设置在所述框架内的内筋，所述框架和所述内筋与所述墙体主体的相应结构一一对应设置，所述框架和所述内筋位于所述墙体主体相应结构的中心线上。

作为一种可选方案，所述支撑架体还包括：

多个安装座，所述支撑架体的部分所述竖向支撑组件上设有所述安装座；以及

多个第一吊环，所述第一吊环设置在所述安装座上，且多个所述第一吊环与多个所述安装座一一对应设置，以便于组装和移动所述支撑架体和所述3D打印墙体。

作为一种可选方案，所述支撑架体还包括：

多个端盖，所述第一吊环与所述安装座可拆卸连接，完成吊装后，拆卸下所述第一吊环，所述端盖套设在所述安装座上。

作为一种可选方案，所述支撑架体还包括：

吊装组件，设置在所述墙体主体上，且所述吊装组件能够被吊装以移动所述墙体主体。

作为一种可选方案，所述吊装组件包括：

吊装架，平行于所述水平支撑组件并设置在所述水平支撑组件上；以及

第二吊环，设置在所述吊装架的一端，且所述吊装架的一端凸出所述水平支撑组件设置，以使3D打印方法成型所述墙体主体后，所述第二吊环凸出于所述墙体主体。

作为一种可选方案，所述吊装组件为多个，且多个所述吊装组件平行且间隔设置。

一种3D打印墙体的打印方法，用于打印如上所述的3D打印墙体，所述打印方法包括：

3D打印第一高度的墙体主体；

在所述墙体主体的上端面铺设一个支撑架体；

在支撑架体上，继续3D打印第二高度的墙体主体；以及

在所述墙体主体的上端面铺设第二个所述支撑架体，且该所述支撑架体的所述竖向支撑组件与上一个所述支撑架体的所述竖向支撑组件首尾连接。

本发明的有益效果为：

本发明提供一种3D打印墙体，该3D打印墙体包括墙体主体和至少两个支撑架体。墙体主体通过3D打印方法成型，每个支撑架体包括垂直连接的水平支撑组件和多个竖向支撑组件，多个竖向支撑组件沿水平支撑组件平行且间隔设置，沿墙体主体的延伸方向，至少两个水平支撑组件平行且间隔设置在墙体主体内，且相邻两个支撑架体的每个竖向支撑组件首尾连接。该3D打印墙体通过将现有技术中长度过大的竖向支撑组件分割为多个竖向支撑组件，且每段竖向支撑组件与水平支撑组件同时铺设，无需单独插设竖向钢筋，降低插入竖向支撑组件的难度，且便于施工。

本发明还提供一种3D打印墙体的打印方法，该打印方法用于打印上述3D打印墙体，该打印方法包括：3D打印第一高度的墙体主体；在墙体主体的上端面铺设一个支撑架体；在支撑架体上，继续3D打印第二高度的墙体主体；在墙体主体的上端面铺设第二个支撑架体，且该支撑架的竖向支撑组件与上一个支撑架体的竖向支撑组件首尾连接。该打印方法只需进行墙体主体打印以及铺设支撑架体两个步骤，减少现有技术中单独插设竖向钢筋的步骤，操作简单，有利于提高3D打印墙体的效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对本发明实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据本发明实施例的内容和这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的3D打印墙体的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的3D打印墙体的打印方法的逻辑图；

图3是本发明实施例提供的支撑架体的结构示意图；

图4是本发明实施例提供的竖向支撑组件的结构示意图；

图5是本发明实施例提供的连接管和限位单元的剖面结构示意图；

图6是本发明实施例提供的限位单元的结构示意图；

图7是图3中A处的局部放大图。

图中标记如下：

100-墙体主体；

200-支撑架体；210-水平支撑组件；211-框架；212-内筋；220-竖向支撑组件；221-竖向支撑件；2211-限位槽；222-连接件；2221-连接管；2222-限位单元；2222a-限位块；2222a1-斜面；2222b-固定块；2222c-复位件；230-连接桥；240-安装座；250-端盖；260-吊装组件；261-吊装架；262-第二吊环。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分结构而非全结构。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”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，可以是两个元件内结构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，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，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”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，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发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。

如图1～图7所示，本实施例提供一种3D打印墙体，该3D打印墙体包括墙体主体100和至少两个支撑架体200。墙体主体100通过3D打印方法成型，每个支撑架体200包括垂直连接的水平支撑组件210和多个竖向支撑组件220，多个竖向支撑组件220沿水平支撑组件210平行且间隔设置，沿墙体主体100的延伸方向，至少两个水平支撑组件210平行且间隔设置在墙体主体100内，且相邻两个支撑架体200的每个竖向支撑组件220首尾连接。该3D打印墙体通过将现有技术中长度过大的竖向支撑组件220分割为多个竖向支撑组件220，且每段竖向支撑组件220与水平支撑组件210同时铺设，无需单独插设竖向钢筋，降低插入竖向支撑组件220的难度，且便于施工。同时，水平支撑组件210具有增加墙体主体100结构的效果。示例性地，水平支撑组件210和竖向支撑组件220均为钢筋结构，从而提高墙体主体100的强度。此外，墙体主体100的延伸方向为垂直于地面的方向。

如图2所示，本实施例还提供一种3D打印墙体的打印方法，该打印方法用于打印上述3D打印墙体，该打印方法包括：3D打印第一高度的墙体主体100；在墙体主体100的上端面铺设一个支撑架体200；在支撑架体200上，继续3D打印第二高度的墙体主体100；在墙体主体100的上端面铺设第二个支撑架体200，且该支撑架的竖向支撑组件220与上一个支撑架体200的竖向支撑组件220首尾连接。该打印方法只需进行墙体主体100打印以及铺设支撑架体200两个步骤，减少现有技术中单独插设竖向钢筋的步骤，操作简单，有利于提高3D打印墙体的效率。这里的第一高度和第二高度的尺寸可以相同或不同，本实施例对此不作限定。

具体而言，墙体主体100包括外墙体和内墙体，外墙体围设形成闭合墙面，内墙体设置在外墙体内，内墙体为波浪形或折线形设置在外墙体内，该墙体主体100有利于提高墙体主体100结构强度。

与此同时，水平支撑组件210包括框架211和连续设置在框架211内的内筋212，框架211和内筋212与墙体主体100的相应结构一一对应设置，框架211和内筋212位于墙体主体100相应结构的中心线上，即外墙体与框架211相应设置，内墙体与内筋212相应设置，有利于避免水平支撑组件210露出墙体主体100外，以保证水平支撑组件210的支撑强度。

请参见图3和图4，竖向支撑组件220的中部与水平支撑组件210连接，打印墙体主体100时，首先在打印第一高度墙体主体100，然后铺设支撑架体，此时，竖向支撑组件220位于水平支撑组件210下方的部分向下插入到墙体主体100中，竖向支撑组件220位于水平支撑组件210上方的部分凸出已完成打印的墙体主体100，然后在墙体主体100上端面继续3D打印墙体主体100。因此，位于水平支撑组件210上方的竖向支撑组件220的长度小于位于水平支撑组件210下方的竖向支撑组件220的长度，避免位于水平支撑组件210上方的竖向支撑组件220干涉到后续3D打印墙体主体100。

竖向支撑组件220包括竖向支撑件221和连接件222。其中，竖向支撑件221与水平支撑组件210连接，连接件222连接在沿墙体主体100延伸方向连接的相邻两个竖向支撑件221之间，从而提高竖向支撑组件220的强度，进而提高墙体主体100的结构强度。连接件222可以位于竖向支撑件221的上方或下方，只要能够首尾连接两个竖向支撑件221即可。本实施例中，连接件222设置在竖向支撑件221的上端，以便于放置第二个支撑架体200时，位于上方的竖向支撑件221的下端可以直接与位于下方的连接件222连接。

如图4～图6所示，本实施例中的连接件222包括连接管2221和限位单元2222。沿3D打印墙体的延伸方向，两个竖向支撑件221首尾连接时，连接管2221套设于两个竖向支撑件221的连接处，以连接两个竖向支撑件221。这里的竖向支撑件221为钢筋结构，连接管2221为金属管结构，通过金属管连接两个竖向支撑件221，结构简单，且有利于保证竖向支撑组件的结构强度。限位单元2222设置在连接管2221的两端和竖向支撑件221之间，以约束连接管2221与竖向支撑件221的相对位置，有利于提高竖向支撑组件的结构强度。具体而言，连接管2221的两端分别与相邻两个竖向支撑件221相互靠近的一端，限位单元2222用于约束连接管2221的一端与其中一个竖向支撑件221，同时约束连接管2221的另一端与另一个竖向支撑件221之间，以便于利用连接管2221对两个竖向支撑件221进行限位。

作为一种可选方案，竖向支撑件221上设有至少两个限位槽2211，两个限位槽2211分别靠近竖向支撑件221的两端设置，限位单元2222包括至少两个限位块2222a，竖向支撑件221插入连接管2221内时，限位块2222a至少部分位于限位槽2211中，且每个限位槽2211至少与一个限位块2222a对应设置，从而利用限位槽2211卡固限位块2222a，进而固定连接管2221与竖向支撑件221的相对位置。具体地，当竖向支撑件221上设有两个限位槽2211时，两个限位槽2211分别靠近竖向支撑件221的两端设置，此时，连接管2221的两端分别与两个竖向支撑件221连接，其中一个竖向支撑件221的一端与连接管2221的一端连接，另一个竖向支撑件221靠近上述竖向支撑件221的一端与连接管2221的另一端连接。优选地，位于竖向支撑件221一端的限位槽2211可与多个限位块2222a，多个限位块2222a沿连接管2221的周向间隔设置，以提高限位单元2222的稳定性。

在其他实施例中，竖向支撑件221上可以设置三个、四个或更多限位槽2211，多个限位槽2211沿所述竖向支撑件221的轴向平行且间隔地分别靠近竖向支撑件221的两端设置，此时，每个限位槽2211至少与一个限位块2222a对应设置，有利于进一步提高连接管2221对两个竖向支撑件221进行限位的稳定性。当然，每个限位槽2211也可以同时与多个限位块2222a对应连接。

示例性地，限位块2222a为设置在连接管2221上的圆形凸块，当竖向支撑件221插入连接管2221内时，圆形凸块部位插入限位槽2211中。在其他实施例中，限位块2222a可以是设置在连接管2221上的凸起结构，以使竖向支撑件221插入连接管2221内时。

进一步地，限位槽2211为环形槽，每个限位槽2211与多个限位块2222a相应设置，且多个限位块2222a沿限位槽2211的周向间隔设置，有利于进一步提高连接管2221对两个竖向支撑件221进行限位的稳定性。

在其他实施例中，可以使连接管2221上设有限位槽2211，限位块2222a设置在竖向支撑件221上，且竖向支撑件221插入连接管2221内时，限位块2222a至少部分位于限位槽2211中，且每个限位槽2211至少与一个限位块2222a对应设置。

由于连接管2221与竖向支撑件221连接时，限位块2222a至少部分插入限位槽2211中，限位块2222a容易与竖向支撑件221发生干涉。导致竖向支撑件221无法插入到连接管2221中。为了解决上述问题，限位块2222a靠近限位槽2211的一端设有斜面2222a1，且斜面2222a1朝向该限位块2222a靠近的连接管2221的端面方向倾斜，从而使限位块2222a更容易插入限位槽2211中。具体而言，由于连接管2221分别与两个竖向支撑件221连接，连接管2221上分别设置与每个竖向支撑件221的限位槽2211相对应的限位块2222a，限位块2222a的斜面2222a1朝向倾斜向连接管2221两端方向倾斜。

限位块2222a插入限位槽2211中时，斜面2222a1远离连接管2221轴线方向的一端位于限位槽2211的外部，以便于拆卸。

连接管2221上设有安装孔，安装孔沿连接管2221的径向延伸，限位单元2222还包括固定块2222b，固定块2222b设置在安装孔上，限位块2222a设置在固定块2222b上，限位块2222a能够沿安装孔的延伸方向靠近或远离固定块2222b，由于限位块2222a与竖向支撑件221和限位槽2211之间存在摩擦，容易磨损，通过设置固定块2222b和安装孔，便于限位块2222a的更换。

限位单元2222还包括复位件2222c，复位件2222c沿安装孔的延伸方向设置在固定块2222b和限位块2222a之间，从而为限位块2222a沿插入和滑出限位槽2211往复运动提供弹性空间，结构简单，且更便于竖向支撑件221的组装与拆卸。当然，在其他实施例中，未设置复位件2222c时的限位块2222a可以是卡勾等结构。

如图3和图7所示，此外，由于水平支撑组件210与墙体主体100的中心线相应设置，且墙体主体100具有一定厚度，如果竖向支撑组件220直接与水平支撑组件210连接，竖向支撑组件220至少局部位于墙体主体100内部，不便于组装。为了解决上述问题，本实施例中支撑架体200还包括连接桥230，连接桥230的两端分别与水平支撑组件210和竖向支撑组件220连接，以使所述竖向支撑组件220与所述墙体主体100平行且间隔设置。进一步地，连接桥230与水平支撑组件210共面设置，从而简化连接件222结构。

支撑架体200还包括多个安装座240和多个第一吊环。支撑架体200的部分竖向支撑组件220上设有安装座240，第一吊环设置在安装座240上，且多个第一吊环与多个安装座240一一对应设置，以便于组装和移动支撑架体200和3D打印墙体。组装支撑架体200时，吊装装置利用第一吊环吊起支撑架体200并将其移动到预设位置，以便于组装。可以理解的是，支撑架体200尺寸较大，为了提高吊装支撑架体200的稳定性，第一吊环至少为两个，且两个第一吊环分别位于支撑架体200的两端。更优地，第一吊环为三个、四个或更多，多个第一吊环根据水平支撑组件210形状相应设置，以保证吊装支撑架体200的稳定性。可选地，安装座240设置在竖向支撑件221上，且设置有安装座240的竖向支撑件221上可不设置连接件222。

进一步地，由于第一吊环多次吊装后容易发生摩擦，导致第一吊环为易损件。为了便于更换第一吊环，第一吊环与安装座240可拆卸连接。进一步地，第一吊环与安装座240螺纹连接，以便于组装与拆卸。

支撑架体200还包括多个端盖250，完成吊装后，拆卸下第一吊环，端盖250套设在安装座240上，从而遮蔽安装座240与第一吊环的连接口。

作为一种可选方案，支撑架体200还包括吊装组件260，吊装组件260设置在墙体主体100上，且吊装组件260能够被吊装以移动墙体主体100。

吊装组件260包括吊装架261和第二吊环262。吊装架261平行于水平支撑组件210并设置在水平支撑组件210上，第二吊环262设置在吊装架261的一端，且吊装架261的一端凸出水平支撑组件210设置，以使3D打印方法成型墙体主体100后，第二吊环262凸出于墙体主体100，从而为移动墙体主体100提供便利。进一步地，吊装架261与水平支撑组件210固定连接，这里的固定连接可以是焊接、铆接或通过螺钉等方式连接。可以理解的是，第二吊环262的结构与第一吊环可以是相同结构。应用时，如果墙体主体100完成打印后的状态为垂直于地面的状态，则无须设置吊装组件260。如果墙体主体100完成打印后平放于地面，则操作者需要利用吊装组件260将墙体主体100翻转90°，使其垂直于地面设置。

进一步地，吊装组件260为多个，且多个吊装组件260平行且间隔设置，从而为提高吊装移动墙体主体100的稳定性。

注意，以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施方式的限制，上述实施方式和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内，本发明的要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种3D打印墙体，其特征在于，包括：

墙体主体(100)，通过3D打印方法成型；以及

至少两个支撑架体(200)，每个所述支撑架体(200)包括垂直连接的水平支撑组件(210)和多个竖向支撑组件(220)，多个所述竖向支撑组件(220)沿所述水平支撑组件(210)平行且间隔设置，沿所述墙体主体(100)的延伸方向，至少两个所述水平支撑组件(210)平行且间隔设置在所述墙体主体(100)内，且相邻两个所述支撑架体(200)的每个所述竖向支撑组件(220)首尾连接。

2.根据权利要求1所述的3D打印墙体，其特征在于，所述竖向支撑组件(220)的中部与所述水平支撑组件(210)连接，且位于所述水平支撑组件(210)上方的所述竖向支撑组件(220)的长度小于位于所述水平支撑组件(210)下方的所述竖向支撑组件(220)的长度。

3.根据权利要求2所述的3D打印墙体，其特征在于，所述竖向支撑组件(220)包括：

竖向支撑件(221)，与所述水平支撑组件(210)连接；以及

连接件(222)，连接在沿所述墙体主体(100)延伸方向连接的相邻两个所述竖向支撑件(221)之间。

4.根据权利要求1所述的3D打印墙体，其特征在于，所述水平支撑组件(210)包括框架(211)和连续设置在所述框架(211)内的内筋(212)，所述框架(211)和所述内筋(212)与所述墙体主体(100)的相应结构一一对应设置，所述框架(211)和所述内筋(212)位于所述墙体主体(100)相应结构的中心线上。

5.根据权利要求1所述的3D打印墙体，其特征在于，所述支撑架体(200)还包括：

多个安装座(240)，所述支撑架体(200)的部分所述竖向支撑组件(220)上设有所述安装座(240)；以及

多个第一吊环，所述第一吊环设置在所述安装座(240)上，且多个所述第一吊环与多个所述安装座(240)一一对应设置，以便于组装和移动所述支撑架体(200)和所述3D打印墙体。

6.根据权利要求5所述的3D打印墙体，其特征在于，所述支撑架体(200)还包括：

多个端盖(250)，所述第一吊环与所述安装座(240)可拆卸连接，完成吊装后，拆卸下所述第一吊环，所述端盖(250)套设在所述安装座(240)上。

7.根据权利要求1～6任一项所述的3D打印墙体，其特征在于，所述支撑架体(200)还包括：

吊装组件(260)，设置在所述墙体主体(100)上，且所述吊装组件(260)能够被吊装以移动所述墙体主体(100)。

8.根据权利要求7所述的3D打印墙体，其特征在于，所述吊装组件(260)包括：

吊装架(261)，平行于所述水平支撑组件(210)并设置在所述水平支撑组件(210)上；以及

第二吊环(262)，设置在所述吊装架(261)的一端，且所述吊装架(261)的一端凸出所述水平支撑组件(210)设置，以使3D打印方法成型所述墙体主体(100)后，所述第二吊环(262)凸出于所述墙体主体(100)。

9.根据权利要求8所述的3D打印墙体，其特征在于，所述吊装组件(260)为多个，且多个所述吊装组件(260)平行且间隔设置。

10.一种3D打印墙体的打印方法，其特征在于，用于打印如权利要求1～9任一项所述的3D打印墙体，所述打印方法包括：

3D打印第一高度的墙体主体(100)；

在所述墙体主体(100)的上端面铺设一个支撑架体(200)；

在支撑架体(200)上，继续3D打印第二高度的墙体主体(100)；以及

在所述墙体主体(100)的上端面铺设第二个所述支撑架体(200)，且该所述支撑架体(200)的所述竖向支撑组件(220)与上一个所述支撑架体(200)的所述竖向支撑组件(220)首尾连接。