CN117948248A - 具有堆叠塔架区段的风力涡轮塔架结构 - Google Patents

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R·E·沃格尔
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Abstract

本公开针对具有至少部分增材制造的堆叠塔架区段的塔架结构的实施例。塔架结构的实施例具有多个堆叠塔架区段，其中，多个堆叠塔架区段中的至少一个塔架区段包括具有一个或多个打印层的壁元件，以及在其上保持一个或多个打印层的基部。本公开还针对一种使用堆叠塔架区段和增材制造来制造塔架结构的方法。该方法的实施例包括形成浇注混凝土或铸造材料的基部、打印和沉积一个或多个打印层以形成壁元件，以及堆叠多个塔架区段以形成塔架结构。

Description

具有堆叠塔架区段的风力涡轮塔架结构
关于联邦政府资助的研究或开发的声明
本发明在美国能源部(DOE)授予的合同号DE-EE0009059的政府支持下完成。政府享有本发明中的某些权利。
技术领域
本公开涉及一种用于风力涡轮的塔架结构，并且更具体地涉及一种具有多个堆叠塔架区段的塔架结构。
背景技术
风电被认为是目前可获得的最清洁最环保的能源之一，并且就此而言，风力涡轮已受到越来越多的关注。现代风力涡轮通常包括塔架、发电机、变速箱、机舱和一个或多个转子叶片。转子叶片使用已知的翼型件原理获得风的动能。转子叶片传送旋转能形式的动能，以便转动将转子叶片联接到变速箱(或如果未使用变速箱，则直接地联接到发电机)的轴。然后，发电机将机械能转换成电能，电能可部署至公用电网。
塔架结构并且特别是风力涡轮塔架通常由钢管、预制混凝土区段或其组合构造而成。此外，管和/或混凝土区段通常在现场外形成，运送到现场，并且然后布置在一起以架立塔架。例如，某些常规制造方法包括形成预铸造混凝土环，将环运送到现场，将环布置在彼此顶部，并且然后将环固定在一起。然而，随着塔架高度的增加，常规的制造方法受到禁止运送直径大于约4至5米的塔架区段的运输法规的限制。因此，某些塔架制造方法包括形成多个弧形节段，并且在现场将这些节段(例如经由螺栓连接和/或焊接)固定在一起以形成塔架的直径。然而，这样的方法需要大量的劳动并且可能费时。
鉴于前述内容，本领域一直在寻找用于制造风力涡轮塔架的改进方法。例如，最近，在使用增材制造技术来至少部分地建造风力涡轮塔架中取得了进展。这样的方法允许在现场架立塔架结构，并且还允许将结构构建到更高的高度。
因此，本公开针对一种解决了上文提到的问题的具有多个堆叠塔架区段的塔架结构及其制造和组装方法。
发明内容
本发明的方面和优点将在下面的描述中部分地阐述，或可从描述中变得显而易见，或可通过本发明的实践而了解。
一方面，本公开针对具有至少部分增材制造的堆叠塔架区段的塔架结构的实施例。塔架结构的实施例具有多个堆叠塔架区段，其中，多个堆叠塔架区段中的至少一个塔架区段包括具有一个或多个打印层的壁元件，以及在其上保持一个或多个打印层的基部，并且其中，壁元件或基部中的至少一者包括升降机连接元件。
又一方面，本公开针对具有多个堆叠塔架区段的塔架结构的实施例，其中，多个堆叠塔架区段中的至少一个塔架区段包括具有一个或多个打印层的壁元件，以及固定的升降机连接元件，并且其中，固定的升降机连接元件可与至少壁元件成一体。
又一方面，本公开针对一种使用堆叠塔架区段和增材制造来制造塔架结构的方法。该方法的实施例包括形成浇注混凝土或铸造材料的基部、打印和沉积一个或多个打印层以形成壁元件、将升降机连接元件安装在至少壁元件或基部上，以及堆叠多个塔架区段以形成塔架结构。
又一方面，本公开针对一种组装塔架结构的方法，其包括形成浇注混凝土或铸造材料的模具、形成浇注混凝土或铸造材料的基部、使用模具形成多个塔架区段，以及将多个塔架区段堆叠在基部的顶部上以形成塔架结构。
附图说明
在参考附图的说明书中阐述了针对本领域中普通技术人员的包括其最佳模式在内的本发明完整并且可行的公开内容，其中：
图1示出了根据本公开的风力涡轮的实施例的透视图；
图2示出了根据本公开的风力涡轮的塔架结构的实施例的局部横截面视图；
图3示出了根据本公开的用于打印结构的增材打印系统的实施例的示意图；
图4示出了根据本公开的图3的增材打印系统的某些构件的近视图；
图5示出了根据本公开的增材打印系统的某些构件的实施例的另一个近视图；
图6示出了根据本公开的用于打印结构的增材打印系统的另一个实施例的透视图；
图7示出了根据本公开的图6的增材打印系统的某些构件和组装的增强部件的顶部平面视图；
图8示出了根据本公开的图6的增材打印系统的某些构件的侧部透视图；
图9示出了根据本公开的增材打印系统的控制器的实施例的框图；以及
图10示出了根据本公开的具有混合塔架结构的风力涡轮的实施例的透视图；
图11示出了根据本公开的风力涡轮的塔架结构的塔架区段的侧视图；
图12示出了根据本公开的具有图11的多个堆叠塔架区段的塔架结构的侧视图；
图13A示出了根据本公开的图12的塔架结构的接合部的分解透视横截面视图；
图13B示出了根据本公开的图13A的接合部的横截面视图；
图14A示出了根据本公开的塔架结构的接合部的横截面视图；
图14B示出了根据本公开的塔架结构的接合部的横截面视图；
图14C示出了根据本公开的塔架结构的接合部的横截面视图；
图15示出了根据本公开的风力涡轮的塔架结构的塔架区段的横截面视图；
图16示出了根据本公开的具有图15的至少一个塔架区段的塔架结构的横截面视图；
图17是根据本公开的图16的塔架结构的过渡系统的分解横截面视图；
图18A示出了根据本公开的塔架结构的过渡系统的透视横截面视图；
图18B示出了根据本公开的图18A的过渡系统的横截面视图；
图19A示出了根据本公开的风力涡轮的塔架结构的塔架区段的横截面视图；
图19B示出了根据本公开的帽模具上的塔架结构的帽的横截面视图；
图19C示出了根据本公开的壁元件模具上的塔架结构的塔架区段的壁元件的横截面视图；
图20示出了根据本公开的具有图19A的至少一个塔架区段的塔架结构的横截面视图；
图21示出了根据本公开的帽模具的横截面视图；
图22示出了根据本公开的风力涡轮的塔架结构的塔架区段的横截面视图；
图23A示出了根据本公开的风力涡轮的塔架结构的塔架区段的横截面视图；
图23B示出了根据本公开的图23A的塔架区段的顶部视图；以及
图24示出了根据本公开的用于组装增材制造结构的方法的实施例的流程图。
本说明书和附图中的参考标号的重复使用旨在表示本公开的相同或相似的特征或元件。
具体实施方式
现在将详细参照本公开的实施例，其一个或多个示例在附图中示出。每一个示例通过阐释本公开的方式提供，而不限制本公开。实际上，对本领域技术人员来说显而易见的是，在不脱离本公开的范围或精神的情况下，可在本公开中进行各种改型和变型。例如，示出或描述为一个实施例的一部分的特征可与另一个实施例一起使用以产生又一个实施例。因此，旨在本公开覆盖归入所附权利要求和其等同物的范围内的这样的改型和变型。
如本文中所用，术语“第一”、“第二”和“第三”可互换使用，以将一个构件与另一个区分开，并且不旨在表示独立构件的位置或重要性。
除非本文中另有说明，否则术语“联接”、“固定”、“附接”等是指直接联接、固定或附接，以及通过一个或多个中间构件或特征的间接联接、固定或附接。
如本文中在说明书和权利要求各处使用的近似语言用于修饰可允许变化而不导致其涉及的基本功能的改变的任何定量表达。因此，由诸如“约”、“大致”和“基本上”的一个或多个术语修饰的值不限于指定的准确值。在至少一些情况下，近似语言可对应于用于测量值的仪器的精度，或用于构造或制造构件和/或系统的方法或机器的精度。例如，近似语言可表示在10％的裕度内。
在这里和在说明书和权利要求各处，范围限制组合和互换，这样的范围被识别且包括在其中包含的所有子范围，除非上下文或语言另外指出。例如，本文中公开的所有范围都包括端点，并且端点可彼此独立地组合。
总体上，本公开针对用于制造诸如风力涡轮塔架的塔架结构的增材制造结构、增材制造系统和增材制造方法。如本文中所用的“增材制造结构”是指经由“增材制造”技术(诸如增材制造、3D打印、喷涂沉积、挤压增材制造、混凝土打印、自动纤维沉积，以及利用计算机数控和多自由度来沉积材料的其它技术)使用胶结材料(诸如混凝土和/或其它建筑材料)的连续层(例如打印层)的自动沉积而形成的结构。
如本文中所用的“增材制造”是指用于合成三维物体的过程，其中在计算机控制下形成连续的材料层以创建物体。因而，几乎任何大小和/或形状的物体都可根据数字模型数据而产生。还应该理解，本公开的增材制造方法可包含三个自由度以及多于三个的自由度，使得打印技术不仅限于打印堆叠的二维层，而且还能够打印弯曲和/或不规则的形状。
例如，本公开针对使用堆叠塔架区段和增材制造来制造塔架结构的方法的实施例。该方法的实施例包括形成浇注混凝土或铸造材料的基部、打印和沉积一个或多个打印层以形成壁元件、将升降机连接元件安装在至少壁元件或基部上，以及堆叠多个塔架区段以形成塔架结构。取决于实施例，多个塔架区段可直接打印和沉积在基部上，或单独打印和沉积(例如在模具上)并且随后例如放置在基部上或另一个塔架区段上。此外，取决于实施例并且假设多个塔架区段单独打印，多个塔架区段也可打印和沉积在模具上并且随后放置在基部上(或例如在另一个塔架区段上)。
因此，本公开还针对具有至少部分地增材制造的堆叠塔架区段的塔架结构的实施例。塔架结构的实施例具有多个堆叠塔架区段，其中，多个堆叠塔架区段中的至少一个塔架区段包括具有一个或多个打印层的壁元件，以及在其上保持一个或多个打印层的基部，并且其中，壁元件或基部中的至少一者包括升降机连接元件。取决于实施例，基部可为具有用于在其上打印和沉积一个或多个打印层的表面的固定基部。取决于实施例，基部还可具有包括对准元件的顶侧，其中，基部的顶侧用于保持包括一个或多个打印层的壁元件，并且其中，壁元件包括与基部的对准元件相对应的对准元件。
在另一个实施例中，基部可为用于多个堆叠塔架区段中的至少一个塔架区段的固定基部，并且固定基部可为将至少一个塔架区段与多个堆叠塔架区段中的相邻堆叠塔架区段连接的过渡系统。过渡系统可具有顶侧，其包括保持一个或多个打印层的基部的表面，以及浇注混凝土或铸造材料管状壁。浇注混凝土或铸造材料管状壁和基部的顶侧的表面可限定腔，其中该腔接收一个或多个打印层中的至少一个层。过渡系统还可具有底侧，其包括表面和限定约束环的浇注混凝土或铸造材料管状壁。约束环和基部的底侧的表面可限定腔，其中该腔接收相邻堆叠塔架区段的一个或多个打印层中的至少顶层。
在另一个实施例中，过渡系统的底侧的表面可用于使相邻堆叠塔架区段的一个或多个打印层中的至少顶层变平。
在另一个实施例中，基部可具有用于保持壁元件的顶侧，其中该顶侧包括对准元件。壁元件还可具有与基部的顶侧的对准元件相对应的对准元件，其中壁元件的对准元件和基部的对准元件便于壁元件和基部的对准。
在另一个实施例中，塔架结构可具有多个堆叠塔架区段，其中，多个堆叠塔架区段中的至少一个塔架区段包括具有一个或多个打印层的壁元件和固定的升降机连接元件。固定的升降机连接元件可与至少壁元件成一体。固定的升降机连接元件还可具有在其上保持壁元件的一个或多个打印层的表面。此外，固定的升降机连接元件还可具有用于在其上直接打印和沉积一个或多个打印层的表面。特别地，固定的升降机连接元件可为与至少壁元件成一体的钢升降板，并且甚至更具体地，钢升降板可与壁元件的一个或多个打印层中的至少底层成一体。
在另一个实施例中，一种组装塔架结构的方法包括形成浇注混凝土或铸造材料的模具、形成浇注混凝土或铸造材料的基部、使用该模具形成多个塔架区段，以及将多个塔架区段堆叠在基部的顶部上以形成塔架结构。取决于实施例，形成多个塔架区段中的至少一个塔架区段可包括在模具的顶侧上打印和沉积一个或多个打印层以形成壁元件，模具的顶侧包括对准模具，使得打印和沉积在其上的(多个)壁元件包括对准元件，以及将升降机连接元件安装在至少壁元件或基部上。取决于实施例，堆叠多个塔架区段以形成塔架结构可包括经由升降机连接元件升降多个塔架区段中的每一个、经由对准元件对准至少一个塔架区段和相邻塔架区段，以及将至少一个塔架区段堆叠在相邻塔架区段上。
在另一个实施例中，堆叠多个塔架区段以形成塔架结构还可包括使用例如帽区段来盖住堆叠的多个塔架区段。
现在参看附图，图1示出了根据本公开的塔架结构500的实施例的透视图。如图1中所描绘，塔架结构500可为风力涡轮1的构件。如图所示，风力涡轮1大体上包括从地基3的顶部上的支承表面2延伸的塔架结构500、安装在塔架结构500上的机舱4，以及联接到机舱4的转子6。转子6包括可旋转毂8和联接到毂8并从毂8向外延伸的至少一个转子叶片10。例如，在所示实施例中，转子6包括三个转子叶片10。然而，在另一个实施例中，转子6可包括多于或少于三个的转子叶片10。每个转子叶片10可围绕毂8间隔开，以便于旋转转子6，以使动能能够从风转换成可用的机械能，并且随后转换成电能。例如，毂8可旋转地联接到定位在机舱4内的发电机(未示出)，以允许产生电能。
应当理解，尽管本文中参考风力涡轮塔架进行论述，但本公开不限于风力涡轮塔架，而是可在具有混凝土构造和/或高塔架结构的任何应用中使用。例如，本公开可在住宅、建筑物、建筑物的部分、桥梁、塔架、杆以及混凝土行业的其它方面的增材制造中使用。此外，本文中所述的方法还可应用于制造受益于本文中所述的优点的任何类似结构，例如风力涡轮支承塔架、冷却塔、通信塔、桥塔、烟囱、输电塔、观测塔、公寓、办公室、装饰塔、水塔、筒仓和/或其它类似结构。
现在参看图2，根据实施例更详细地描述了图1的风力涡轮1的塔架结构500。具体地，图2示出了塔架结构500、特别是塔架结构500的至少一个塔架区段501的实施例的局部横截面视图。如图所示，塔架结构500限定大体周向的塔架壁20，该塔架壁具有保持在基部400上的外壁元件22和内壁元件24。此外，如图所示，周向塔架壁20大体上限定空心内部26，其通常用于容纳各种涡轮构件(例如，功率转换器、变压器等)。此外，在实施例中，塔架结构500使用增材制造来形成，并且增材制造设备可在空心内部26中时接合到内壁元件24并在内壁元件24上爬升。
此外，如图所示，塔架结构500可由利用一个或多个增强部件30增强的一种或多种胶结材料形成，增强部件30诸如是长形线缆或线材、螺旋线缆或线材、增强条(也称为钢筋)、网状增强纤维(金属或聚合物)、增强金属环(圆形、椭圆形、螺旋形和其它可能相关的)和/或联接件。根据实施例，可通过任何合适的供应系统32来提供胶结材料(例如见图4)。此外，增强部件30可在打印过程期间精确地放置、跟踪、映射和嵌入在胶结材料中。如本文中所用，胶结材料包括构造成在固化之后粘合在一起以形成结构的任何合适的可加工浆料。合适的胶结材料包括例如混凝土、沥青树脂、沥青、地质聚合物、聚合物、水泥、砂浆、胶结组合物或类似的材料或组合物。
根据本公开的实施例，例如，粘合剂材料(未示出)、冷接合部底漆(未示出)，和/或以C形框架形式的(多个)钢/金属/合金/复合框架或(多个)端帽(未示出)也可设置在胶结材料与地基3之间、胶结材料与增强部件30之间，或胶结材料与增强部件30的多个层之间。因此，这些材料可进一步补充或补足材料之间的层间键合，便于预制构件或模板的一体化或使用，或简单地提供美学益处(例如，遮盖塔架结构500中增材制造的胶结材料壁的粗糙边缘)。
如本文中所用的“粘合材料”是指胶结材料，诸如砂浆、聚合物材料和/或胶结材料与聚合物材料的混合物。包括胶结材料的粘合配方在本文中称为“胶结砂浆”。如本文中所用的“胶结砂浆”是指可与细骨料结合的任何胶结材料。使用波特兰水泥和细骨料制成的胶结砂浆有时也称为“波特兰水泥砂浆”或“OPC”。包括胶结材料和聚合物材料的混合物的粘合配方在本文中称为“聚合物砂浆”。可将任何胶结材料包括在与聚合物材料以及可选的细骨料的混合物中。包括聚合物材料的粘合配方在本文中称为“聚合物粘合剂”。
可在粘合配方中使用的聚合物材料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(EVA))、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。某些聚合物材料的特性在ASTMC1059/C1059M-13，用于将新鲜混凝土键合到硬化混凝土的胶乳剂的标准规范(Standard Specification for Latex Agents for Bonding Fresh to HardenedConcrete)中进行描述。
现在参看图3-5，示出了根据本公开的实施例的增材打印系统40。值得注意的是，图1-2的塔架结构500的全部或部分可使用增材打印系统40经由材料沉积或材料回填来逐层打印或铸造，增材打印系统40可使用任何合适的机构来沉积增材材料或一定量的材料(诸如混凝土)的层，以形成塔架结构500。增材打印系统40具有用于将材料沉积到地基3上的一个或多个喷嘴。喷嘴由控制器200(见图9)控制以形成在控制器处理器内编程的对象(诸如CAD文件；本文中详细描述)。
更具体地，如图3中所示和本文中所述，增材打印系统40包括一个或多个打印头42，其具有任何合适数量的沉积喷嘴44并且可独立移动以同时打印塔架结构500的层。
增材打印系统40可包括竖直支承结构50，其大体上构造用于在打印过程期间将打印头42中的一个或多个悬置在塔架结构500上方。就此而言，竖直支承结构50可从地面或从地基3基本上沿竖直方向V向上延伸到至少部分地在塔架结构500的顶部52上方(例如，并且在打印第一层之前也在地基3上方)的位置。
竖直支承结构50可包括多个支承塔架54和在支承塔架54中的至少两个之间延伸的一个或多个龙门架梁56。尽管在图3-5中示出了两个支承塔架54和单个龙门架梁56，但是应当理解，根据备选实施例可使用支承塔架54的任何合适数量和位置。另外，支承塔架54和龙门架梁56示出为桁架状结构(例如，类似于塔式起重机)，但是根据备选实施例可以以任何其它合适的方式形成或具有任何其它构造。
另外，尽管将竖直支承结构50示出为定位在塔架结构500的外侧上，但是应当理解，根据备选实施例，竖直支承结构50可定位在塔架结构500的内侧。根据又一些实施例，竖直支承结构50可包括定位在塔架结构500的内侧和外侧两者的支承塔架54。另外，可使用任何其它合适的系统或机构将增材打印系统40悬置于竖直支承结构50。
值得注意的是，在增材打印过程期间，塔架结构500的顶部52沿竖直方向V逐层升高构建。因此，竖直支承结构50可为可扩展的支承结构，其可随着塔架500的高度而升高。就此而言，竖直支承结构50可由多个堆叠节段60形成，所述堆叠节段沿竖直方向V彼此相邻定位并且连结以形成刚性竖直支承结构50。因此，当塔架结构500接近竖直支承结构50的顶部58时，可将附加节段62添加到堆叠节段60，以升高竖直支承结构50的总体高度。
具体参看图3，附加节段62可使用顶升系统64与堆叠节段60组合以升高竖直支承结构50。大体上，如图所示，顶升系统64可靠近基座3定位并且构造用于升高竖直支承结构50(例如包括堆叠节段60和龙门架梁56)并且插入附加节段62。具体地，单独的顶升系统64可定位在每个支承塔架54的底部处。
根据实施例，顶升系统64可包括定位在堆叠节段60的底部处的顶升框架66和顶升机构68。本文中所述顶升机构68大体上可为用于升高竖直支承结构50的任何合适的液压地、气动地或其它机械地致动的系统。因此，当需要添加附加节段62时，专用的顶升机构68同时升高支承塔架54中的每一个，使得可插入附加节段62。具体地，当附加节段62定位在最下面的堆叠节段60下方时，顶升框架66可支承竖直支承结构50的重量。附加节段62使用任何合适的机械紧固件、焊接等连结到堆叠节段60。可根据需要重复该过程，以升高竖直支承结构50的总高度。
在某些情况下，可能期望保护塔架结构500和增材打印系统40的构件免受它们在其中使用的外部环境。在这样的实施例中，塔架盖70大体上可为围绕竖直支承结构50定位的任何合适的材料。例如，塔架盖70(见图4)可为披覆在竖直支承结构50上方或附接到竖直支承结构(例如，在支承塔架54和/或龙门架梁56上方)的织物状材料。
如上文提到的那样，竖直支承结构50大体上构造用于支承打印头42中的一个或多个和/或便于形成塔架结构500的其它模块。具体参看图3至图5，增材打印系统40可进一步包括一个或多个支承部件，诸如支承环80，其悬置于竖直支承结构50，或更具体地悬置于塔架结构500上方的龙门架梁56。例如，如图所示，支承环80使用竖直定位机构82安装到龙门架梁56。大体上，竖直定位机构82构造用于调整在龙门架梁56与支承环80的顶部之间沿竖直方向V测量的高度或竖直距离84。例如，竖直定位机构82可包括在龙门架梁56与支承环80之间延伸的一个或多个液压致动器86，其用于当塔架结构500逐层构建时沿竖直方向V移动支承环80和打印头42。
如图所示，液压致动器86构造用于调整竖直距离84以将打印头42的沉积喷嘴44精确地定位在塔架结构500的顶部52的正上方。以此方式，可精确地控制增材打印过程。然而，应当理解，根据备选实施例，可以以任何其它合适的方式调整打印头42的竖直运动。例如，根据实施例，支承环80可刚性地固定到龙门架梁56，而支承环80和/或打印头42用于便于竖直运动以精确地定位沉积喷嘴44。例如，打印头42可使用竖直轨道和定位机构可滑动地安装到支承环80，以调整相对于支承环80和塔架结构500的竖直位置。
根据所示实施例，(多个)打印头42可移动地联接到支承环80，使得沉积喷嘴44可围绕塔架结构500的周边沉积胶结材料，而支承环80相对于龙门架梁56保持旋转固定。就此而言，例如，驱动机构100可将(多个)打印头42可操作地联接到支承环80，使得(多个)打印头42可构造用于围绕支承环80的周边102移动(例如，围绕周向方向C)，同时选择性地沉积胶结材料。下面描述并在附图中示出了驱动机构100的实施例，但是应当理解，其它驱动机构也可考虑，并且在本公开的范围内。
如图4中最佳所示，例如，驱动机构100可包括定位在支承环80上的环形齿轮104和可旋转地安装到打印头42的驱动齿轮106。具体地，如图所示，环形齿轮104限定在支承环80的底部108上。因此，当(多个)打印头42安装在支承环80的底部108上时，驱动齿轮106接合环形齿轮104。驱动机构100可进一步包括驱动马达110，该驱动马达机械地联接到驱动齿轮106，以选择性地旋转驱动齿轮106以围绕支承环80的周边102移动(多个)打印头42。以此方式，支承环80可保持静止，而(多个)打印头42围绕支承环80移动，同时沉积胶结材料以形成塔架结构500的横截面层。
尽管驱动机构100在本文中示出为使用驱动齿轮106和环形齿轮104的齿条和小齿轮传动布置结构，但是应当理解，根据备选实施例，可使用任何其它合适的驱动机构100。例如，驱动机构100可包括磁性驱动系统、带驱动系统、摩擦辊驱动系统，或在(多个)打印头42与支承环80之间的允许并且便于两者之间的选择性运动的任何其它机械联接。
另外，在实施例中，支承环80可大体上具有与塔架结构500直径基本相等的直径。然而，可能期望打印具有非固定直径或渐缩轮廓的塔架结构500。另外，例如，如图5中所示，塔架结构500可包括沿径向方向R与内塔架壁122间隔开的外塔架壁120。例如，可打印外塔架壁120以限定用于接收浇注混凝土的模具，例如，以缩短打印时间和总建造时间。
因此，如图5中所示，增材打印系统40可包括多个同心支承环80，以及用于同时打印外塔架壁120和内塔架壁122中的每一个的打印头42。具体地，如图所示，外支承环124可定位在外塔架壁120上方，并且具有与外塔架壁120基本相等的直径。类似地，内支承环126可定位在内塔架壁122上方，并且具有与内塔架壁122基本相等的直径。根据该实施例，外支承环124和内支承环126中的每一个可分别包括专用的打印头42和/或便于外塔架壁120和内塔架壁122的打印过程的其它模块。
再次参看图4，(多个)打印头42可包括用于调整(多个)打印头42上的沉积喷嘴44的位置的机构。例如，(多个)打印头42可包括径向调整机构130，该径向调整机构构造用于使沉积喷嘴44沿径向方向R移动。具体地，根据所示的实施例，径向调整机构130包括安装到打印头42的底部134的滑轨132。滑轨132大体上沿径向方向延伸，并且构造用于可滑动地接收沉积喷嘴44。
径向调节机构130可进一步包括致动机构136，该致动机构使沉积喷嘴44在滑轨132内沿径向方向R移动。例如，致动机构136可包括用于在滑轨132内移动沉积喷嘴44的任何合适的致动器或定位机构。就此而言，例如，致动机构136可包括多个线性致动器、伺服马达、履带输送机系统、齿条和小齿轮机构、滚珠丝杠线性滑块等中的一个或多个。
仍然参看图4和图5，增材打印系统40可包括任何其它合适数量的子系统或模块，以便于和改进打印过程或改进塔架结构500的整饰。例如，如图4中所示，增材打印系统40可包括增强模块140，该增强模块可移动地联接到支承环80，并且构造用于将一个或多个增强部件142至少部分地嵌入在塔架结构500内。就此而言，例如，增强模块140可类似于(多个)打印头42，因为其接合支承环80并且可在沉积增强部件142的同时围绕支承环80的周边102移动。
如下文简要阐释的那样，例如，根据实施例，增强部件142可为增强条(即，钢筋)、张紧线缆、或任何其它合适的结构增强部件。例如，如图2中所示，增强模块140可将一个或多个增强部件30至少部分地嵌入在塔架结构500的一个或多个部分内。就此而言，增强模块140将增强部件30至少部分地定位在塔架结构500内。应当理解，这样的增强部件30可沿塔架结构500的整个高度延伸(例如，如图2中所示)或仅沿塔架高度的一部分延伸。
类似地，仍然参看图3和图4，例如，增材打印系统40也可构造成经由可移动地联接到支承环80并构造用于沉积回填材料和/或如本文中所述的任何其它数量的材料的机构来供应回填材料。就此而言，例如，这样的机构可类似于(多个)打印头42和/或增强模块140，因为其接合支承环80并且可在沉积回填材料的同时围绕支承环80的周边102移动。例如，根据实施例，本文中所述的回填材料可包括任何合适的可加工浆料，其构造成在固化后粘合在一起以形成结构。例如，合适的材料包括混凝土、沥青树脂、沥青、粘土、水泥、砂浆、胶结组合物、地质聚合物材料、聚合物材料或类似的材料或组合物。例如，用于铸造的其它合适的材料包括钢、铝和其它合金、组合物和材料。
现在参看图6-8，示出了用于形成塔架结构的塔架区段的增材打印系统的另一个实施例的各种视图，特别地，示出了用于形成塔架结构500的塔架区段501的增材打印系统300。如图所示，塔架区段501可通过利用增材打印系统300的打印头组件302沉积壁502的一个或多个层来形成。在实施例中，如图所示，壁502可环绕或至少部分环绕塔架结构500的竖直轴线(VA)。每个壁502例如可为轴向对准布置的多个打印层中的一个，以形成塔架结构500。另外，如本文中所述，塔架结构500可使用至少一种胶结材料形成。
如图6中所示的塔架500的部分俯视视图中描绘的那样，在实施例中，壁502可具有与壁502的每个层相对应的外圆周面508。外圆周面508可具有距竖直轴线(VA)的最大径向距离。外圆周面508例如可为大体圆形的并且环绕竖直轴线(VA)。
在实施例中，壁502可具有与壁502的每个层相对应的内圆周面510。内圆周面510可具有距竖直轴线的最小径向距离。内圆周面510例如可为大体圆形的并且环绕竖直轴线。
如图7中所示的俯视视图(例如，层视图)中描绘的那样，增强部件514的实施例可定位在第一打印层512上(如由箭头A1描绘的那样)。因此，图6示出了在将增强部件514放置和/或定位在第一打印层512上之后形成塔架500的过程。图6还示出了沉积在增强部件514上的第二打印层516的一部分。
在实施例中，增强部件514可包括内轨518、外轨520和/或多个横向部件522。每个横向部件522可具有联接到内轨518的第一端524。在实施例中，每个横向部件522可具有联接到外轨520的第二端526。应当理解，内轨518和/或外轨520可具有与第一打印层的水平形状相对应的形状。例如，在塔架结构500具有大体圆柱形或圆锥形形状的实施例中，内轨518和/或外轨520可为大体圆形的。作为附加示例，在其中塔架结构500具有大体多边形形状的实施例中，内轨518和/或外轨520可包括由多个直的和/或弯曲的区段连结的多个角/角部。在这样的实施例中，内轨518和/或外轨520可具有与由多个直的和/或弯曲的区段连结的多个角/角部成镜像的形状。
如图6-7中具体描绘的那样，在实施例中，可为塔架结构500的每个层限定中线参考曲线(CM)。中线参考曲线(CM)可在层的外圆周面508与内圆周面510之间等距。因此，中线参考曲线(CM)可为大体圆形的，并且至少部分地环绕竖直轴线。应当理解，中线参考曲线(CM)可表示与壁502的宽度/厚度(W)相对应的径向中性点。
还应当理解，壁502的打印层的中线参考曲线(CM)在塔架结构500的不同高度处可具有不同的实际中线周边长度。例如，塔架结构500可随着高度的增加而渐缩。因此，支承表面2附近的打印层的中线参考曲线(CM)可具有比与塔架结构500的最终高度相邻的中线参考曲线(CM)的实际中线周边长度更大的实际中线周边长度。
返回到图6，在实施例中，增材打印系统300可包括支承结构304。支承结构304可沿大体竖直方向(V)从地面和/或从支承表面2延伸。在实施例中，支承结构304可包括至少一个竖直支承构件306。如描绘的那样，在实施例中，(多个)竖直支承构件306可位于塔架结构500的径向外部。然而，在附加实施例中，(多个)竖直支承构件306可位于壁502的径向内部或支承在壁上面和上方(例如，如图3-5的实施例中所示)。
在实施例中，(多个)竖直支承构件306可支承水平支承构件308(例如，如图8的实施例中所示)。在实施例中，(多个)竖直支承构件306和水平支承构件308可为桁架状结构(例如，类似于塔式起重机)。然而，根据备选实施例，(多个)竖直支承构件306和水平支承构件308可以以其它合适的方式形成或具有任何其它构造。在实施例中，水平支承构件308可围绕(多个)竖直支承构件306旋转。在附加实施例中，水平支承构件308可以可移动地联接到(多个)竖直支承构件306，以便允许水平支承构件308沿竖直方向(V)移动。
在至少一个实施例中，(多个)竖直支承构件306可构造成具有在塔架结构500的制造期间与塔架结构500同步增加的高度。在这样的实施例中，附加节段可使用顶升系统(例如，类似于图3-5的实施例中所示的系统)与(多个)竖直支承构件306组合以升高竖直支承结构。大体上，顶升系统可靠近支承表面2定位，并且可构造用于升高(多个)竖直支承构件306并且插入附加节段。
支承结构304可构造成支承可移动地联接到其的至少一个支承臂310。(多个)支承臂310可构造成将增材打印系统300的至少一个构件定位为邻近塔架结构500。(多个)支承臂310还可构造成将功率、空气、胶结材料、成型材料或其它资源输送到受支承的构件。在附加实施例中，(多个)支承臂310还可配备有至少一个光学传感器334(见图9)，其用于检测(多个)支承臂310相对于塔架结构500的位置。
增材打印系统300可包括由支承结构304支承的打印头组件302。该打印头组件可通过水平支承构件308和/或(多个)支承臂310中的至少一者定位在支承表面2或壁502的前面层上方。打印头组件302可包括打印喷嘴312。打印喷嘴312可构造成在塔架结构500的增材打印期间引导和/或成形胶结材料流。
如图8中特别描绘的那样，(多个)光学传感器334可为三维扫描仪。在另一个实施例中，(多个)光学传感器334可为非接触式扫描仪，其利用相机(例如，立体影像系统)和/或激光器(例如，基于三角测量的3D激光扫描仪)来捕获塔架结构500的物理特性。在另一个实施例中，(多个)光学传感器334可包括图像传感器(例如，相机或视频传感器)，并且可构造成利用基于处理器的算法模型、机器学习或卷积神经网络来从数字图像、视频和其它视觉输入导出信息，并基于该信息采取行动或提出建议。此外，至少一个光学传感器334可与打印头组件302集成。然而，在附加实施例中，(多个)光学传感器334可为由支承结构304支承的独立元件。
在一个或多个打印层511的第一打印层512的沉积以及(多个)增强部件514的放置和定位之后，在实施例中，(多个)光学传感器334可用于光学扫描沉积在(多个)增强部件514上方的打印层。因此，在实施例中，控制器200(见图9)然后可基于光学扫描生成(如由箭头A2描绘的那样)正在沉积的打印层的三维图336。另外，在实施例中，控制器200可基于第一打印层512的三维图336来确定第一打印层512的实际中线周边长度。
在另一个实施例中，在实施例中，控制器200可在打印头组件302的实际打印路径332之前和在其期间记录(多个)第一增强部件的实际物理尺寸以及特定放置、定位和定向。实际打印路径332可在第二打印层516沉积在第一打印层512上方期间由控制器200记录。例如，在实施例中，(多个)传感器334可用于连续地监测(多个)第一增强部件和第二打印层516的放置和定位。在实施例中，可确定(多个)第二增强部件所需的中线周边长度。然后，可至少部分地基于实际中线周长来形成(多个)第二增强部件，该实际中线周边本身基于(多个)第一增强部件的所确定的、跟踪的和映射的位置。
现在参看图9，示出了可控制根据本公开的增材打印系统300的控制器200的合适构件的实施例的示意图。例如，如图所示，控制器200可包括一个或多个处理器202和相关联的(多个)存储器装置204，其配置成执行多种计算机实施的功能(例如，执行方法、步骤、计算等，以及储存如本文中公开的相关数据)。另外，控制器200还可包括通信模块206，以便于控制器200与增材打印系统300的各种构件之间的通信。此外，通信模块206可包括传感器接口208(例如，一个或多个模数转换器)，以允许将从一个或多个传感器传输的信号转换成可由处理器202理解和处理的信号。应当理解，(多个)传感器可使用任何合适的手段(诸如有线或无线连接)通信地联接到通信模块206。另外，通信模块206还可以可操作地联接到增材打印系统300的构件，以便协调塔架结构500的形成。
如本文中所用，术语“处理器”不仅指本领域中称为包括在计算机中的集成电路，还指控制器、微控制器、微型计算机、可编程逻辑控制器(PLC)、专用集成电路和其它可编程电路。另外，(多个)存储器装置204可大体上包括(多个)存储器元件，包括但不限于，计算机可读介质(例如，随机存储存储器(RAM))、计算机可读非易失性介质(例如，闪速存储器)、软盘、光盘只读存储器(CD-ROM)、磁光盘(MOD)、数字多功能盘(DVD)和/或其它适合的存储器元件。这样的(多个)存储器装置204大体上可配置为存储适当的计算机可读指令，当由(多个)处理器202实施时，该指令配置控制器200以执行各种功能，包括但不限于制造如本文中所述的塔架结构，以及各种其它合适的计算机实施的功能。
特别地，在实施例中，通信模块206可包括传感器接口208，传感器接口208包括一个或多个模数转换器，以允许从一个或多个传感器或反馈装置发送的信号转换成可由(多个)处理器202理解和处理的信号。应当理解，这些传感器可使用任何合适的手段通信地联接到通信模块206，例如，经由有线连接或使用本领域中已知的任何合适的无线通信协议的无线连接。处理器202还可配置成计算高级控制算法并与各种以太网或基于串行的协议(Modbus、OPC、CAN等)通信。
图10示出了根据本公开的塔架结构500的另一个实施例的透视图。如图10中描绘的那样，塔架结构500是由通常由混凝土制成的下塔架区段12部分形成的混合塔架结构。在根据本发明的特定实施例中，下塔架区段12通过增材制造工艺形成。塔架结构500还包括可形成为钢圆柱形或网格框架结构或形成为由混凝土形成的一个或多个打印层的上塔架区段14，以及例如在其上保持钢圆柱形或网格框架结构或一个或多个打印层的基部400。
特别地，在所示实施例中，基部400是过渡系统410，其以有效管理和分布施加到下塔架区段12的应力(特别是拉伸应力)的方式将上塔架区段14连接到下塔架区段12。塔架结构500包括多个张力筋16，其可包括线缆等，张力筋围绕过渡系统410连接，并围绕下塔架区段12的底端锚定到支承表面2。例如，在所示实施例中，张力筋16位于塔架区段12的外部。然而，在另一个实施例中，或可选地在所示实施例中，张力筋16位于下塔架区段12的内部。
具有混合塔架结构500的这样的张力筋16的目的和用途在本领域中是公知的并且不需要在本文中详细描述。本文中更详细地描述基部400。
现在参看图11和图12，示出了塔架结构的塔架区段的实施例的各种视图，特别是塔架结构500的塔架区段601。图11示出了塔架区段601的侧视图。图12示出了具有多个堆叠塔架区段的塔架结构500的侧视图，特别是示出了堆叠塔架区段601a和相邻堆叠塔架区段601b(例如，仅部分示出601c；601d等未示出)。
在所示实施例中，多个堆叠塔架区段中的至少一个塔架区段包括具有一个或多个打印层511的壁元件24、在其上保持一个或多个打印层511的基部400，以及安装在基部400上的升降机连接件元件700。基部400具有表面401，其用于在其上直接打印和沉积一个或多个打印层511。以此方式，基部400是用于至少一个塔架区段601的固定基部，因为壁元件24的一个或多个打印层511永久地沉积到表面401上，以在基部400和壁元件24的界面处形成接合部800。在另一个实施例中，升降机连接元件700可安装在壁元件24或基部400中的至少一者上(例如见图19-20)，并且允许升降和移动壁元件24和/或基部400。例如，在塔架区段601和/或塔架结构500的组装期间，一个或多个打印层511可与基部400分开地打印和沉积，并且升降机连接元件700可用于随后将壁元件24放置在基部400上以形成接合部800。
返回到图11和图12所示的实施例，升降机连接元件700是升降吊耳。更具体地，基部400是用于在其上保持或打印一个或多个打印层511的铸造或增材制造的栈板或平台，并且基部400包括多个升降吊耳。基部400还构造为环形环，其具有围绕环形结构的外周缘安装的升降机连接元件700。在另一个实施例中，升降机连接元件700是基部400的多个增强壁面，并且多个增强壁面限定用于升降轭的(多个)升降凹穴(例如见图19-20)。在另一个实施例中，塔架结构500的每个连续的塔架区段601包括基部400和渐缩壁元件24，并且其中，每个连续的基部具有依次更小的直径，使得塔架结构500由渐缩结构限定。
此外，在图11和图12的所示实施例中，基部400具有包括对准元件801的顶侧402。基部400的顶侧402的表面401保持包括一个或多个打印层511的壁元件24。此外，壁元件24具有与基部400的对准元件801相对应的对准元件810。例如，特别如图13A中所示的分解透视横截面视图和图13B中所示的横截面视图所示，图11和图12的接合部800包括壁元件24和基部400的界面，该界面包括与对准元件801相对应的对准元件810(例如，对准元件810接收对准元件801)。
此外，并且特别如图14A-14C中所示，接合部800、对准元件801和对准元件810可具有任何合适的构造。例如，图14A示出了图13A和图13B中示出的接合部800的实施例的不同变型。如图14A中所示的接合部800具有由对准元件810接收的对准元件801，并且与图13A和图13B中所示的对准元件801不同，其围绕基部400的整个环结构延伸。图14B示出了具有由对准元件801接收的对准元件810的接合部800的另一个实施例。图14C示出了具有与对准元件810互锁的对准元件801的接合部800的另一个实施例。
返回到图11和图12的所示实施例，基部400还具有包括对准元件802的底侧404。堆叠塔架区段601a的底侧404的表面403限定接收塔架结构500的相邻堆叠塔架区段601b的壁元件24的一个或多个打印层511的至少顶层的腔。以此方式，相邻堆叠塔架区段601b的壁元件24和堆叠塔架区段601a的基部400的对准元件802的界面形成接合部800。同样以此方式，多个塔架区段601可经由(多个)升降机连接元件700升降、堆叠并对准以形成塔架结构500。
现在参看图15-17，示出了塔架结构的塔架区段的另一个实施例的各种视图，特别是具有过渡系统410的塔架结构500的塔架区段602。具体地，图15示出了具有基部400作为塔架结构500的过渡系统410的塔架区段602的横截面视图。图16示出了塔架结构500的横截面视图，该塔架结构具有在两(2)个堆叠塔架区段(特别是堆叠塔架区段602a和相邻堆叠塔架区段602b)之间的过渡系统410。图17示出了堆叠塔架区段602a的壁元件24、基部400和相邻堆叠塔架区段602b的壁元件24的界面的分解横截面视图。
更具体地，在所示实施例中，多个堆叠塔架区段中的至少一个塔架区段602包括具有一个或多个打印层511的壁元件24，以及过渡系统410。过渡系统410保持一个或多个打印层511。特别地，在所示实施例中，过渡系统410具有包括保持一个或多个打印层511的表面401的顶侧402，以及浇注混凝土或铸造材料管状壁412。浇注混凝土或铸造材料管状壁412和顶侧402的表面401限定腔414，其中腔414接收堆叠塔架区段602a的一个或多个打印层511中的至少一个层。过渡系统410还具有包括表面403的底侧404，以及构造为约束环的浇注混凝土或铸造材料管状壁413。浇注混凝土或铸造材料管状壁413和底侧404的表面403限定腔416，其中腔416接收相邻堆叠塔架区段602b的一个或多个打印层511的至少顶层(图16中最佳所示)。
在所示塔架结构500的组装期间，过渡系统410的底侧404的表面403使相邻堆叠塔架区段602b的一个或多个打印层511的至少顶层变平，并且浇注混凝土或铸造材料管状壁413作为约束环而便于使相邻堆叠塔架区段602b的壁元件24的至少顶层成形。在过渡系统410的另一个实施例中，至少一个塔架区段602还包括安装在塔架区段602的至少壁元件24或过渡系统410上(或与其成一体)的升降机连接元件700。此外，在过渡系统410的另一个实施例中，过渡系统410进一步包括至少延伸到顶侧402的腔414或底侧404的腔416中的一个或多个增强部件420。
图18A和图18B示出了图15-17中所示的过渡系统410的实施例的不同变型。图18A和图18B中所示的过渡系统410具有保持堆叠塔架区段602a的一个或多个打印层511的表面401顶侧402，并且具有与相邻堆叠塔架区段602a的一个或多个打印层511对接的表面403底侧404，并且与图15-17中所示的过渡系统410不同，其不具有浇注混凝土或铸造材料管状壁412或413。取而代之的是，顶侧402表面403限定腔414，并且腔414接收堆叠塔架区段602a的一个或多个打印层511中的至少一个层。此外，底侧404表面403限定腔416，并且该腔接收相邻堆叠塔架区段602b的一个或多个打印层511的至少顶层。
现在参看图19A、图19B、图19C和图20，示出了塔架结构的塔架区段的另一个实施例的各种视图，特别是示出了塔架结构500的塔架区段603。塔架结构具有帽430。塔架区段603和帽430分别由模具450、具体是帽模具450a和壁元件模具450b形成。图19A示出了塔架区段603、特别是具有基部400的塔架区段603a的横截面视图。图19B示出了打印和沉积在帽模具450a上的帽430的横截面视图。图19C示出了另一个塔架区段603b的横截面视图，该塔架区段603b类似于塔架区段603a，但是打印和沉积在壁元件模具450b上。图20示出了塔架结构500的侧视图，该塔架结构具有两(2)个堆叠塔架区段603、特别是堆叠塔架区段603a和相邻的堆叠塔架区段603b。
更具体地，在图19A的所示实施例中，塔架区段603的壁元件24具有一个或多个打印层511以及与壁元件24成一体的升降机连接元件700。基部400保持壁元件24并且用于在其上直接打印和沉积一个或多个打印层511，以形成接合部800a。以此方式，壁元件24的一个或多个打印层511与基部400的顶侧402的表面401的界面至少部分地限定接合部800a。然而，如图19A、图19B、图19C和图20中所示，在塔架区段603和/或塔架结构500的组装期间，一个或多个打印层511与基部400分开打印和沉积(例如，在壁元件模具450b上)，并且然后随后放置在基部400上(以形成接合部800a)或放置在塔架结构500上的帽430上以形成接合部800b。
甚至更具体地，在图19A所示的实施例中，基部400的顶侧402的表面401具有对准元件801，并且壁元件24具有与对准元件801相对应的对准元件810(例如，对准元件801接收对准元件810)。顶侧402的表面401保持壁元件24，并且用于在其上直接打印和沉积一个或多个打印层511。以此方式，壁元件24(包括对准元件801)的一个或多个打印层511与基部400(包括对准元件81)的表面401的界面限定接合部800a。在另一个实施例中，对准元件801可构造为滑动阻力元件，其防止对准元件810在由对准元件801接收时滑动。
甚至更具体地，在图19A和图19C的所示实施例中，基部400的顶侧402的表面401限定接收塔架区段603的壁元件24的一个或多个打印层511中的至少一个层的腔414。此外，壁元件24具有限定由腔414接收的壁元件24的一个或多个打印层511中的至少一个层的成形部分。例如，当一个或多个打印层511的材料是生的、软的、完全固化的、部分固化的等时，壁元件24的成形部分可使用增材制造技术、近净成形(NNS)轧制技术、磨削技术、模制/成形技术和铸造技术来形成。以此方式，一个或多个打印层511中的至少一个层形成成由腔414接收。在另一个实施例中，壁元件24具有至少一个底层，该底层限定与腔414基本等同的腔，但是该腔用于接收塔架结构500的相邻堆叠塔架区段603b的一个或多个打印层511的至少顶层。
此外，并且特别如图21中所示，壁元件模具450b的其它实施例可具有任何合适的构造。例如，图21示出了图19A、图19B、图19C和图20中所示的壁元件模具450b的实施例的不同变型。如图21中所示的壁元件模具450b具有圆形几何形状，其最小化在其上产生的基部400中的锐边和锐角。
返回到图19B的所示实施例，帽430打印和沉积在帽模具450a上。更具体地，在塔架区段603和/或塔架结构500的组装期间，一个或多个层打印和沉积在帽模具450a上以形成帽430。当一个或多个打印层511的材料是生的、软的、完全固化的、部分固化的等时，帽430随后放置在塔架区段603的一个或多个打印层511上以形成塔架区段603来准备好接收相邻堆叠塔架区段603b，或成形和放置在塔架结构500的顶部处以盖住塔架结构500。以此方式，在另一个实施例中，当一个或多个打印层511的材料是生的、软的、完全固化的、部分固化的等时，帽430也具有可使用例如增材制造技术、近净成形(NNS)轧制技术、磨削技术、模制/成形技术和铸造技术来形成的成形部分。帽430可形成成由与腔414基本等同的腔接收，但是该腔用于接收帽430的打印层中的至少顶层。
此外，并且特别如图22中所示，帽430的其它实施例可具有任何合适的构造。例如，图22示出了帽430，其打印和沉积在图19C的帽模具450a上，现在保持在塔架区段603的壁元件24上。帽430具有成形部分。更具体地，在所示实施例中，帽430具有增强部件环421，使得在塔架区段603和/或塔架结构500的组装期间，当一个或多个打印层511的材料是生的、软的、完全固化的、部分固化的等时，帽430可放置在塔架区段603的一个或多个打印层511上并且接合到其。在另一个实施例中，当一个或多个打印层511的材料是生的、软的、完全固化的、部分固化的等时，帽430完全使用增材制造技术、近净成形(NNS)轧制技术、磨削技术、模制/成形技术和铸造技术来形成。在另一个实施例中，增强部件环421可为任何其它结构或形状。
现在参看图23A和图23B，示出了塔架结构的塔架区段的另一个实施例的各种视图，特别是塔架结构500的塔架区段604。塔架区段604类似于图22的塔架区段603，但包括基部400的另一个实施例。在图23A和图23B的所示实施例中，基部400是多个固定的升降机连接元件700，每个固定的升降机连接元件构造为铸钢升降板并且每个具有在其上保持壁元件24的一个或多个打印层511的顶表面401。固定的升降机连接元件700用于在多个塔架区段604的堆叠期间与升降装置可拆卸地接合。固定的升降机连接元件700与壁元件24的至少一个或多个打印层511(例如，一个或多个打印层中的至少底层)成一体。
现在参看图24，提供了制造塔架结构的方法900的实施例的流程图。特别地，方法900可用于使用图3-5的增材打印系统40或图6-8的增材打印系统300来形成图11-23的塔架结构500，或使用任何其它合适的增材打印系统形成任何其它合适的结构、塔架或高层结构。就此而言，例如，图9的控制器200可配置用于实施方法900。然而，应当理解，方法900在本文中仅为了描述本公开的方面而论述，并且不旨在限制。
此外，尽管图24描绘了具有以特定顺序执行的步骤的控制方法以用于说明和论述的目的，但是本领域中的普通技术人员使用本文提供的公开内容将理解，在不脱离本公开的范围的情况下，本文中所述的任何方法的步骤可以以各种方式进行调整、重新排列、扩展、省略或修改。此外，尽管参照塔架结构500和增材打印系统40,300作为示例阐释了方法的各方面，但是应当理解，这些方法可应用于增材打印系统的操作以形成任何合适的塔架结构。
特别地，如(902)处所示，方法900包括形成浇注混凝土或铸造材料的模具。
如(904)处所示，方法900包括形成浇注混凝土或铸造材料的基部。
如(906)处所示，方法900包括使用模具形成多个塔架区段。在某些实施例中，方法900还可包括使用包括对准模具的模具的顶侧在模具的顶侧上打印和沉积一个或多个打印层以形成壁元件。以此方式，打印和沉积在其上的任何(多个)壁元件导致具有对准元件的壁元件。在某些实施例中，方法900还可包括将升降机连接元件安装在至少壁元件或基部上。
如(908)处所示，方法900包括将多个塔架区段堆叠在基部的顶部上以形成塔架结构。在某些实施例中，方法900还可包括使用升降机构(例如起重机或液压升降机)经由(多个)升降机连接元件升降多个塔架区段中的每一个。在某些实施例中，方法900还可包括经由(多个)对准元件对准至少一个塔架区段和相邻塔架区段。在某些实施例中，方法900还可包括将至少一个塔架区段堆叠在相邻塔架区段上。
本公开的其它方面由以下条款的主题提供：
一种塔架结构，其包括：多个堆叠塔架区段，其中，多个堆叠塔架区段中的至少一个塔架区段包括：壁元件，其包括由混凝土形成的一个或多个打印层；以及在其上保持一个或多个打印层的基部，该基部由浇注混凝土或铸造材料形成；其中，壁元件或基部中的至少一者包括升降机连接元件，其用于在多个堆叠塔架区段的堆叠期间与升降装置可拆卸地接合。
根据前述条款所述的塔架结构，其中，基部是固定基部，该固定基部包括用于在其上打印和沉积一个或多个打印层的表面。
根据前述条款所述的塔架结构，其中，固定基部包括升降机连接元件，并且其中，升降机连接元件是升降吊耳。
根据前述条款中任一项所述的塔架结构，其中，固定基部包括升降机连接元件，并且其中，升降机连接元件是限定用于升降轭的升降凹穴的多个增强壁面。
根据前述条款中任一项所述的塔架结构，其中，固定基部进一步包括对准元件，其用于在多个堆叠塔架区段堆叠期间对准多个堆叠塔架区段。
根据前述条款所述的塔架结构，其中，对准元件是固定基部的底表面，底表面限定腔，腔接收多个堆叠塔架区段中的相邻堆叠塔架区段的一个或多个打印层中的至少顶层。
根据前述条款中任一项所述的塔架结构，其中，固定基部包括将至少一个塔架区段与多个堆叠塔架区段中的相邻堆叠塔架区段连接的过渡系统，过渡系统包括：顶侧，其包括：保持一个或多个打印层的基部的表面；以及浇注混凝土或铸造材料管状壁，浇注混凝土或铸造材料管状壁和基部的顶侧的表面限定腔，腔接收一个或多个打印层中的至少一个层；以及底侧，其包括：表面；以及限定约束环的浇注混凝土或铸造材料管状壁，该约束环和基部的底侧的表面限定腔，腔接收相邻堆叠塔架区段的一个或多个打印层中的至少顶层，底侧的表面用于使相邻堆叠塔架区段的一个或多个打印层中的至少顶层变平。
根据前述条款所述的塔架结构，其中，固定基部包括升降机连接元件，并且其中，过渡系统进一步包括延伸到过渡系统的底侧的腔或顶侧的腔中的至少一者中的一个或多个增强部件。
根据前述条款中任一项所述的塔架结构，其中，基部包括顶侧，顶侧包括对准元件，基部的顶侧用于保持包括一个或多个打印层的壁元件；并且其中，壁元件包括与基部的对准元件相对应的对准元件，壁元件的对准元件和基部的对准元件使壁元件与基部对准。
根据前述条款所述的塔架结构，其中，壁元件的对准元件是一个或多个打印层的至少顶层；并且其中，基部的对准元件是腔，腔接收壁元件的一个或多个打印层的至少顶层。
根据前述条款所述的塔架结构，其中，一个或多个打印层中的至少顶层是壁元件的成形部分，腔接收壁元件的成形部分。
根据前述条款中任一项所述的塔架结构，其中，一个或多个打印层中的至少底层限定腔，腔接收多个堆叠塔架区段中的相邻堆叠塔架区段的一个或多个打印层中的至少顶层。
根据前述条款所述的塔架结构，其中，壁元件的一个或多个打印层的腔是用于多个堆叠塔架区段的滑动阻力元件。
根据前述条款所述的塔架结构，其中，塔架结构进一步包括位于所述多个堆叠塔架区段顶部的帽区段。
根据前述条款中任一项所述的塔架结构，其中，升降机连接元件是用于至少一个塔架区段的固定的升降机连接元件；并且其中，固定的升降机连接元件与一个或多个打印层中的至少顶层成一体。
一种塔架结构，其包括：多个堆叠塔架区段，其中，多个堆叠塔架区段中的至少一个塔架区段包括：壁元件，其包括由混凝土形成的一个或多个打印层；以及固定的升降机连接元件，其用于在堆叠多个堆叠塔架区段期间与升降装置可拆卸地接合，固定的升降机连接元件与至少壁元件成一体，固定的升降机连接元件包括在其上保持壁元件的一个或多个打印层的表面。
根据前述条款所述的塔架结构，其中，固定的升降机连接元件是与至少壁元件成一体的钢升降板。
根据前述条款所述的塔架结构，其中，钢升降板与壁元件的一个或多个打印层中的至少底层成一体。
一种组装塔架结构的方法，该方法包括：形成浇注混凝土或铸造材料的模具；形成浇注混凝土或铸造材料的基部；使用模具形成多个塔架区段；以及将多个塔架区段堆叠在基部的顶部上以形成塔架结构；其中，形成多个塔架区段中的至少一个塔架区段包括：在模具的顶侧上打印和沉积一个或多个打印层以形成壁元件，模具的顶侧包括对准模具，使得打印和沉积在其上的壁元件包括对准元件；以及将升降机连接元件安装在壁元件上；其中，堆叠多个塔架区段以形成塔架结构包括：经由升降机连接元件升降多个塔架区段中的每一个；经由对准元件对准至少一个塔架区段和相邻塔架区段；以及将至少一个塔架区段堆叠在相邻塔架区段上。
根据前述条款所述的方法，其中，堆叠多个塔架区段以形成塔架结构进一步包括使用帽区段来盖住堆叠的多个塔架区段。
本书面描述使用包括最佳模式的实施例来公开本公开，并且还使本领域的任何技术人员能够实践本公开，包括制作和使用任何装置或系统以及执行任何结合的方法。本公开的专利范围由权利要求限定，并且可包括本领域中的技术人员想到的其它示例。如果这样的其它实施例包括并非不同于权利要求的书面语言的结构元件，或如果它们包括与权利要求的书面语言无实质差别的等同结构元件，则这样的其它示例旨在在权利要求的范围内。

Claims (10)

1.一种塔架结构，其包括：
多个堆叠塔架区段，其中，所述多个堆叠塔架区段中的至少一个塔架区段包括：
壁元件，其包括由混凝土形成的一个或多个打印层；以及
在其上保持所述一个或多个打印层的基部，所述基部由浇注混凝土或铸造材料形成；
其中，所述壁元件或所述基部中的至少一者包括升降机连接元件，其用于在所述多个堆叠塔架区段的堆叠期间与升降装置可拆卸地接合。
2.根据权利要求1所述的塔架结构，其中，所述基部是固定基部，所述固定基部包括用于在其上打印和沉积所述一个或多个打印层的表面。
3.根据权利要求2所述的塔架结构，其中，所述固定基部包括所述升降机连接元件，并且其中，所述升降机连接元件为升降吊耳。
4.根据权利要求2所述的塔架结构，其中，所述固定基部包括所述升降机连接元件，并且其中，所述升降机连接元件是限定用于升降轭的升降凹穴的多个增强壁面。
5.根据权利要求2所述的塔架结构，其中，所述固定基部进一步包括对准元件，其用于在所述多个堆叠塔架区段堆叠期间对准所述多个堆叠塔架区段。
6.根据权利要求5所述的塔架结构，其中，所述对准元件是所述固定基部的底表面，所述底表面限定腔，所述腔接收所述多个堆叠塔架区段中的相邻堆叠塔架区段的一个或多个打印层中的至少顶层。
7.根据权利要求2所述的塔架结构，其中，所述固定基部包括将所述至少一个塔架区段与所述多个堆叠塔架区段中的相邻堆叠塔架区段连接的过渡系统，所述过渡系统包括：
顶侧，其包括：
保持所述一个或多个打印层的所述基部的表面；以及
浇注混凝土或铸造材料管状壁，所述浇注混凝土或铸造材料管状壁和所述基部的顶侧的表面限定腔，所述腔接收一个或多个打印层中的至少一个层；以及
底侧，其包括：
表面；以及
限定约束环的浇注混凝土或铸造材料管状壁，所述约束环和所述基部的底侧的表面限定腔，所述腔接收所述相邻堆叠塔架区段的一个或多个打印层中的至少顶层，所述底侧的表面用于使所述相邻堆叠塔架区段的一个或多个打印层中的至少顶层变平。
8.根据权利要求7所述的塔架结构，其中，所述固定基部包括所述升降机连接元件，并且其中，所述过渡系统进一步包括延伸到所述过渡系统的底侧的腔或顶侧的腔中的至少一者中的一个或多个增强部件。
9.根据权利要求1所述的塔架结构，
其中，所述基部包括顶侧，所述顶侧包括对准元件，所述基部的顶侧用于保持包括所述一个或多个打印层的所述壁元件；并且
其中，所述壁元件包括与所述基部的对准元件相对应的对准元件，所述壁元件的对准元件和所述基部的对准元件使所述壁元件与所述基部对准。
10.根据权利要求9所述的塔架结构，
其中，所述壁元件的对准元件是所述一个或多个打印层中的至少顶层；并且
其中，所述基部的对准元件是腔，所述腔接收所述壁元件的一个或多个打印层中的至少顶层。
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