CN205476511U - 建筑水平向斜面3d打印无支撑模板装置及打印系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种建筑水平向斜面3D打印无支撑模板装置及打印系统，该模板装置包括一模板以及将模板悬挂连接于打印头横梁上的模板悬挂装置，模板悬挂装置包括动力控制机构和曲线连杆机构，曲线连杆机构分别与所述动力控制机构以及模板连接，曲线连杆机构在动力控制机构的作用下调整打印头横梁与模板之间的位置关系。利用模板悬挂装置连接于打印头横梁于模板，可为水平构件的3D打印提供临时性的支撑，实现建筑水平构件的打印施工，模板能够随着打印头横梁移动，实现无支撑的连续3D打印。通过将水平向打印改为斜面打印方式，可以有效减少模板的面积，使得移动模板装置更加灵活有效。

Description

建筑水平向斜面3D打印无支撑模板装置及打印系统

技术领域

本实用新型属于建筑施工领域，尤其涉及一种模板装置及打印系统。

背景技术

3D打印技术即三维打印技术出现在20世纪90年代中期，实际上是利用光固化和纸层叠等方式实现快速成型的技术。它与普通打印机工作原理基本相同，打印机内装有粉末状金属或塑料等可粘合材料，与电脑连接后，通过一层又一层的多层打印方式，最终把计算机上的蓝图变成实物。

随着3D打印技术的发展并逐渐成熟，3D打印技术给制造业带来技术革新。在劳动力密集型的建筑行业，如能引入3D打印技术进行工程施工生产，在施工效率，生产成本，工程工期，机械化自动化水平提高等方面均能有很大程度的提高。

建筑结构中，水平向构件(以下简称水平构件)众多，然而，现有建筑用3D打印装置无法直接进行水平构件的3D打印。而小型模型中使用可溶解材料作为结构物支撑的方法并不适用于建筑工程，因为建筑材料耗费巨大，且后期处理困难。

此外，现有打印系统只有一个打印头，打印效率较低，且打印头需要在水平打印平面内进行X向(即打印头横梁的轴向)与Y向(即轨道横梁的轴向)的双向运动导致整个系统控制复杂、可靠性较低。

实用新型内容

针对建筑结构水平构件众多，而目前尚无有效的装置及方法进行3D打印的现状，本实用新型提供了一种建筑水平向斜面3D打印无支撑模板装置及打 印系统，采用模板悬挂装置将模板连接于打印头横梁上，可为水平构件的3D打印提供临时性的支撑，实现建筑水平构件的打印施工，模板能够随着打印头横梁移动，从而能够实现无支撑的连续3D打印，并可节约大量支模时间。

为解决上述技术问题，本实用新型提供如下技术方案：

一种建筑水平向斜面3D打印无支撑模板装置，包括一模板以及将模板悬挂连接于打印头横梁上的模板悬挂装置，所述模板悬挂装置包括动力控制机构和曲线连杆机构，所述曲线连杆机构分别与所述动力控制机构以及模板连接，所述曲线连杆机构在动力控制机构的作用下调整打印头横梁与模板之间的位置关系。

优选的，在上述的建筑水平向斜面3D打印无支撑模板装置中，所述模板悬挂装置包括两动力控制机构和两曲线连杆机构，所述两曲线连杆机构均匀分布于所述模板的两端支撑所述模板，所述两曲线连杆机构分别由对应的动力控制机构控制。

本实用新型还公开了一种建筑水平向斜面3D打印系统，包括至少一个如上所述的建筑水平向斜面3D打印无支撑模板装置。

优选的，在上述的建筑水平向斜面3D打印系统中，还包括打印装置，所述打印装置包括一对平行轨道横梁、打印头横梁、若干打印头杆以及若干打印头，所述打印头横梁设置于所述平行轨道横梁之间且能够沿着所述平行轨道横梁移动，所述打印头杆的一端固定连接于所述打印头横梁上，所述打印头杆的另一端设置所述打印头，所述若干打印头杆密布于整根所述打印头横梁上。

优选的，在上述的建筑水平向斜面3D打印系统中，所述打印头杆能够伸缩，带动所述打印头上下移动，各所述打印头独立控制。

优选的，在上述的建筑水平向斜面3D打印系统中，还包括电动爬升装置，所述电动爬升装置设置于已打印建筑体的外立面上，所述电动爬升装置能够带动所述打印装置在竖直方向上移动。

优选的，在上述的建筑水平向斜面3D打印系统中，所述电动爬升装置包括竖向导轨以及电动爬升构件，所述电动爬升构件能够沿着所述竖向导轨移动并能够固定于所述竖向导轨上，所述竖向导轨固定于已打印建筑体的外立面上，所述竖向导轨包括若干导轨段，所述导轨段分别通过附墙构件固定于已打 印建筑体的外立面上，且相邻的导轨段首尾连接。

优选的，在上述的建筑水平向斜面3D打印系统中，所述附墙构件的形状呈V型，所述附墙构件包括两根附墙连杆，所述两根附墙连杆的一端连接在一起并与所述导轨段螺栓连接，所述两根附墙连杆的另一端分别与所述已打印建筑体的两个相邻外立面上的预埋螺栓锁紧固定。

由以上公开的技术方案可知，与现有技术相比，本实用新型的有益效果如下：

(1)本实用新型的建筑水平向斜面3D打印无支撑模板装置及打印系统，采用模板悬挂装置将模板连接于打印头横梁上，所述模板悬挂装置包括动力控制机构和曲线连杆机构，所述曲线连杆机构分别与所述动力控制机构以及模板连接，所述曲线连杆机构在动力控制机构的作用下能够调整打印头横梁与模板之间的位置关系，一方面，可以在建筑体内形成可移动的模板，为水平构件的3D打印提供临时性的支撑，实现建筑水平构件的打印施工。另一方面，采用模板悬挂装置将模板连接于打印头横梁上，模板能够跟着打印头横梁移动，从而能够实现无支撑的连续3D打印以及3D打印移动模板装置的循环使用，并可节约大量支模时间。再一方面，通过将水平向打印改为斜面打印即斜向打印，可以有效减少模板的面积，使得移动模板装置更加灵活有效。

(2)本实用新型的建筑水平向斜面3D打印系统，针对建筑结构通常体量巨大，现有打印系统只有一个打印头，打印效率较低，且打印头需要在水平打印平面内进行X向(即打印头横梁的轴向)与Y向(即轨道横梁的横向)的双向运动导致整个系统控制复杂、可靠性较低的技术问题，本实用新型通过在每根打印头横梁上设置密布的打印头，一方面将水平打印面内即打印系统的XY平面内的双向移动转换为单向移动，简化了控制系统，提高了3D打印系统的可靠性；另一方面，可在本区域3D打印完成后进行移动，实现3D打印模板装置的循环使用，提高了使用效率。

(3)本实用新型的建筑水平向斜面3D打印系统，所述竖向导轨包括若干导轨段，所述导轨段分别通过附墙构件固定于已打印建筑的外立面上，且相邻的导轨段首尾连接。所述竖向导轨不但为3D打印系统提供了稳定的支撑，而且随着建筑的升高，可以通过不断的增设导轨段加高竖向导轨，配合电动爬 升构件的爬升，能够实现打印装置的稳定连续爬升，以适应建筑的高度变化。本实用新型的建筑水平向斜面3D打印系统，所述附墙构件的形状呈V型，所述附墙构件包括两根附墙连杆，所述两根附墙连杆的一端连接在一起并与所述导轨段螺栓连接，所述两根附墙连杆的另一端分别与所述已打印建筑的两个相邻外立面上的预埋螺栓锁紧固定，从而可以使得竖向导轨更加稳定的固定于已打印的建筑上，进一步提高打印的安全性和可靠性。

附图说明

图1为本实用新型一实施例的建筑水平向斜面3D打印系统的立体示意图；

图2为本实用新型一实施例的建筑水平向斜面3D打印系统的俯视示意图；

图3为本实用新型一实施例的建筑水平向斜面3D打印无支撑模板装置的正视示意图；

图4为本实用新型一实施例的建筑水平向斜面3D打印无支撑模板装置的侧视示意图；

图5为本实用新型一实施例中密布打印头杆的打印头横梁的结构示意图；

图6为图5的A-A剖视图。

图中：1-建筑体、2-打印头横梁、3-模板、4-动力控制机构、5-曲线连杆机构、6-水平构件、61-打印斜面、7-轨道横梁、8-打印头杆、9-打印头、10-联系梁、11-滑块、12-竖向导轨、13-电动爬升构件、14-附墙构件、15-竖向构件。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步详细说明。根据下面的说明和权利要求书，本实用新型的优点和特征将更清楚。以下将由所列举之实施例结合附图，详细说明本实用新型的技术内容及特征。需另外说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本实用新型实施例的目的。为叙述方便，下文中所述的“上”、“下”与附图的 上、下的方向一致，但这不能成为本实用新型技术方案的限制。

实施例一

请参阅图1至图6，本实施例以大体量建筑体的3D打印施工为例，公开了一种建筑水平向斜面3D打印无支撑模板装置。为了明确方向关系，建立XYZ直角坐标系，其中建筑体1高度方向作为Z轴，打印头横梁2的轴向作为X轴，轨道横梁7的轴向作为Y轴。

该一种建筑水平向斜面3D打印无支撑模板装置，包括一模板3以及将模板悬挂连接于打印头横梁2上的模板悬挂装置，所述模板悬挂装置包括动力控制机构4和曲线连杆机构5，所述曲线连杆机构5分别与所述动力控制机构4以及模板3连接，所述曲线连杆机构5的下端支撑所述模板，所述曲线连杆机构5在动力控制机构4的作用下调整打印头横梁2与模板3之间的位置关系。所述曲线连杆机构与动力控制机构为现有技术，在此不进行赘述，类似于悬臂挖掘机的控制结构和原理。

本实用新型采用模板悬挂装置将模板连接于打印头横梁上，所述模板悬挂装置包括动力控制机构4和曲线连杆机构5，所述曲线连杆机构5分别与所述动力控制机构以及模板3连接，所述曲线连杆机构5在动力控制机构4的作用下能够调整打印头横梁2与模板3之间的位置关系，一方面，可以在建筑体1内形成可移动的模板3，为水平构件6的3D打印提供临时性的支撑，实现建筑水平构件6的打印施工。另一方面，采用模板悬挂装置将模板3连接于打印头横梁2上，模板能够跟着打印头横梁2移动，从而能够实现无支撑的连续3D打印以及3D打印移动模板装置的循环使用，并可节约大量支模时间。

优选的，在本实施例的建筑水平向斜面3D打印无支撑模板装置中，所述模板悬挂装置包括两动力控制机构4和两曲线连杆机构5，所述两曲线连杆机构5均匀分布于所述模板3的两端，所述两曲线连杆机构5分别由对应的动力控制机构4控制。动力控制机构4可以同步控制对应的曲线连杆机构5。

实施例二

请继续参阅图1至图6，本实施例公开了一种建筑水平向斜面3D打印系统，包括至少一个如实施例一所述的建筑水平向斜面3D打印无支撑模板装置。

在本实施例的建筑水平向斜面3D打印系统中，还包括打印装置与电动爬 升装置。所述电动爬升装置设置于已打印建筑体1的外立面上，所述电动爬升装置能够带动所述打印装置在竖直方向上移动；所述打印装置包括一对平行轨道横梁7、打印头横梁2、若干打印头杆8以及若干打印头9，所述打印头横梁2设置于所述平行轨道横梁7之间且能够沿着所述平行轨道横梁7移动，所述打印头杆8的一端固定连接于所述打印头横梁2上，所述打印头杆8的另一端设置所述打印头9，所述若干打印头杆8密布于整根所述打印头横梁2上。本实用新型通过在每根打印头横梁2上设置密布的打印头9，一方面将水平打印面内即打印系统的XY平面内的双向移动转换为单向移动，简化了控制系统，提高了3D打印系统的可靠性；另一方面，打印头横梁2的每次移动可以进行一层(即建筑横截面打印层或者建筑横截面层)的打印，提高了效率。

为了提高平行轨道横梁7的稳定性，以提高3D打印的可靠性和安全性,将本实施例的平行轨道横梁7的同侧端通过一对平行的联系梁10连接。

优选的，在上述的建筑水平向斜面3D打印系统中，所述打印头杆8能够伸缩，带动所述打印头9上下移动，所述打印头杆8的伸缩范围为0～200mm，从而可以实现打印头9在竖直方向即Z向的移动。所述打印头杆8上可以具有用于伸缩所述打印头9的伸缩机构，以实现带动打印头9的上下移动。伸缩机构为本领域常规技术手段，此处不进行赘述。各所述打印头9独立控制。优选的，在上述的建筑水平向斜面3D打印系统中，各所述打印头9独立控制。也就是说，每个打印头9是否用于打印是可以独立控制的，以便于打印出不同的造型。

优选的，在上述的建筑水平向斜面3D打印系统中，所述打印头横梁2的两端分别与对应的轨道横梁7通过滑块11连接，所述轨道横梁7为C型空腔梁，所述滑块11与所述轨道横梁7的C型空腔相匹配，所述打印头横梁2的两端分别与嵌设于所述轨道横梁7的C型空腔内的对应的滑块11固定连接，所述打印装置还包括打印头横梁2驱动机构，所述打印头横梁2驱动机构设置于所述滑块11上。所述打印头横梁2驱动机构为现有技术，故未图示，可以采用如下结构：所述打印头横梁2驱动机构包括驱动电机、传动机构以及滚轮对，所述滚轮对与所述轨道横梁7的C型空腔的内壁相接触，所述驱动电机经所述传动机构带动所述滚轮对转动，使得所述滑块11能够沿着所述轨道横 梁7移动。

优选的，在上述的建筑水平向斜面3D打印系统中，所述电动爬升装置包括竖向导轨12以及电动爬升构件13，所述电动爬升构件13能够沿着所述竖向导轨12移动并能够固定于所述竖向导轨12上，所述竖向导轨12固定于已打印建筑体1的外立面上，所述竖向导轨12包括若干导轨段，所述导轨段分别通过附墙构件14固定于已打印建筑体1的外立面上，且相邻的导轨段首尾连接。所述竖向导轨12不但为3D打印系统提供了稳定的支撑，而且随着建筑的升高，可以通过不断的增设导轨段加高竖向导轨12，配合电动爬升构件13的爬升，能够实现打印装置的稳定连续爬升，以适应建筑体1的高度变化。

优选的，在上述的建筑水平向斜面3D打印系统中，所述附墙构件14的形状呈V型，所述附墙构件14包括两根附墙连杆，所述两根附墙连杆的一端连接在一起并与所述导轨段螺栓连接，所述两根附墙连杆的另一端分别与所述已打印建筑体1的两个相邻外立面上的预埋螺栓锁紧固定，从而可以使得竖向导轨12更加稳定的固定于已打印的建筑体1上，进一步提高打印的安全性和可靠性。

上述描述仅是对本实用新型较佳实施例的描述，并非对本实用新型范围的任何限定，本实用新型领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。

Claims (8)

1.一种建筑水平向斜面3D打印无支撑模板装置，其特征在于，包括一模板以及将模板悬挂连接于打印头横梁上的模板悬挂装置，所述模板悬挂装置包括动力控制机构和曲线连杆机构，所述曲线连杆机构分别与所述动力控制机构以及模板连接，所述曲线连杆机构在动力控制机构的作用下调整打印头横梁与模板之间的位置关系。

2.如权利要求1所述的建筑水平向斜面3D打印无支撑模板装置，其特征在于，所述模板悬挂装置包括两动力控制机构和两曲线连杆机构，所述两曲线连杆机构均匀分布于所述模板的两端支撑所述模板，所述两曲线连杆机构分别由对应的动力控制机构控制。

3.一种建筑水平向斜面3D打印系统，其特征在于，包括至少一个如权利要求1-2中任意一项所述的建筑水平向斜面3D打印无支撑模板装置。

4.如权利要求3所述的建筑水平向斜面3D打印系统，其特征在于，还包括打印装置，所述打印装置包括一对平行轨道横梁、打印头横梁、若干打印头杆以及若干打印头，所述打印头横梁设置于所述平行轨道横梁之间且能够沿着所述平行轨道横梁移动，所述打印头杆的一端固定连接于所述打印头横梁上，所述打印头杆的另一端设置所述打印头，所述若干打印头杆密布于整根所述打印头横梁上。

5.如权利要求3所述的建筑水平向斜面3D打印系统，其特征在于，所述打印头杆能够伸缩，带动所述打印头上下移动，各所述打印头独立控制。

6.如权利要求3所述的建筑水平向斜面3D打印系统，其特征在于，还包括电动爬升装置，所述电动爬升装置设置于已打印建筑体的外立面上，所述电动爬升装置能够带动所述打印装置在竖直方向上移动。

7.如权利要求6所述的建筑水平向斜面3D打印系统，其特征在于，所述电动爬升装置包括竖向导轨以及电动爬升构件，所述电动爬升构件能够沿着所述竖向导轨移动并能够固定于所述竖向导轨上，所述竖向导轨固定于已打印建筑体的外立面上，所述竖向导轨包括若干导轨段，所述导轨段分别通过附墙构件固定于已打印建筑体的外立面上，且相邻的导轨段首尾连接。

8.如权利要求7所述的建筑水平向斜面3D打印系统，其特征在于，所述附墙构件的形状呈V型，所述附墙构件包括两根附墙连杆，所述两根附墙连杆的一端连接在一起并与所述导轨段螺栓连接，所述两根附墙连杆的另一端分别与所述已打印建筑体的两个相邻外立面上的预埋螺栓锁紧固定。