RU206658U1 - Construction 3D printer print head for printing multi-layer walls - Google Patents
Construction 3D printer print head for printing multi-layer walls Download PDFInfo
- Publication number
- RU206658U1 RU206658U1 RU2020136401U RU2020136401U RU206658U1 RU 206658 U1 RU206658 U1 RU 206658U1 RU 2020136401 U RU2020136401 U RU 2020136401U RU 2020136401 U RU2020136401 U RU 2020136401U RU 206658 U1 RU206658 U1 RU 206658U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- print head
- construction
- nozzles
- printing
- printer
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E04—BUILDING
- E04G—SCAFFOLDING; FORMS; SHUTTERING; BUILDING IMPLEMENTS OR AIDS, OR THEIR USE; HANDLING BUILDING MATERIALS ON THE SITE; REPAIRING, BREAKING-UP OR OTHER WORK ON EXISTING BUILDINGS
- E04G21/00—Preparing, conveying, or working-up building materials or building elements in situ; Other devices or measures for constructional work
- E04G21/14—Conveying or assembling building elements
- E04G21/16—Tools or apparatus
Abstract
Полезная модель относится к области машиностроения и строительной отрасли. Печатающая головка строительного 3D-принтера для печати многослойных стен предназначена для печати (послойного нанесения) строительными материалами. В качестве печатаемых объектов могут быть здания, сооружения и различные строительные конструкции. Подача строительных материалов из печатающей головки осуществляется через сопла. Наличие не менее трёх сопел в печатающей головке строительного 3D-принтера позволяет печатать многослойные стены. Конструкция печатающей головки позволяет менять количество, размер и расположение сопел в зависимости от проекта печатаемого объекта. Из крайних сопел подаётся строительный раствор на основе цемента, гипса или глины, тем самым производится печать внутренней и внешней (фасадной) частей стены. Через центральное сопло подаётся теплоизоляционный материал, в качестве которого может использоваться пенополиуретан. Пенополиуретан предварительно смешивается из компонентов «А» (полиол) и «Б» (изоцианат). Расширяясь, он заполняет пространство между внутренней и внешней частями стены, образуя теплоизоляционный слой. За счёт наличия в печатающей головке не менее трёх сопел увеличивается производительность строительного 3D-принтера.The utility model relates to the field of mechanical engineering and the construction industry. The print head of the construction 3D printer for printing multi-layer walls is designed for printing (layering) with construction materials. The objects to be printed can be buildings, structures and various building structures. The supply of building materials from the print head is carried out through nozzles. The presence of at least three nozzles in the print head of a construction 3D printer allows printing multilayer walls. The design of the print head allows you to change the number, size and location of nozzles depending on the project of the printed object. Mortar based on cement, gypsum or clay is supplied from the outer nozzles, thereby printing the inner and outer (front) parts of the wall. Thermal insulation material is supplied through the central nozzle, which can be used as polyurethane foam. Polyurethane foam is pre-mixed from components "A" (polyol) and "B" (isocyanate). As it expands, it fills the space between the inner and outer parts of the wall, forming an insulating layer. Due to the presence of at least three nozzles in the print head, the productivity of a construction 3D printer is increased.
Description
Из уровня техники известна печатающая головка для строительных 3D-принтеров, предназначенная для изготовления строительных конструкций, в том числе для строительства жилых домов, зданий и сооружений различного назначения, в конструкции которой содержатся 4 экструдера (см. патент РФ №198857, кл. МПК E04G 21/16, опубл. 30.07.2020, бюл. №22). Недостатком данной конструкции является то, что печать производится только строительной смесью и подача теплоизоляционного материала через печатающую головку не предусмотрена. Последующее нанесение/подача теплоизоляционного материала выполняется вручную, что увеличивает стоимость и сроки строительства.From the prior art, a printhead for construction 3D printers is known, designed for the manufacture of building structures, including for the construction of residential buildings, buildings and structures for various purposes, the structure of which contains 4 extruders (see RF patent No. 198857, class IPC E04G 21/16, publ. 07/30/2020, bul. No. 22). The disadvantage of this design is that printing is performed only with a construction mixture and the supply of heat-insulating material through the print head is not provided. The subsequent application / supply of thermal insulation material is performed manually, which increases the cost and construction time.
Также из уровня техники известна печатающая головка для строительных 3D-принтеров, предназначена для изготовления строительных конструкций, в том числе для строительства жилых домов, зданий и сооружений различного назначения. Конструкция печатающей головки содержит как минимум пару экструдеров, механизм перемещения каждого из которых выполнен в виде манипулятора, представляющего собой систему подвижно связанных со множеством степеней свободы (см. патент РФ №188386, кл. МПК B33Y 30/00, опубл. 09.04.2019, бюл. №10). Недостатком данной конструкции является то, что она состоит из множества подвижных элементов. Это увеличивает вероятность поломки и срок ремонта. Кроме того, большая длина рычагов – манипуляторов затрудняет их точное позиционирование. А так же, в конструкции не предусмотрена подача теплоизоляционного материала через печатающую головку. Последующее нанесение/подача теплоизоляционного материала также выполняется вручную, что увеличивает стоимость и сроки строительства.Also known from the prior art is a printhead for construction 3D printers, designed for the manufacture of building structures, including for the construction of residential buildings, buildings and structures for various purposes. The design of the print head contains at least a pair of extruders, the movement mechanism of each of which is made in the form of a manipulator, which is a system of movably connected with multiple degrees of freedom (see RF patent No. 188386, class IPC B33Y 30/00, publ. 09.04.2019, bulletin No. 10). The disadvantage of this design is that it consists of many moving elements. This increases the likelihood of breakdown and the repair time. In addition, the large length of the arms - manipulators makes it difficult to accurately position them. And also, the design does not provide for the supply of heat-insulating material through the print head. The subsequent application / supply of thermal insulation material is also done manually, which increases the cost and construction time.
Технической задачей заявленной полезной модели является устранение недостатков прототипа, увеличение производительности строительного 3D-принтера за счет использования нескольких сопел для печати многослойных стен и автоматизации процесса нанесения/подачи теплоизоляционного материала в процессе печати.The technical task of the claimed utility model is to eliminate the shortcomings of the prototype, increase the productivity of a construction 3D printer by using several nozzles for printing multilayer walls and automating the process of applying / supplying heat-insulating material during the printing process.
Техническим результатом заявленного устройства является создание печатающей головки строительного 3D-принтера, обладающей повышенной производительностью за счёт оснащения её автоматизированным устройством нанесения/подачи теплоизоляционного материала и несколькими соплами для подачи строительного раствора.The technical result of the claimed device is the creation of a printing head for a construction 3D printer, which has increased productivity due to its equipping with an automated device for applying / supplying heat-insulating material and several nozzles for supplying mortar.
Указанный технический результат достигается за счет того, что печатающая головка для строительного 3D-принтера содержит минимум три сопла. Через одно сопло подаётся теплоизоляционный материал. В качестве такого материала может применяться пенополиуретан. Пенополиуретан предварительно смешивается из компонентов А (полиол) и Б (изоцианат). Через остальные сопла подаётся строительный раствор, тем самым производится печать внутренней и внешней (фасадной) частей стены. Пространство между внутренней и внешней частями стены заполняется теплоизоляционным материалом. Таким образом достигается возможность печати многослойных стен. Автоматизированный процесс нанесения/подачи теплоизоляционного материала будет способствовать более качественному утеплению стены, так же сокращению сроков и стоимости строительства.The specified technical result is achieved due to the fact that the print head for a construction 3D printer contains at least three nozzles. Thermal insulation material is supplied through one nozzle. Polyurethane foam can be used as such a material. Polyurethane foam is premixed from components A (polyol) and B (isocyanate). Through the remaining nozzles, the mortar is supplied, thereby printing the inner and outer (front) parts of the wall. The space between the inner and outer parts of the wall is filled with thermal insulation material. Thus, the possibility of printing multi-layer walls is achieved. The automated process of applying / supplying heat-insulating material will contribute to better insulation of the wall, as well as reduce the time and cost of construction.
В частности, печатающая головка выполнена таким образом, что экструдеры с соплами являются быстросъёмными и при необходимости их можно быстро заменить. Каждый экструдер независим и управляется отдельно. Автоматизированное устройство для нанесения/подачи теплоизоляционного материала так же является быстросъёмным и управляется отдельно. In particular, the print head is designed in such a way that the nozzle extruders are quick-detachable and can be quickly replaced if necessary. Each extruder is independent and controlled separately. The automated device for applying / supplying thermal insulation material is also quick-detachable and controlled separately.
Полезная модель поясняется чертежами, где представлены:The utility model is illustrated by drawings, which show:
Фиг. 1 - общий вид печатающей головки спереди;FIG. 1 is a general view of the print head from the front;
Фиг. 2 - общий вид печатающей головки в рабочем состоянии;FIG. 2 is a general view of the print head in working condition;
На фигурах обозначено: 1 – накопительная ёмкость; 2 – экструдер №1; 3 – сопло экструдера №1; 4 – патрубок компонента «А» (полиол); 5 – патрубок компонента «Б» (изоцианат); 6 – смеситель пенополиуретана; 7 – экструдер №2; 8 – сопло экструдера №2; 9 – сопло смесителя пенополиуретана; 10 – верхний слой строительного раствора внешней (фасадной) части стены; 11 – верхний слой строительного раствора внутренней части стены; 12 – внутренняя часть стены; 13 – теплоизоляционный материал (пенополиуретан); 14 – внешняя (фасадная) часть стены.The figures indicate: 1 - storage capacity; 2 - extruder No. 1; 3 - nozzle of extruder No. 1; 4 - branch pipe of component "A" (polyol); 5 - branch pipe of component "B" (isocyanate); 6 - polyurethane foam mixer; 7 - extruder No. 2; 8 - nozzle of extruder No. 2; 9 - nozzle of the polyurethane foam mixer; 10 - the top layer of the mortar of the outer (front) part of the wall; 11 - the top layer of the mortar of the inner part of the wall; 12 - the inner part of the wall; 13 - heat-insulating material (polyurethane foam); 14 - outer (front) part of the wall.
Полезная модель работает следующим образом. Печатающую головку монтируют к поворотному устройству 3D-принтера (на чертеже на показано), которое отвечает за перемещение и поворот печатающей головки. К печатающей головке подсоединяют трубопроводы для подачи строительного раствора (на чертеже не показан), монтируются экструдер 2 с соплом 3 и экструдер 7 с соплом 8. Размеры экструдеров и сопел выбираются исходя из размеров печатаемого объекта. К патрубкам 5 и 6 подсоединяют трубопроводы для подачи компонента «А» (полиол) и компонента «Б» (изоцианат). Далее в программное обеспечение (ПО), управляющее 3D-принтером, загружают модель печатаемого объекта. Перед началом печати, насос заполняет накопительную ёмкость 1 строительным раствором. Далее шнеки экструдеров 2 и 7 начинают вращаться, подавая строительный раствор из накопительной ёмкости 1 к соплам 3 и 8. После того, как строительный раствор начнёт подаваться из сопел 3 и 8, печатающая головка начинает своё движение. ПО управляет скоростью вращения шнеков каждого экструдера по отдельности. Во время перемещения печатающей головки из сопел 3 и 8 подаётся строительный раствор, тем самым производится печать внутренней и внешней (фасадной) частей стены. После печати одного слоя, печатающая головка поднимается на высоту слоя и печать продолжается. Далее, после печати определённого количества слоёв (определяется ПО), подаётся сигнал на смеситель пенополиуретана 6, через патрубки 4 и 5 в смеситель 6 подаётся компонент «А» (полиол) и компонет «Б» (изоцианат), при этом печать не останавливается. В смесителе 6 происходит смешивание компонентов, в результате чего из сопла 9 подаётся смесь компонентов «А» и «Б». Смесь компонентов попадает в пространство между внутренней и внешней (фасадной) частями стены и происходит вспенивание. В результате вспенивания компонентов «А» и «Б» образуется пенополиуретан. Высота подъёма пенополиуретана не превышает высоты напечатанных слоёв. Заполнение пенополиуретаном может производиться как непрерывно, во время всего процесса печати, так и с периодически, после печати определённого количества слоёв. При необходимости, производится укладка арматуры или сетки для связи внутренней и внешней (фасадной) частей стены.The utility model works as follows. The printhead is mounted to a 3D printer rotary device (shown in the drawing), which is responsible for moving and rotating the printhead. Pipelines for supplying mortar (not shown in the drawing) are connected to the print head, extruder 2 with
Технический результат – повышение производительности строительного 3D-принтера достигается за счёт оснащения печатающей головки автоматизированным устройством нанесения/подачи теплоизоляционного материала и несколькими соплами для подачи строительного раствора. А возможность установки в печатающую головку разного количества и размера экструдеров с соплами, позволяет печатать многослойные стены различного размера.EFFECT: increased productivity of a construction 3D printer is achieved by equipping the print head with an automated device for applying / supplying heat-insulating material and several nozzles for supplying mortar. And the ability to install a different number and size of extruders with nozzles in the print head allows you to print multi-layer walls of various sizes.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020136401U RU206658U1 (en) | 2020-11-06 | 2020-11-06 | Construction 3D printer print head for printing multi-layer walls |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020136401U RU206658U1 (en) | 2020-11-06 | 2020-11-06 | Construction 3D printer print head for printing multi-layer walls |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU206658U1 true RU206658U1 (en) | 2021-09-21 |
Family
ID=77862176
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2020136401U RU206658U1 (en) | 2020-11-06 | 2020-11-06 | Construction 3D printer print head for printing multi-layer walls |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU206658U1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20220194850A1 (en) * | 2020-12-17 | 2022-06-23 | Icon Technology, Inc. | Utilizing unprocessed clay in the three dimensional additive printing of mortar onto a building structure |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7641461B2 (en) * | 2003-01-21 | 2010-01-05 | University Of Southern California | Robotic systems for automated construction |
EP1945436B8 (en) * | 2005-10-26 | 2015-05-27 | University of Southern California | Extruded wall with rib-like interior |
FR3050744A1 (en) * | 2016-05-02 | 2017-11-03 | Univ Nantes | METHOD FOR THE CONSTRUCTION OF A BUILDING WALL BY ADDITIVE MANUFACTURE |
WO2017222599A1 (en) * | 2016-06-21 | 2017-12-28 | Raytheon Company | Additively manufactured attenuation structure |
RU188386U1 (en) * | 2019-01-18 | 2019-04-09 | Роман Васильевич Кропачев | PRINTING HEAD FOR CONSTRUCTION 3D PRINTERS |
ES2726921A1 (en) * | 2018-04-10 | 2019-10-10 | Evolution Construction System S L | ROBOTIZED CONSTRUCTION SYSTEM. (Machine-translation by Google Translate, not legally binding) |
RU2704995C1 (en) * | 2018-08-02 | 2019-11-01 | Луи-Андре Кристоф Жислен Грюар | Method of erecting concrete wall, working member of construction 3d printer and concrete wall |
-
2020
- 2020-11-06 RU RU2020136401U patent/RU206658U1/en active
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7641461B2 (en) * | 2003-01-21 | 2010-01-05 | University Of Southern California | Robotic systems for automated construction |
EP1945436B8 (en) * | 2005-10-26 | 2015-05-27 | University of Southern California | Extruded wall with rib-like interior |
FR3050744A1 (en) * | 2016-05-02 | 2017-11-03 | Univ Nantes | METHOD FOR THE CONSTRUCTION OF A BUILDING WALL BY ADDITIVE MANUFACTURE |
WO2017222599A1 (en) * | 2016-06-21 | 2017-12-28 | Raytheon Company | Additively manufactured attenuation structure |
ES2726921A1 (en) * | 2018-04-10 | 2019-10-10 | Evolution Construction System S L | ROBOTIZED CONSTRUCTION SYSTEM. (Machine-translation by Google Translate, not legally binding) |
RU2704995C1 (en) * | 2018-08-02 | 2019-11-01 | Луи-Андре Кристоф Жислен Грюар | Method of erecting concrete wall, working member of construction 3d printer and concrete wall |
RU188386U1 (en) * | 2019-01-18 | 2019-04-09 | Роман Васильевич Кропачев | PRINTING HEAD FOR CONSTRUCTION 3D PRINTERS |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20220194850A1 (en) * | 2020-12-17 | 2022-06-23 | Icon Technology, Inc. | Utilizing unprocessed clay in the three dimensional additive printing of mortar onto a building structure |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10301814B2 (en) | Contour crafting extrusion nozzles | |
EP1711328B1 (en) | Robotic system for automated construction | |
JP4527107B2 (en) | Multi-nozzle assembly for wall extrusion | |
RU2704995C1 (en) | Method of erecting concrete wall, working member of construction 3d printer and concrete wall | |
JP6792430B2 (en) | Construction equipment for construction structures using 3D printing technology | |
RU206658U1 (en) | Construction 3D printer print head for printing multi-layer walls | |
EP2714352B1 (en) | Apparatus and process for producing components having at least one continuous property change | |
US20170283297A1 (en) | Method for 3d printing of buildings and a device for implementation thereof | |
AT385550B (en) | DEVICE FOR PRODUCING COMPONENTS OD. BUILDINGS BY COMPUTER-CONTROLLED PRODUCTION MACHINES | |
JP2018199939A (en) | Construction method of composite structure, composite structure and construction equipment for composite structure | |
EP3501769A1 (en) | Method of vertical forming of a concrete wall structure and apparatus therefor | |
CN109437821A (en) | A kind of light high-strength heat preservation fire-retardant wall plate and preparation method thereof | |
WO2021040578A1 (en) | Building mixture extruder for 3d printer | |
US10760271B2 (en) | Additive manufactured multi-colored wall panel | |
US20190118430A1 (en) | System And Method For Minimally Invasive Injection Foam | |
WO2009055580A2 (en) | Contour crafting extrusion nozzles | |
CN209817249U (en) | A compound wallboard of prefabricated foam concrete for building infilled wall | |
JP2022551175A (en) | Additive molding method for concrete building members | |
CN104895215A (en) | A combined house plate wall structure and a digital printing production method thereof | |
EP3584383A1 (en) | Multilayer structural element, method and production line for production thereof | |
Craveiro et al. | Automation for building manufacturing | |
KR101832316B1 (en) | Undersea tunnel construction of the apparatus and method | |
CN103612317A (en) | Multipurpose foam slurry core filling machine capable of controlling material level automatically | |
US11174636B2 (en) | Additive manufactured multi-colored wall panel | |
RU2798762C1 (en) | Construction print head of 3d printer |