RU2711637C1 - Device for three-dimensional printing of buildings and architectural and construction modules - Google Patents
Device for three-dimensional printing of buildings and architectural and construction modules Download PDFInfo
- Publication number
- RU2711637C1 RU2711637C1 RU2019125057A RU2019125057A RU2711637C1 RU 2711637 C1 RU2711637 C1 RU 2711637C1 RU 2019125057 A RU2019125057 A RU 2019125057A RU 2019125057 A RU2019125057 A RU 2019125057A RU 2711637 C1 RU2711637 C1 RU 2711637C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- buildings
- architectural
- construction
- walls
- platform
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
- B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
- B33Y30/00—Apparatus for additive manufacturing; Details thereof or accessories therefor
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E04—BUILDING
- E04B—GENERAL BUILDING CONSTRUCTIONS; WALLS, e.g. PARTITIONS; ROOFS; FLOORS; CEILINGS; INSULATION OR OTHER PROTECTION OF BUILDINGS
- E04B1/00—Constructions in general; Structures which are not restricted either to walls, e.g. partitions, or floors or ceilings or roofs
- E04B1/18—Structures comprising elongated load-supporting parts, e.g. columns, girders, skeletons
- E04B1/19—Three-dimensional framework structures
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Architecture (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Civil Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Devices For Post-Treatments, Processing, Supply, Discharge, And Other Processes (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к аддитивным технологиям методом трехмерной печати и может быть использовано при строительстве зданий, архитектурных и строительных модулей из жестких строительных смесей.The invention relates to additive technologies by the method of three-dimensional printing and can be used in the construction of buildings, architectural and building modules from rigid building mixtures.
Известно устройство трехмерной печати зданий, содержащее печатающую головку и механизм трехмерного позиционирования печатающей головки, а в качестве печатающей головки используется стекловаренная печь, имеется выравнивающее устройство для выравнивания плоскости стены, расположенное с возможностью формирования плоскости стены после нанесения материала стены печатающей головкой (патент RU на изобретение №2618235, опубл. 03.05.2017, бюл. №13).A device for three-dimensional printing of buildings is known, comprising a print head and a mechanism for three-dimensional positioning of the print head, and a glass melting furnace is used as the print head, there is a leveling device for aligning the wall plane, arranged to form a wall plane after applying the wall material to the print head (RU patent for the invention No. 2618235, publ. 03.05.2017, bull. No. 13).
Недостатком известного устройства является узкая область применения, сложность эксплуатации и невозможность использования для печати бетонных изделий.A disadvantage of the known device is the narrow scope, the complexity of operation and the inability to use concrete products for printing.
Известен 3D принтер, применяемый для возведения зданий и конструкций с использованием бетонов, состоящий из башни-основания, стрелы с экструдером и устройством фиксации элементов армирующей сетки и стрелы с устройством гибки и резки элементов армирующей сетки, при этом каждая стрела имеет возможность независимо вращаться относительно оси башни, укорачиваться или удлинятся вдоль своей оси, перемещаться вверх и вниз по башне, а устройства на стрелах имеют возможность поворачиваться вокруг оси стрелы, при этом стрела с устройством гибки и резки элементов армирующей сетки расположена на оси башни выше стрелы с экструдером (патент RU на полезную модель №179287, опубл. 07.05.2018, бюл. №13).Known 3D printer used for the construction of buildings and structures using concrete, consisting of a base tower, an arrow with an extruder and a device for fixing elements of a reinforcing mesh and an arrow with a device for bending and cutting elements of a reinforcing mesh, with each arrow having the ability to independently rotate about an axis towers, shorten or elongate along their axis, move up and down the tower, and devices on arrows have the ability to rotate around the axis of the arrow, while the arrow with the device is flexible and cutt ing elements disposed on the reinforcing mesh above the axis of the tower boom to an extruder (RU Patent for Utility Model №179287, publ. 05.07.2018, Bul. №13).
Недостатком известного 3D принтера является низкая производительность в связи с дополнительными функциями гибки, резки и укладки армирующей сетки, а также в связи с необходимостью дополнительной обработки поверхности стен напечатанного сооружения.A disadvantage of the known 3D printer is its low productivity due to additional functions of bending, cutting and laying of the reinforcing mesh, as well as the need for additional surface treatment of the walls of the printed structure.
Известно устройство для изготовления трехмерного объекта для осуществления способа по патенту DE на изобретение №4400523, опубл. 13.07.1995 г., вид публикации С2, принятое в качестве прототипа, включающее устройство для нанесения слоя материала, который может быть отвержден под действием электромагнитного облучения, устройство для облучения материала в точках слоя, соответствующего объекту. Устройство для нанесения слоя материала включает емкость для материала, установленную на платформе, которая снабжена механизмом для перемещения, а на ее нижней стороне, имеется устройство для регулировки толщины слоя наносимого материала, включающее зачистной элемент, снабженный вибратором, обеспечивающий вибрацию зачистного элемента, кроме того емкость для материала снабжена устройством для заполнения заданного количества вещества (сырьевой смеси).A device for manufacturing a three-dimensional object for implementing the method according to DE patent for invention No. 4400523, publ. 07/13/1995, type of publication C2, adopted as a prototype, including a device for applying a layer of material that can be cured by electromagnetic radiation, a device for irradiating the material at the points of the layer corresponding to the object. The device for applying a layer of material includes a container for material mounted on a platform that is equipped with a mechanism for moving, and on its lower side there is a device for adjusting the thickness of the layer of applied material, including a stripping element equipped with a vibrator that provides vibration for the stripping element, in addition for the material is equipped with a device for filling a given amount of substance (raw mix).
С существенными признаками изобретения совпадает следующая совокупность признаков прототипа: устройство для нанесения слоя материала, содержащее емкость для материала и вибратор, установленное на платформе, которая снабжена механизмом для перемещения, а также устройство для заполнения заданного количества сырьевой смеси.With the essential features of the invention the following set of features of the prototype coincides: a device for applying a layer of material containing a container for material and a vibrator mounted on a platform that is equipped with a mechanism for moving, as well as a device for filling a given amount of the raw material mixture.
Недостатком прототипа является низкая производительность, в связи с необходимостью затрат времени на процесс облучения для отвердения наносимого материала и необходимость дополнительной обработки боковых поверхностей стен после отвердения материала. Причем, зачистка поверхности нанесенного слоя ухудшает сцепление с последующим слоем и снижает прочность стен здания.The disadvantage of the prototype is low productivity, due to the need for time for the irradiation process to harden the applied material and the need for additional processing of the side surfaces of the walls after hardening the material. Moreover, the cleaning of the surface of the applied layer impairs adhesion to the subsequent layer and reduces the strength of the walls of the building.
Изобретение направлено на получение прочных зданий и архитектурно-строительных модулей из жестких строительных смесей сложной геометрической формы.The invention is aimed at obtaining durable buildings and architectural and construction modules from rigid building mixtures of complex geometric shapes.
Это достигается тем, что устройство для трехмерной печати зданий и архитектурно-строительных модулей включает установленное на платформе, которая снабжена механизмом для перемещения, устройство для нанесения слоя материала, содержащее емкость для материала и вибратор, а также устройство для заполнения заданного количества сырьевой смеси. В предложенном решении емкость для материала выполнена в виде гибкой трансформируемой опалубки, боковые стенки которой выполнены из множества шарнирно соединенных вертикальных прямоугольных пластин, снабженных тягами и механизмами плоскопараллельного взаимного перемещения противоположных пластин, обеспечивающих заданный профиль стен здания. Торцевые стенки опалубки выполнены с возможностью поворота относительно горизонтальной оси в верхней точке на угол не менее чем на 90°, вибратор выполнен с горизонтальным распространением акустических колебаний и снабжен механизмом ввода в сырьевую смесь, а платформа выполнена с возможностью поворота вокруг своей оси.This is achieved by the fact that the device for three-dimensional printing of buildings and architectural and construction modules includes a device for applying a layer of material containing a container for material and a vibrator, as well as a device for filling a predetermined amount of the raw material mixture, mounted on a platform that is equipped with a mechanism for moving. In the proposed solution, the material container is made in the form of a flexible transformable formwork, the side walls of which are made of many articulated vertical rectangular plates equipped with rods and mechanisms for plane-parallel mutual movement of opposite plates, providing a given profile of the building walls. The end walls of the formwork are rotatable relative to the horizontal axis at the upper point by an angle of not less than 90 °, the vibrator is made with the horizontal propagation of acoustic vibrations and is equipped with a feed mechanism to the raw material mixture, and the platform is rotatable around its axis.
В зависимости от размера опалубки устройство может иметь несколько вибраторов.Depending on the size of the formwork, the device may have several vibrators.
Изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображен общий вид устройства для трехмерной печати, на фиг. 2 показана трансформируемая опалубка, на фиг. 3 представлен вид сбоку устройства с поворотными торцевыми стенками гибкой трансформируемой опалубки.The invention is illustrated by drawings, where in FIG. 1 shows a general view of a device for three-dimensional printing; FIG. 2 shows a transformable formwork; FIG. 3 is a side view of a device with rotatable end walls of a flexible transformable formwork.
Устройство для трехмерной печати зданий и архитектурно-строительных модулей включает рамную конструкцию 1, выполненную с возможностью перемещения по направляющим 2, несущий мост 3, выполненный с возможностью перемещения в вертикальной плоскости, например при помощи шариковинтовой пары, тележку 4, перемещающуюся по несущему мосту 3, например, за счет зубчато-реечной передачи.A device for three-dimensional printing of buildings and architectural and construction modules includes a
На тележке 4 установлена платформа 5, которая выполнена с возможностью поворота вокруг своей оси в соответствии с заданной формой сопряжения стен здания или модуля, например за счет зубчатой передачи с приводом от электродвигателя. На платформе 5 установлено устройство для нанесения слоя материала, которое содержит емкость для материала, выполненную в виде гибкой трансформируемой опалубки 6 и, по крайней мере, один вибратор 7, который выполнен с горизонтальным распространением акустических колебаний, и снабжен механизмом ввода в сырьевую смесь (на фиг. не показан). Количество вибраторов определяется размерами опалубки.A
Боковые стенки гибкой трансформируемой опалубки 6 выполнены из множества шарнирно соединенных вертикальных прямоугольных пластин 8. Каждая пластина снабжена тягой 9, соединенной с механизмом (на фиг. не показан) плоскопараллельного взаимного перемещения противоположных пластин в горизонтальном направлении, обеспечивающим заданный профиль стен здания или модуля.The side walls of the flexible
Над гибкой трансформируемой опалубкой установлено устройство для заполнения заданного количества сырьевой смеси, включающее материалопровод 10, который может быть снабжен затвором, перекрывающим подачу сырьевой смеси в опалубку.Above the flexible transformable formwork, a device is installed for filling a predetermined amount of the raw material mixture, including a
Торцевые стенки 11 гибкой трансформируемой опалубки 6 (фиг. 3) выполнены с возможностью поворота относительно горизонтальной оси в верхней точке на угол не менее чем на 90°.The
Печать осуществляется следующим образом.Printing is as follows.
Координаты точки печати объекта по оси Y обеспечиваются заданным перемещением рамной конструкции 1 по направляющим 2, по оси X - перемещением тележки 4. Несущий мост 3 обеспечивает перемещение узла печати по оси Z. Изменение направления печати в горизонтальной плоскости в соответствии с заданной формой сопряжения стен здания или модуля обеспечивается поворотной платформой 5. Приготовленная сырьевая смесь заданного состава, например бетонная смесь с наполнителем, с размером частиц до 30 мм и в заданном количестве, поступает в трансформируемую опалубку 6 (см. фиг. 1) с закрытыми торцевыми стенками по материалопроводу 10 (фиг. 2). Уплотнение сырьевой смеси обеспечивают вибраторы 7. Заданные геометрические формы стен здания или модуля обеспечиваются изменением радиуса кривизны боковых стенок гибкой трансформируемой опалубки за счет шарнирно соединенных вертикальных прямоугольных пластин 8, снабженных тягами 9 для соединения с механизмами плоскопараллельного взаимного перемещения противоположных пластин.The coordinates of the print point of the object along the Y axis are provided by a predetermined movement of the
После уплотнения вибраторы извлекаются из отвержденной смеси и трансформируемая опалубка перемещается на расстояние, равное ее длине. При этом торцевая стенка 11 (см. фиг. 3) опалубки 6 со стороны напечатанного элемента поднимается за счет шарнирного соединения в верхней точке и ее функции выполняет торец напечатанного элемента. Последующие элементы печати повторяются аналогично. При начале печати перпендикулярно расположенной стены, торцевой стенкой опалубки будет служить часть боковой поверхности предыдущего напечатанного элемента. Закругление стен производится радиусом кривизны, который обеспечивается перемещением взаимно противоположных боковых пластин 8 опалубки 6 и плавным поворотом платформы 5.After compaction, the vibrators are removed from the cured mixture and the transformable formwork moves a distance equal to its length. In this case, the end wall 11 (see Fig. 3) of the
Применение поэлементной печати стен строительных конструкций и архитектурно-строительных модулей с использованием гибкой трансформируемой опалубки обеспечивает заданные сложные геометрические формы стен здания. Закругление профиля стены осуществляется за счет взаимного перемещения противоположных пластин боковых стенок опалубки на расстояние, обеспечивающее заданный радиус кривизны. Гибкая трансформируемая опалубка позволяет применять для печати жесткие строительные смеси с наполнителем, для уплотнения которых служат вибраторы с горизонтальным распространением акустических колебаний в пределах опалубки, что повышает прочность печатной конструкции и сокращает время твердения. Выполнение стенок гибкой трансформируемой опалубки из пластин с гладкой поверхностью исключает необходимость дополнительной обработки боковых поверхностей стен. Для обеспечения заданной формы сопряжения стен, платформа, на которой установлено устройство для нанесения слоя материала, выполнена с возможностью поворота вокруг своей оси.The use of step-by-step printing of walls of building structures and architectural and construction modules using flexible transformable formwork provides specified complex geometric shapes of the walls of the building. The rounding of the wall profile is due to the mutual movement of the opposite plates of the side walls of the formwork at a distance that provides a given radius of curvature. Flexible transformable formwork allows the use of rigid building mixtures with filler for printing, which are compacted using vibrators with horizontal propagation of acoustic vibrations within the formwork, which increases the strength of the printed structure and reduces the hardening time. The implementation of the walls of the flexible transformable formwork from plates with a smooth surface eliminates the need for additional processing of the side surfaces of the walls. To ensure a given form of mating walls, the platform on which the device for applying a layer of material is mounted is made to rotate around its axis.
Использование изобретения позволяет получить прочные зданий, архитектурно-строительных модулей из жестких строительных смесей сложной геометрической формы. Помимо этого устройство имеет высокую производительность за счет сокращения сроков твердения слоя материала.The use of the invention allows to obtain durable buildings, architectural and construction modules from rigid building mixtures of complex geometric shapes. In addition, the device has high performance by reducing the curing time of the material layer.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019125057A RU2711637C1 (en) | 2019-08-06 | 2019-08-06 | Device for three-dimensional printing of buildings and architectural and construction modules |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019125057A RU2711637C1 (en) | 2019-08-06 | 2019-08-06 | Device for three-dimensional printing of buildings and architectural and construction modules |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2711637C1 true RU2711637C1 (en) | 2020-01-17 |
Family
ID=69171400
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2019125057A RU2711637C1 (en) | 2019-08-06 | 2019-08-06 | Device for three-dimensional printing of buildings and architectural and construction modules |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2711637C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU204318U1 (en) * | 2021-02-02 | 2021-05-19 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова» | DEVICE FOR APPLYING A LAYER OF MATERIAL IN THREE-DIMENSIONAL PRINTING OF BUILDINGS AND ARCHITECTURAL-CONSTRUCTION MODULES |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4400523A1 (en) * | 1994-01-11 | 1995-07-13 | Eos Electro Optical Syst | Method and device for producing a three-dimensional object |
JP2007518586A (en) * | 2004-01-20 | 2007-07-12 | ユニバーシティ オブ サウザーン カリフォルニア | Automated construction including robotic systems |
RU2552994C2 (en) * | 2009-10-13 | 2015-06-10 | Блюпринтер Апс | Three-dimensional printer |
RU169634U1 (en) * | 2016-09-30 | 2017-03-27 | Автономная некоммерческая образовательная организация высшего образования "Сколковский институт науки и технологий" | Extruder for additive manufacturing of composite materials |
RU179287U1 (en) * | 2017-07-28 | 2018-05-07 | Глеб Алексеевич Ноздрин | 3D printer used for the construction of buildings and structures |
-
2019
- 2019-08-06 RU RU2019125057A patent/RU2711637C1/en active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4400523A1 (en) * | 1994-01-11 | 1995-07-13 | Eos Electro Optical Syst | Method and device for producing a three-dimensional object |
JP2007518586A (en) * | 2004-01-20 | 2007-07-12 | ユニバーシティ オブ サウザーン カリフォルニア | Automated construction including robotic systems |
RU2552994C2 (en) * | 2009-10-13 | 2015-06-10 | Блюпринтер Апс | Three-dimensional printer |
RU169634U1 (en) * | 2016-09-30 | 2017-03-27 | Автономная некоммерческая образовательная организация высшего образования "Сколковский институт науки и технологий" | Extruder for additive manufacturing of composite materials |
RU179287U1 (en) * | 2017-07-28 | 2018-05-07 | Глеб Алексеевич Ноздрин | 3D printer used for the construction of buildings and structures |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU204318U1 (en) * | 2021-02-02 | 2021-05-19 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова» | DEVICE FOR APPLYING A LAYER OF MATERIAL IN THREE-DIMENSIONAL PRINTING OF BUILDINGS AND ARCHITECTURAL-CONSTRUCTION MODULES |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN108127794B (en) | Half-moon-shaped concrete swinging and stirring device for building construction | |
RU2704995C1 (en) | Method of erecting concrete wall, working member of construction 3d printer and concrete wall | |
RU2711637C1 (en) | Device for three-dimensional printing of buildings and architectural and construction modules | |
CN212983521U (en) | Concrete road construction is with device that vibrates | |
CN110919815B (en) | Light energy-saving building material concrete perforated brick, forming equipment and forming method | |
CN110653924A (en) | Building masonry concrete brick forming and manufacturing system and manufacturing method thereof | |
CN108465783A (en) | A kind of two-way sanding gear of molding sand 3D printing | |
Khoshnevis et al. | Contour crafting: a mega scale fabrication technology | |
CN218875797U (en) | Shaking table is used in concrete production | |
CN210190090U (en) | Prefabricated wallboard vibration screeding device | |
EA039426B1 (en) | Device for three-dimensional printing of buildings and architectural and construction modules | |
RU204318U1 (en) | DEVICE FOR APPLYING A LAYER OF MATERIAL IN THREE-DIMENSIONAL PRINTING OF BUILDINGS AND ARCHITECTURAL-CONSTRUCTION MODULES | |
CN214394711U (en) | Semi-automatic concreting former | |
CN116296692A (en) | Detection device for building material | |
CN213509654U (en) | High-efficiency concrete vibrator | |
CN112659319B (en) | Prefabricated component production processingequipment for building | |
CN115008572A (en) | Laminated floor slab preparation device and preparation process thereof | |
CN214925549U (en) | Automatic compacting device that wipes of mould internal concrete | |
CN208976783U (en) | A kind of two-way sanding gear of molding sand 3D printing | |
CN111531680A (en) | Prefabricated component production auxiliary device | |
CN1176791C (en) | Method and apparatus for producing integral hollow wallboard | |
CN216275245U (en) | Concrete pouring equipment for single-hole frame bridge construction | |
CN117359750B (en) | Super-thick concrete member construction device and construction technology thereof | |
CN219583122U (en) | Special equipment for manufacturing light prefabricated plate for building | |
CN221271493U (en) | Precast concrete member pouring machine |