RU2744829C1 - Способ возведения утепленной бетонной стены с предчистовой обработкой поверхностей на 3D строительном принтере и устройство для его осуществления - Google Patents
Способ возведения утепленной бетонной стены с предчистовой обработкой поверхностей на 3D строительном принтере и устройство для его осуществления Download PDFInfo
- Publication number
- RU2744829C1 RU2744829C1 RU2020132344A RU2020132344A RU2744829C1 RU 2744829 C1 RU2744829 C1 RU 2744829C1 RU 2020132344 A RU2020132344 A RU 2020132344A RU 2020132344 A RU2020132344 A RU 2020132344A RU 2744829 C1 RU2744829 C1 RU 2744829C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- formwork
- printer
- program
- construction
- printed
- 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
- B33Y10/00—Processes of additive manufacturing
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E04—BUILDING
- E04B—GENERAL BUILDING CONSTRUCTIONS; WALLS, e.g. PARTITIONS; ROOFS; FLOORS; CEILINGS; INSULATION OR OTHER PROTECTION OF BUILDINGS
- E04B2/00—Walls, e.g. partitions, for buildings; Wall construction with regard to insulation; Connections specially adapted to walls
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)
Abstract
Изобретение относится к строительной отрасли, в частности для малоэтажного строительства сооружений различного назначения методом печати на 3D принтере. Технический результат, достигаемый при реализации заявленного изобретения, состоит в повышении экономичности, расширении эксплуатационных возможностей, а также области использования способа возведения утепленной бетонной стены с предчистовой обработкой поверхностей на 3D строительном принтере и устройства для его осуществления за счет выполнения дополнительных операций: заполнение технологических полостей несъемной опалубки пенобетоном и тяжелым бетоном, утепление различными материалами, выравнивание внешних поверхностей несъемной опалубки. Технический результат достигается тем, что способ возведения утепленной бетонной стены с предчистовой обработкой поверхностей на 3D строительном принтере характеризуется тем, что возведение стены происходит циклически: печатающей головкой производится формирование несъемной опалубки способом послойного наложения печатного состава по управляющей программе, при этом по достижении высоты напечатанных слоев 0,5 метра происходит переключение на следующий этап программы, в ходе выполнения этого этапа происходит автоматическое переключение на распределительном узле с печатающей головки на заполняющий патрубок, далее происходит заполнение полостей опалубки, предназначенных для утепления пенобетоном, после этого начинается следующий этап программы, в ходе которого наружная поверхность напечатанной опалубки обрабатывается фрезерной головкой, по окончании этого этапа происходит переход на следующий цикл программы и этапы повторяются до окончания программы, а также технический результат достигается устройством для осуществления такого способа. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 1 ил.
Description
Изобретение относится к строительной отрасли, в частности для малоэтажного строительства сооружений различного назначения методом печати на 3D принтере.
Из-за возрастающих требований к современной организации строительного производства, сокращению сроков и времени на возведение строительных конструкций, проводятся мероприятия по внедрению инновационных методов строительства зданий. На сегодняшний день производителями строительных 3D принтеров предлагается оборудование только для печати несъемной опалубки, при этом остальные операции, такие как заполнение полостей, тяжелым бетоном, утепление различными материалами, выравнивание поверхностей, производятся вручную либо с малой степенью механизации.
Известно исследование о проектировании объектов малоэтажного строительства (см. Шипелев И.Л. Проектирование объектов малоэтажного строительства с использованием метода строительной 3D-печати / И.Л. Шипелев // Дальний Восток: Проблемы развития архитектурно-строительного комплекса. - Изд-во ТОГУ (Хабаровск). - 2017. - №1. - С. 532-534).
Известны результаты применения ЗО-принтера для малоэтажного строительства (см. Козлов С.Д. Применение 3D-принтера для малоэтажного строительства. Преимущества и недостатки / С.Д. Козлов, В.Г. Коридзе, А.В. Бондарь, А.О. Чайковский // Бюллетень науки и практики. Электронный журнал. - 2017. - №5(18). - С. 102-105. Режим доступа: https://elibrary.ru/item.asp?id=29111834).
Известно исследование о трех способах создания объемной конструкции с использованием современных моделей 3D принтеров; проанализированы преимущества и недостатки технологии 3D печати в строительстве (см. Лагута И.В. Применение 3D печати в строительстве / И.В. Лагута, А.И. Серков // В сборнике материалов XXVIII Международной научно-практической конференции «International scientific news 2017». - Изд-во: Научный центр Олимп (Астрахань). - 2017. - С. 157-159. Режим доступа: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=35275545&).
Известно исследование о технологии строительства методом трехмерной печати, определены преимущества и недостатки метода в сравнении с традиционным способом строительства (см. Ахтямова Э.Р. Перспектива применения 3D принтеров в массовом строительстве / Э.Р. Ахтямова, Р.В. Кропачев // Электронный научный журнал «Apriori. Серия: Естественные и технические науки». - 2018. - №2. Режим доступа: https://vyww.elibrary.ru/item.asp?id=32775148).
Известна группа изобретений - способ возведения бетонной стены, рабочий орган строительного принтера и стена бетонная, предназначенная для изготовления строительных конструкций. Способ возведения бетонной стены, по которому послойно экструдируют через сопло строительного 3D-принтера пластичный раствор, стену армируют и заполняют полость между внешней и внутренними слоями стены теплоизолирующим материалом (см. Патент на изобретение Российской Федерации №2704995, МПК E04G 21/04, Е04В 2/84, B33Y 40/00, опубл. 01.11.2019).
Известен способ возведения монолитного здания, сооружения методом 3D печати и устройство для его осуществления. Устройство для осуществления способа включает принтер 3D печати с раздаточной головкой для послойной укладки филамента бетонной смеси в проектное положение и снабженное узлом канатной арматуры (см. Патент на изобретение Российской Федерации №2683447, МПК Е04С 5/07, С04В 7/52, опубл. 08.03.2019).
Известно изобретение: 3D печатная стена с функцией теплоизоляции и усиления, которая может быть использована в качестве стены здания, при этом достигнут теплоизоляционный эффект стены (см. Патент на изобретение CN 107327045, МПК Е04В 2/00, опубл. 07.11.2017).
Известна также группа изобретений: трехмерное печатающее устройство и способ печати бетона на месте, которая может быть использована на строительной площадке (см. Патент на изобретение CN 105715052, МПК Е04G 21/02, опубл. 29.06.2016).
Основными недостатками указанных аналогов является отсутствие возможности выравнивания уже напечатанной опалубки, отсутствие автоматизации процесса утепления стены.
Задача, на решение которой направлена заявленная группа изобретений, состоит в снижении стоимости строительных работ и сокращении затрат на строительство.
Технический результат, достигаемый при реализации заявленного изобретения, состоит в повышении экономичности, расширении эксплуатационных возможностей, а также области использования способа возведения утепленной бетонной стены с предчистовой обработкой поверхностей на 3D строительном принтере и устройства для его осуществления за счет выполнения дополнительных операций: заполнение технологических полостей несъемной опалубки пенобетоном и тяжелым бетоном, утепление различными материалами, выравнивание внешних поверхностей несъемной опалубки.
Указанный технический результат достигается тем, что способ возведения утепленной бетонной стены с предчистовой обработкой поверхностей на 3D строительном принтере, согласно изобретению происходит циклически: печатающей головкой производится формирование несъемной опалубки способом послойного наложения печатного состава по управляющей программе, при этом по достижению высоты напечатанных слоев 0,5 метра происходит переключение на следующий этап программы, в ходе выполнения этого этапа происходит автоматическое переключение на распределительном узле с печатающей головки на заполняющий патрубок, далее происходит заполнение полостей опалубки предназначенных для утепления пенобетоном, после этого начинается следующий этап программы, в ходе которого наружная поверхность напечатанной опалубки обрабатывается фрезерной головкой, по окончания этого этапа происходит переход на следующий цикл программы и этапы повторяются до окончания программы.
Также после цикла заполнения полостей с помощью фрезерной головки производится обработка внешних поверхностей, при этом согласно заданной программе, можно получить выровненные поверхности, штробы и технологические отверстия под инженерные системы будущего сооружения.
Также армирование напечатанной опалубки производится путем введения в печатный состав полимерной либо стальной фибры, вертикальное армирование всей конструкции производится вручную стальной арматурой перед заполнением полостей опалубки, предназначенных для вертикальных силовых элементов, тяжелым бетоном.
В устройстве для осуществления предлагаемого способа, включающем принтер 3D печати, согласно изобретению, рабочий орган принтера содержит печатающую головку, предназначенную для нанесения смеси на область печати, фрезерную головку, шарнир системы подачи, стрелу, распределительный узел, служащий для переключения подачи смеси с печатающей головки на заполняющий патрубок.
Также устройство содержит несущие узлы принтера ось X, ось Y, ось Z, верхнюю консоль, вертикальную и продольную каретки.
Изобретение поясняется чертежом:
на фиг. 1 - устройство строительного 3D принтера. Портальная схема компоновки.
Устройство для осуществления способа возведения утепленной бетонной стены с предчистовой обработкой поверхностей на 3D строительном принтере включает принтер 3D печати. Основными несущими узлами принтера являются ось X 1, ось Y 2, ось Z 3, верхняя консоль 4, вертикальная каретка 5, продольная каретка 6. Эти механизмы служат для передачи нагрузки от рабочих органов на подстилающую поверхность и позиционирования рабочих органов установки в пространстве.
Рабочий орган принтера содержит печатающую головку 7, предназначенную для нанесения печатного состава и формирования опалубки; манипулятор (фрезерная головка) 8, предназначенный для фрезерования поверхностей напечатанной опалубки; шарнир системы подачи 9, стрелу 10, распределительный узел 11, площадку манипулятора 12 и заполняющий патрубок 13.
Шарнир системы подачи 9, предназначен для соединения стрелы 10 со стойкой оси Z 3. Стрела 10 предназначена для подачи печатной смеси и заполняющего состава от системы приготовления (на чертеже не показано) к распределительному узлу 11.
Распределительный узел 11, служит для переключения подачи смеси с печатающей головки 7 на заполняющий патрубок 13. При этом заполняющий патрубок 13 служит для заполнения полостей напечатанной опалубки утеплителем и тяжелым бетоном.
Способ возведения утепленной бетонной стены с предчистовой обработкой поверхностей на 3D строительном принтере и устройство для его осуществления работает следующим образом.
Работа принтера представляет собой циклический процесс. Печатающей головкой 7 производится формирование несъемной опалубки (на чертеже не показано) способом послойного наложения печатного состава по управляющей программе. По достижению высоты напечатанных слоев 0,5 метра происходит переключение на следующий цикл программ. В ходе выполнения этого этапа происходит автоматическое переключение на распределительном узле 11 с печатающей головки 7 на заполняющий патрубок 13, далее происходит заполнение полостей опалубки (на чертеже не показано), предназначенных для утепления пенобетоном.
После цикла заполнения полостей с помощью манипулятора (фрезерной головки) 8 производится обработка внешних поверхностей.
Согласно заданной программе, можно получить выровненные поверхности, штробы и технологические отверстия под инженерные системы будущего сооружения, а также можно получать любые архитектурные формы и элементы за счет конструктивных особенностей фрезерной головки 8, представляющей собой манипулятор с пятью степенями свободы.
После окончания механической обработки цикл возведения стены повторяется.
Армирование напечатанной опалубки производится путем введения в печатный состав полимерной либо стальной фибры, вертикальное армирование всей конструкции производится вручную стальной арматурой перед заполнением полостей опалубки, предназначенных для вертикальных силовых элементов, тяжелым бетоном. Заполнение тяжелым бетоном производится также автоматически с помощью заполняющего патрубка 13.
Для ускорения отверждения печатного состава узлом ввода добавок в момент печати в смесь вводится укоритель твердения.
Использование способа возведения утепленной бетонной стены с предчистовой обработкой поверхностей на 3D строительном принтере и устройства для его осуществления позволит производить печать утепленной бетонной стены с автоматизированным процессом утепления и подготовкой стен под отделку.
Предложенное изобретение может найти применение для печати стеновых ограждающих конструкций в малоэтажном строительстве.
Claims (5)
1. Способ возведения утепленной бетонной стены с предчистовой обработкой поверхностей на 3D строительном принтере, характеризующийся тем, что возведение стены происходит циклически: печатающей головкой производится формирование несъемной опалубки способом послойного наложения печатного состава по управляющей программе, при этом по достижении высоты напечатанных слоев 0,5 метра происходит переключение на следующий этап программы, в ходе выполнения этого этапа происходит автоматическое переключение на распределительном узле с печатающей головки на заполняющий патрубок, далее происходит заполнение полостей опалубки, предназначенных для утепления пенобетоном, после этого начинается следующий этап программы, в ходе которого наружная поверхность напечатанной опалубки обрабатывается фрезерной головкой, по окончании этого этапа происходит переход на следующий цикл программы и этапы повторяются до окончания программы.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что после цикла заполнения полостей с помощью фрезерной головки производится обработка внешних поверхностей, при этом согласно заданной программе можно получить выровненные поверхности, штробы и технологические отверстия под инженерные системы будущего сооружения.
3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что армирование напечатанной опалубки производится путем введения в печатный состав полимерной либо стальной фибры, вертикальное армирование всей конструкции производится вручную стальной арматурой перед заполнением полостей опалубки, предназначенных для вертикальных силовых элементов, тяжелым бетоном.
4. Устройство для осуществления способа по п. 1, включающее принтер 3D печати, рабочий орган принтера, содержащий печатающую головку, предназначенную для нанесения смеси на область печати, фрезерную головку, шарнир системы подачи, стрелу, распределительный узел, служащий для переключения подачи смеси с печатающей головки на заполняющий патрубок.
5. Устройство по п. 4, отличающееся тем, что содержит несущие узлы принтера: ось X, ось Y, ось Z, верхнюю консоль, вертикальную и продольную каретки.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020132344A RU2744829C1 (ru) | 2020-09-29 | 2020-09-29 | Способ возведения утепленной бетонной стены с предчистовой обработкой поверхностей на 3D строительном принтере и устройство для его осуществления |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020132344A RU2744829C1 (ru) | 2020-09-29 | 2020-09-29 | Способ возведения утепленной бетонной стены с предчистовой обработкой поверхностей на 3D строительном принтере и устройство для его осуществления |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2744829C1 true RU2744829C1 (ru) | 2021-03-16 |
Family
ID=74874435
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2020132344A RU2744829C1 (ru) | 2020-09-29 | 2020-09-29 | Способ возведения утепленной бетонной стены с предчистовой обработкой поверхностей на 3D строительном принтере и устройство для его осуществления |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2744829C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN115319889A (zh) * | 2022-10-13 | 2022-11-11 | 河北工业大学 | 一种自适应钢纤维混凝土预制构件制备方法与系统 |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU4313U1 (ru) * | 1996-02-08 | 1997-06-16 | Акционерная строительная фирма "Челябстрой" | Многослойная монолитная стена |
US9566742B2 (en) * | 2012-04-03 | 2017-02-14 | Massachusetts Institute Of Technology | Methods and apparatus for computer-assisted spray foam fabrication |
CN107327045A (zh) * | 2017-07-10 | 2017-11-07 | 南京嘉翼精密机器制造股份有限公司 | 一种带保温加固功能的3d打印墙体 |
RU2683447C1 (ru) * | 2017-12-05 | 2019-03-28 | Акционерное общество "Научно-исследовательский центр "Строительство", АО "НИЦ "Строительство" | Способ возведения монолитного здания, сооружения методом 3d печати и устройство для его осуществления |
RU2704995C1 (ru) * | 2018-08-02 | 2019-11-01 | Луи-Андре Кристоф Жислен Грюар | Способ возведения бетонной стены, рабочий орган строительного 3d-принтера и стена бетонная |
-
2020
- 2020-09-29 RU RU2020132344A patent/RU2744829C1/ru active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU4313U1 (ru) * | 1996-02-08 | 1997-06-16 | Акционерная строительная фирма "Челябстрой" | Многослойная монолитная стена |
US9566742B2 (en) * | 2012-04-03 | 2017-02-14 | Massachusetts Institute Of Technology | Methods and apparatus for computer-assisted spray foam fabrication |
CN107327045A (zh) * | 2017-07-10 | 2017-11-07 | 南京嘉翼精密机器制造股份有限公司 | 一种带保温加固功能的3d打印墙体 |
RU2683447C1 (ru) * | 2017-12-05 | 2019-03-28 | Акционерное общество "Научно-исследовательский центр "Строительство", АО "НИЦ "Строительство" | Способ возведения монолитного здания, сооружения методом 3d печати и устройство для его осуществления |
RU2704995C1 (ru) * | 2018-08-02 | 2019-11-01 | Луи-Андре Кристоф Жислен Грюар | Способ возведения бетонной стены, рабочий орган строительного 3d-принтера и стена бетонная |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN115319889A (zh) * | 2022-10-13 | 2022-11-11 | 河北工业大学 | 一种自适应钢纤维混凝土预制构件制备方法与系统 |
CN115319889B (zh) * | 2022-10-13 | 2023-03-03 | 河北工业大学 | 一种自适应钢纤维混凝土预制构件制备方法与系统 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN102116061B (zh) | 框架结构中填充墙芯柱、芯梁、砌块砌筑施工方法 | |
RU2704995C1 (ru) | Способ возведения бетонной стены, рабочий орган строительного 3d-принтера и стена бетонная | |
CN103331817A (zh) | 工程结构的3d打印方法 | |
CN101858114A (zh) | 现场浇筑整体式轻体隔墙施工方法 | |
CN105064555A (zh) | 叠合装饰层和保温层的结构墙板及施工方法 | |
CN110847593A (zh) | 一种基于bim技术的渐变曲面清水混凝土墙体的施工工艺 | |
RU2744829C1 (ru) | Способ возведения утепленной бетонной стены с предчистовой обработкой поверхностей на 3D строительном принтере и устройство для его осуществления | |
Xu et al. | Toward automated construction: The design-to-printing workflow for a robotic in-situ 3D printed house | |
CN105965664A (zh) | 一种预应力桩3d打印系统及其使用方法 | |
JP2019111777A (ja) | 積層構造物の構築方法 | |
CN212613903U (zh) | 一种砖混结构老旧楼体复合加固结构 | |
CN103161323A (zh) | 混凝土结构梁柱节点的加固方法 | |
Khoshnevis et al. | Contour crafting: a mega scale fabrication technology | |
CN105507452B (zh) | 一种轻体混凝土内置保温装饰一体墙及其施工方法 | |
Di Carlo et al. | Manufacturing additively, with fresh concrete | |
Kuznetsov et al. | Dry mixes on gypsum and mixed bases in the construction of low-rise residential buildings using 3D printing technology | |
CN110528734A (zh) | 一种钢-混凝土组合短肢剪力墙 | |
CN111577345B (zh) | 一种多层防渗隧底结构施工方法及施工系统 | |
CN100439612C (zh) | 砖混结构主体工程无架眼施工工艺 | |
CN110894740B (zh) | 一种砌筑室内墙体的操作方法 | |
CN103015704A (zh) | 基于预制钢筋砼空心模板的板柱—剪力墙结构建筑及建造方法 | |
CN113833003A (zh) | 一种超大洁净厂房筏板施工方法 | |
CN207032488U (zh) | 一种装配式建筑物 | |
Anton et al. | Reinforcement lattices for 3DCP: A fabrication method based on ruled surfaces | |
CN204781603U (zh) | 一种内置支架式现浇钢筋混凝土柱子 |