RU2781528C1

RU2781528C1 - Printing head for printing of three-dimensional concrete structures and method for such printing

Info

Publication number: RU2781528C1
Application number: RU2021110913A
Authority: RU
Inventors: Феликс ФОН ЛИМБУРГ; Инго ХИЗМАНН
Original assignee: Б.Т. Инновэйшн ГмбХ
Priority date: 2018-10-08
Filing date: 2019-10-08
Publication date: 2022-10-13

Abstract

FIELD: printing.

SUBSTANCE: group of inventions relates to printing head (1) for printing of three-dimensional concrete structures, as well as to a method, in which such a printing head is used for stacking of layers of concrete material one above the other. Printing head (1), according to the invention, is made with the possibility of movement in space and stacking, one above the other, of separate layers (20a) of concrete material, which forms a manufactured structure. Moreover, printing head (1) contains supplying device (2), transporting device (3), molding section (4), releasing section (5) directed opposite to supplying direction (A) of printing head (1), and release-preventing section (6). Supplying device (2) is made with the possibility of provision of concrete material. Transporting device (3) is made with the possibility of reception of concrete material from supplying device (2) and transportation of concrete material. Molding section (4) is made with the possibility of being filled with concrete material under pressure and setting of at least side dimensions of stacked layer (20a). Releasing section (5) is directed opposite to supplying direction (A) of printing head (1). Release-preventing section (6) is made with the possibility of prevention of release of concrete material in supplying direction (A) of printing head (1).

EFFECT: increase in the efficiency of printing of three-dimensional concrete structures, and prevention of accumulation and soaking of concrete.

15 cl, 7 dwg

Description

Настоящее изобретение относится к печатающей головке для печати трехмерных структур из бетона и к способу такой печати.The present invention relates to a print head for printing three-dimensional concrete structures and a method for such printing.

Бетон является вполне доступным во всем мире сырьевым материалом, который позволяет придавать ему почти любую форму посредством соответствующих технологий. При этом возможно изготовление готовых бетонных элементов или промежуточных заготовок промышленным способом или обработка бетона непосредственно на месте проведения строительных работ. В особенности в последнем случае, при бетонном монолитостроении, высока трудоемкость установки опалубки и вследствие этого высоки затраты. Трехмерная печать позволяет на строительной площадке придавать бетону форму без опалубки. При этом технология в области трехмерной печати еще не отработана и пока связана с большим количеством проблем. Целью является печать геометрически сложных элементов, например, целых домов, в любом месте, прямо на стройплощадке. Эта технология известна из документа US 2007/0138678 A1, который раскрывает послойное нанесение, каким его обычно производят при 3D-печати, материала с цементным связующим. Материал с цементным связующим экструдируют, и при этом он в незатвердевшем состоянии выходит из выпускного отверстия сопла вниз. Для разглаживания наружных поверхностей материала под выпускным отверстием сопла расположены пластины, которые действуют в качестве штукатурной лопатки и предотвращают выход материала по сторонам, поперек направления подачи сопла. При выходе из сопла материал расширяется и распространяется в пределах боковых пластин как в направлении подачи сопла, так и в противоположном ему направлении. Распространение в направлении, противоположном направлению подачи, возможно благодаря движению сопла, тем самым освобождающему место для выходящего из сопла материала в направлении навстречу направлению подачи. Однако распространение в направлении подачи может негативно влиять на качество поверхности укладываемого слоя из-за скапливания материала и размокания материала. Это особенно невыгодно в тех местах, где желательна высокая точность, как, например, перемычки для окон и дверей. Скапливания материала могут появляться, например, вследствие колебаний в скорости подачи сопла. Кроме того, нанесенный обычным способом бетон в определенной степени обладает текучестью и, соответственно, стекает под действием силы тяжести вниз, образуя при этом выпуклые структуры в отдельных слоях. Поверхности соприкосновения между отдельными слоями часто имеют только слабое сцепление друг с другом, из-за чего такие стены как правило имеют худшие характеристики, чем обычные литые готовые бетонные элементы. Поэтому для структур согласно уровню техники необходима трудоемкая и дорогая дополнительная обработка. Кроме того, в уровне техники следующий слой печатается только тогда, когда находящийся под ним слой имеет достаточную прочность, что делает технологию медленной и приводит к тому, что напечатанные бетонные элементы имеют низкое качество поверхности.Concrete is a widely available raw material throughout the world, which allows it to be molded into almost any shape through appropriate technologies. In this case, it is possible to manufacture ready-made concrete elements or intermediate blanks in an industrial way or to process concrete directly at the construction site. Particularly in the latter case, with concrete monolith construction, the installation of the formwork is labor-intensive and consequently the costs are high. 3D printing allows concrete to be shaped on the construction site without formwork. At the same time, the technology in the field of three-dimensional printing has not yet been developed and is still associated with a large number of problems. The aim is to print geometrically complex elements, such as entire houses, anywhere, right on the construction site. This technology is known from US 2007/0138678 A1, which discloses the layering, as is commonly done in 3D printing, of a cement-bonded material. The cement-bonded material is extruded and exits downward from the nozzle outlet in an uncured state. To smooth out the outer surfaces of the material, there are plates under the nozzle outlet that act as a plastering spatula and prevent the material from escaping on the sides, transverse to the direction of the nozzle feed. As the material exits the nozzle, it expands and spreads within the side plates both in the feed direction of the nozzle and in the opposite direction. Spreading in a direction opposite to the feed direction is possible due to the movement of the nozzle, thereby making room for the material exiting the nozzle in a direction opposite to the feed direction. However, spreading in the feed direction can adversely affect the surface quality of the layer to be laid due to accumulation of material and soaking of the material. This is especially disadvantageous in places where high accuracy is desired, such as lintels for windows and doors. Accumulation of material may occur, for example, due to fluctuations in the feed rate of the nozzle. In addition, conventionally applied concrete has a certain fluidity and accordingly flows downwards under the action of gravity, thus forming convex structures in the individual layers. The contact surfaces between the individual layers often have only weak adhesion to each other, which is why such walls generally perform worse than conventional cast precast concrete elements. Therefore, structures according to the state of the art require labor-intensive and expensive post-processing. Also, in the prior art, the next layer is printed only when the underlying layer has sufficient strength, which makes the technology slow and results in the printed concrete elements having poor surface quality.

Кроме того, из уровня техники известно выполнение, наряду с массивными стенами, также полых изделий, например, посредством параллельной печати двух профилей экструдированного материала. После этого возможно заполнение таких полых изделий арматурным каркасом и бетоном. При этом бетонные стены не включали в себя анкеров для сцепления или аналогичных элементов. Вследствие этого стены при их заполнении могут выдерживать только небольшое внутреннее давление бетона. В результате, таким образом, при заполнении полости монолитным бетоном возможна работа только с низкими скоростями бетонирования.In addition, it is known from the prior art to produce, in addition to solid walls, also hollow products, for example by printing two extruded material profiles in parallel. After that, it is possible to fill such hollow products with a reinforcing cage and concrete. At the same time, the concrete walls did not include anchors for adhesion or similar elements. As a result, the walls, when filled, can only withstand a small internal pressure of concrete. As a result, therefore, when filling the cavity with in-situ concrete, it is only possible to work at low concreting speeds.

Поэтому задача настоящего изобретения состоит в обеспечении изготовления стабильных структур из бетона за короткое время.Therefore, the object of the present invention is to enable the production of stable concrete structures in a short time.

Эта задача решена печатающей головкой согласно пункту 1 формулы изобретения.This problem is solved by the print head according to paragraph 1 of the claims.

При этом согласно первому аспекту настоящего изобретения предложена печатающая головка для печати трехмерных структур из бетона, выполненная с возможностью перемещения в пространстве и укладывания друг над другом отдельных слоев бетонного материала, который образует изготавливаемую структуру. При этом печатающая головка содержит подающее устройство, выполненное с возможностью обеспечения бетонного материала; транспортирующее устройство, выполненное с возможностью приема бетонного материала от подающего устройства и транспортировки бетонного материала; формующий участок, выполненный с возможностью заполнения находящимся под давлением бетонным материалом и задания по меньшей мере боковых размеров укладываемого слоя; выпускной участок, направленный против направления подачи печатающей головки, причем печатающая головка также содержит участок, препятствующий выпуску, выполненный с возможностью предотвращения выпуска бетонного материала, направленного в направлении подачи печатающей головки.Meanwhile, according to a first aspect of the present invention, there is provided a print head for printing three-dimensional concrete structures, which is movable in space and stacks individual layers of concrete material on top of each other, which forms the structure to be produced. At the same time, the print head includes a feeding device configured to provide concrete material; a conveying device configured to receive the concrete material from the feeder and transport the concrete material; a forming section configured to be filled with pressurized concrete material and to set at least lateral dimensions of the layer to be laid; an outlet portion directed against the feed direction of the print head, wherein the print head also includes an outlet preventing portion configured to prevent the discharge of concrete material directed toward the feed direction of the print head.

Печатающая головка содержит подающее устройство, которое позволяет снабжать выполненную с возможностью перемещения в пространстве печатающую головку бетонным материалом. Материал может подаваться, например, посредством бетононасоса, в подающее устройство, в то время как печатающая головка передвигается в пространстве. При этом печатающая головка, включая материал, имеет малую массу, что позволяет с высокой точностью перемещать печатающую головку в пространстве и облегчает поддержку печатающей головки. Однако, с другой стороны, возможно также заполнение печатающей головки материалом перед процессом перемещения. Транспортирующее устройство может представлять собой, например, шнек или насос, который, наряду с транспортировкой бетонного материала в формующий участок, может также повышать давление материала. Вследствие того, что материал заполняет формующий участок под давлением, материал может наполнять формующий участок по всей ширине формующего участка, поперек направления подачи печатающей головки или, соответственно, поперек продольной протяженности укладываемого слоя, и при этом уже начинать схватываться, еще находясь под давлением. Таким образом, посредством формующего участка возможно задание по меньшей мере боковых размеров укладываемого слоя. Материал, поперечное сечение которого определено по меньшей мере в отношении боковых размеров, выходит наружу из выпускного участка, который направлен против направления подачи, без изменения боковых размеров, поскольку он, особенно в случае материала, имеющего низкое отношение содержания воды к содержанию цемента, обладает хорошей формоустойчивостью. Посредством дополнительного участка, препятствующего выпуску, возможно предотвращение выпуска бетонного материала из печатающей головки в направлении подачи. Это позволяет укладывать слой вдоль определенного направления и предотвращать скапливание бетонного материала перед печатающей головкой. Тем самым обеспечено укладывание стабильного слоя, имеющего хорошее качество поверхности.The print head includes a feeder that allows the movable print head to be supplied with concrete material. The material can be fed, for example by means of a concrete pump, into the feeder while the print head is moving in space. At the same time, the print head, including the material, has a low mass, which allows the print head to be moved in space with high accuracy and facilitates the support of the print head. However, on the other hand, it is also possible to fill the print head with material before the transfer process. The conveying device can be, for example, an auger or a pump which, in addition to conveying the concrete material to the forming station, can also pressurize the material. Due to the fact that the material fills the forming section under pressure, the material can fill the forming section along the entire width of the forming section, transverse to the feed direction of the print head or, respectively, transversely to the longitudinal extent of the layer to be laid, and at the same time already begin to set while still under pressure. Thus, by means of the forming section it is possible to set at least the lateral dimensions of the layer to be laid. A material whose cross-section is defined at least in terms of lateral dimensions emerges from an outlet section which is directed against the direction of supply without changing the lateral dimensions, since it, especially in the case of a material having a low water-to-cement content ratio, has a good dimensional stability. By means of the additional discharge preventing portion, it is possible to prevent the release of the concrete material from the print head in the feed direction. This allows the layer to be laid along a specific direction and prevents the buildup of concrete material in front of the print head. This ensures the laying of a stable layer having a good surface quality.

Печатающая головка предпочтительно содержит участок выравнивания давления, который предпочтительно находится в пределах формующего участка.The print head preferably includes a pressure equalization section, which is preferably located within the forming section.

Вследствие непостоянства скорости подачи или консистенции материала возможно появление колебаний давления в печатающей головке. Участок выравнивания давления позволяет компенсировать эти колебания давления, так что могут предотвращаться вызванные колебаниями давления потоки утечек или, соответственно, обратные потоки, и из выпускного участка выходит бетонный материал, имеющий хорошее качество поверхности. Предпочтительно участок выравнивания давления предусмотрен в формующем участке, так как там материал еще пластичен.Fluctuations in print head pressure may occur due to fluctuations in feed rate or media consistency. The pressure equalization section makes it possible to compensate for these pressure fluctuations, so that leakage flows or backflows caused by pressure fluctuations can be prevented, and a concrete material with a good surface quality emerges from the outlet section. Preferably, the pressure equalization section is provided in the forming section, since the material is still plastic there.

Согласно следующему аспекту изобретения печатающая головка также может содержать устройство подвода энергии, выполненное с возможностью подвода энергии к бетонному материалу в пределах формующего участка.According to a further aspect of the invention, the printhead may also comprise an energy supply device configured to supply energy to the concrete material within the forming area.

Благодаря устройству подвода энергии возможно ускорение схватывания материала, так что материал выходит из выпускающего участка по существу сохраняющим форму. Например, формующий участок может дополнительно передавать энергию в бетон посредством вибрирующих элементов, что улучшает формоустойчивость материала после выпуска. Тем самым дополнительно повышают стабильность и качество поверхности структуры.Thanks to the energy supply device, it is possible to accelerate the setting of the material, so that the material exits the tapping section substantially retaining its shape. For example, the forming section can further transfer energy into the concrete via vibrating elements, which improves the form stability of the material after tapping. Thereby, the stability and surface quality of the structure are further improved.

Формующий участок предпочтительно содержит регулируемое профилирующее устройство, выполненное с возможностью обеспечения изменения толщины укладываемого слоя. Регулируемое профилирующее устройство позволяет при помощи одной и той же печатающей головки укладывать слои различной толщины. При этом возможно выполнение различной толщины слоя, то есть его высоты, от слоя к слою, а также в пределах слоя в продольном направлении слоя или также в направлении ширины слоя.The forming section preferably contains an adjustable profiling device, configured to change the thickness of the laid layer. The adjustable profiling device allows layers of different thicknesses to be laid with the same print head. In this case, different layer thicknesses, i.e. layer heights, can be provided from layer to layer, as well as within the layer in the longitudinal direction of the layer or also in the direction of the width of the layer.

При этом согласно еще одному аспекту изобретения профилирующее устройство может быть выполнено с возможностью выполнения по меньшей мере одного участка вдоль направления ширины слоя бетонного материала вогнутым в отношении толщины слоя.Meanwhile, according to another aspect of the invention, the shaping device can be configured to make at least one section along the width direction of the layer of concrete material concave in relation to the thickness of the layer.

Если по меньшей мере один участок вдоль направления ширины слоя выполняют вогнутым, то материал находящегося над ним слоя может стекаться в этот вогнутый участок. Это приводит к геометрическому замыканию между соседними слоями, которое обеспечивает хорошую стабильность напечатанной структуры.If at least one section along the width direction of the layer is concave, then the material of the layer above it can flow into this concave section. This results in a form fit between adjacent layers, which ensures good stability of the printed structure.

Согласно еще одному аспекту профилирующее устройство может быть выполнено с возможностью выполнения по меньшей мере двух расположенных на расстоянии друг от друга профилей, проходящих параллельно друг другу.According to another aspect, the shaping device can be configured to provide at least two spaced apart profiles running parallel to each other.

При этом профилирующее устройство обеспечивает возможность полного запирания части поперечного сечения в направлении его ширины. В результате этого возможно прерывание потока бетона, например, в центре поперечного сечения в направлении ширины, и создание в процессе печати элемента, подобного двойной стенке, причем выполняются два параллельно проходящих профиля, расположенных на расстоянии друг от друга.In this case, the profiling device makes it possible to completely lock part of the cross section in the direction of its width. As a result, it is possible to interrupt the concrete flow, for example at the center of the cross-section in the width direction, and create a double-wall-like element during the printing process, whereby two profiles running parallel and spaced from each other are produced.

Профилирующее устройство предпочтительно образует устройство выравнивания давления.The profiling device preferably forms a pressure equalization device.

Если профилирующее устройство позволяет выравнивать колебания давления, то эти колебания давления можно компенсировать посредством локальных изменений толщины слоя. Эти изменения толщины слоя могут компенсироваться вышележащими слоями. Кроме того, благодаря этому аспекту возможно уменьшение сложности печатающей головки.If the profiling device makes it possible to equalize pressure fluctuations, then these pressure fluctuations can be compensated for by local changes in the layer thickness. These changes in layer thickness can be compensated by the overlying layers. In addition, due to this aspect, it is possible to reduce the complexity of the print head.

Согласно следующему аспекту профилирующее устройство может содержать по меньшей мере один упругий элемент и по меньшей мере одну створку, причем створка установлена на печатающей головке посредством упругого элемента.According to a further aspect, the profiling device may comprise at least one resilient element and at least one flap, the flap being mounted on the printhead by the elastic element.

При помощи створки возможно изменение толщины слоя посредством изменения положения створки. Упругий элемент обеспечивает приспосабливание положения створки при колебаниях давления соответствующим образом.With the help of the sash, it is possible to change the thickness of the layer by changing the position of the sash. The resilient element ensures that the position of the sash is adapted to fluctuations in pressure accordingly.

Согласно следующему аспекту изобретения печатающая головка также может содержать устройство обработки связующего материала, выполненное с возможностью укладывания по меньшей мере одного слоя из связующего материала между соседними слоями бетонного материала.According to a further aspect of the invention, the printhead may also comprise a bonding material processing device configured to deposit at least one layer of bonding material between adjacent layers of concrete material.

Связующий материал вызывает улучшенное связывание отдельных слоев бетонного материала друг с другом. Поскольку печатающая головка содержит устройство обработки связующего материала, перед укладыванием слоя бетонного материала возможно укладывание слоя связующего материала посредством той же самой печатающей головки. При этом стабильность структуры обеспечивается по существу слоями бетонного материала, причем слои связующего материала обеспечивают хорошее связывание слоев бетонного материала.The binder causes improved bonding of the individual layers of the concrete material to each other. Since the print head includes a bonding material processing device, it is possible to lay the bonding material layer by the same print head before laying the concrete material layer. In this case, the stability of the structure is ensured essentially by the layers of concrete material, and the layers of binder material ensure good bonding of the layers of concrete material.

Устройство обработки связующего материала предпочтительно содержит выпускной участок, по существу раскрывающийся вниз.The binder material processing device preferably comprises an outlet section substantially downwardly opening.

Благодаря этому возможно нанесение связующего материала на находящийся под ним слой бетона под воздействием силы тяжести, что делает возможным простую обработку. Если, кроме того, устройство обработки связующего материала предусмотрено на переднем в направлении подачи конце печатающей головки, то посредством печатающей головки, проходящей после устройства обработки связующего материала, возможно разравнивание слоя связующего средства и его равномерное распределение, так что возможно нанесение связующего материала с максимальным покрытием поверхности между напечатанными слоями бетона.This makes it possible to apply the bonding material to the underlying concrete layer under the influence of gravity, which makes simple processing possible. If, in addition, a binder processing device is provided at the leading end of the print head in the feed direction, then by means of the print head passing after the binder processing device, the binder layer can be leveled and evenly distributed, so that maximum coverage of the binder can be applied. surfaces between printed concrete layers.

Согласно еще одному следующему аспекту печатающая головка может дополнительно содержать накопитель для элементов арматуры или соединительных элементов и устройство для установки арматуры, выполненное с возможностью установки армирующих элементов или соединительных элементов в слои бетонного материала в горизонтальном или вертикальном положении.According to yet another aspect, the printhead may further comprise a storage for rebars or connectors and a rebar inserter configured to install the reinforcements or connectors into the layers of concrete material in a horizontal or vertical position.

Таким образом, возможна автоматическая установка элементов арматуры или соединительных элементов печатающей головкой. Возможно их введение в еще не схватившийся бетонный материал в пределах печатающей головки или также на уже уложенном участке, который посредством профилирующего устройства выполнен вогнутым, причем тогда материал расположенного над ним слоя заполнил бы вогнутый участок и забетонировал бы элемент арматуры. Устройство для арматуры может, например, вставлять элементы арматуры в продольное пространство слоя, непрерывно вводя элементы арматуры в еще не схватившийся бетон в пределах формующего участка. Однако допустима также возможность введения элементов арматуры в слои поперек направления подачи печатающей головки. При этом элементы арматуры не обязательно должны быть расположены в бетоне вертикально, чтобы соединять соседние слои, а могут также, например, по существу горизонтально встраиваться в обе части стенки при печати двойной стенки. Благодаря этому напечатанные бетонные элементы получают сцепление друг с другом, вследствие чего возможно заполнение этих соединенных двойных стенок с более высокой скоростью бетонирования, чем для напечатанных двустенных конструкций без анкеров сцепления.In this way, it is possible to automatically insert fittings or connecting elements by the print head. It is possible for them to be introduced into the still unset concrete within the print head or also in an already laid area, which is made concave by means of a profiling device, in which case the material of the layer located above it would fill the concave area and concrete the reinforcement element. The rebar device can, for example, insert the rebar into the longitudinal space of the layer, continuously inserting the rebar into the not yet set concrete within the forming area. However, it is also possible to introduce reinforcing elements into the layers transverse to the feed direction of the print head. In this case, the reinforcement elements do not have to be arranged vertically in the concrete in order to connect adjacent layers, but can also, for example, be embedded essentially horizontally in both parts of the wall when printing a double wall. As a result, the printed concrete elements are bonded to each other, whereby it is possible to fill these connected double walls at a higher concreting rate than for printed double-walled structures without bond anchors.

Согласно следующему аспекту печатающая головка может дополнительно содержать дисковое устройство разглаживания, выполненное с возможностью стирания и, таким образом, сглаживания переходных участков уже уложенных слоев, причем дисковое устройство разглаживания предпочтительно выполнено с возможностью направления печатающей головки.According to a further aspect, the print head may further comprise a disk decurler capable of erasing and thereby smoothing the transition areas of already laid layers, the disk decurler being preferably configured to guide the print head.

Согласно этому аспекту возможно дальнейшее улучшение качества поверхности печатаемой структуры. Кроме того, возможно направление печатающей головки посредством дискового устройства разглаживания. При этом предотвращается перемещение печатающей головки в направлении поперек направления подачи вследствие того, что дисковое устройство для разглаживания упирается в уже уложенные слои.According to this aspect, it is possible to further improve the surface quality of the printed structure. In addition, it is possible to guide the print head by means of a disc decurler. This prevents the print head from moving in a direction transverse to the feed direction due to the disc decurler abutting against the already laid layers.

Согласно следующему аспекту изобретения предусмотрен способ, при котором печатающая головка вышеупомянутого вида укладывает слои из бетонного материала друг над другом, причем в качестве бетонного материала используют бетон с сухим составом смеси.According to a further aspect of the invention, a method is provided in which a printhead of the aforementioned kind lays layers of concrete material on top of each other, the concrete material being dry mix concrete.

Бетон предпочтительно имеет водоцементное отношение в пределах от 0,23 до 0,35.The concrete preferably has a water/cement ratio in the range of 0.23 to 0.35.

Бетоны с таким составом смеси за короткое время достигают достаточной формоустойчивости, что позволяет получать после выпускного участка экструдера слой с хорошим качеством поверхности и с соблюдением заданных размеров.Concrete with such a mix composition achieves sufficient dimensional stability in a short time, which makes it possible to obtain a layer with good surface quality and with respect to the specified dimensions after the extruder outlet section.

Согласно следующему аспекту изобретения во время движения подачи экструдера возможна регистрация изменений толщины слоя находящегося ниже слоя и приспосабливание толщины слоя к укладываемому слою.According to a further aspect of the invention, during the extruder feed movement, it is possible to detect changes in the layer thickness of the underlying layer and to adapt the layer thickness to the layer to be laid.

Таким образом, возможно достижение по существу ровной верхней поверхности структуры без трудоемкой дополнительной обработки.Thus, it is possible to achieve a substantially even upper surface of the structure without time-consuming post-processing.

Дальнейшие подробности и предпочтительные варианты осуществления поясняются следующими фигурами.Further details and preferred embodiments are explained in the following figures.

На фиг. 1 показана печатающая головка согласно изобретению.In FIG. 1 shows a printhead according to the invention.

На фиг. 2A показан вид под углом печатающей головки c фиг. 1.In FIG. 2A is an angled view of the printhead c of FIG. one.

На фиг. 2B показан вид под углом печатающей головки c фиг. 2A.In FIG. 2B is an angled view of the printhead c of FIG. 2A.

На фиг. 3 показан еще один вариант осуществления печатающей головки согласно изобретению в разрезе.In FIG. 3 shows another embodiment of the print head according to the invention in section.

На фиг. 4 показан вид поперечного сечения обработанного бетонного материала.In FIG. 4 shows a cross-sectional view of the treated concrete material.

На фиг. 5 показана печатающая головка согласно изобретению, вид в направлении на выпускающий участок.In FIG. 5 shows a printhead according to the invention, viewed in the direction of the discharge section.

На фиг. 6 показан вид поперечного сечения обработанного бетонного материала.In FIG. 6 shows a cross-sectional view of the treated concrete material.

На фиг. 7 показана выполненная с помощью печатающей головки согласно изобретению двойная стенка в виде сверху.In FIG. 7 shows a top view of a double wall made with a printhead according to the invention.

На фиг. 1 схематично показана находящаяся в эксплуатации печатающая головка 1 согласно изобретению, посредством которой уже уложены несколько слоев бетонного материала 20a и несколько слоев связующего материала 20b, чтобы печатать трехмерную структуру из бетона. При этом печатающая головка перемещается с определенной скоростью подачи вдоль направления стрелки A, которое определяет продольную протяженность отдельных слоев. При этом направление ширины слоя проходит поперек продольного направления слоев или, соответственно, поперек направления подачи в плоскость чертежа. Направление толщины слоя определяется направлением наложения отдельных слоев. Привод для обеспечения продвижения печатающей головки 1 не показан для обеспечения ясности.. В стационарных установках, приведение в движение печатающей головки может происходить, например, посредством рамы, в пределах которой должна создаваться печатаемая структура. При этом печатающая головка 1 скользила бы или катилась бы вдоль направляющих и была бы, кроме того, выполнена с возможностью перемещения по высоте, чтобы обеспечивать возможность печати отдельных слоев 20a, 20b. Для мобильных случаев применения, таких, как строительные площадки, печатающая головка может перемещаться также при помощи консоли, выполненной с возможностью перемещения в пространстве. В показанном на фиг. 1 положении печатающая головка 1 укладывает следующий слой 20a из бетонного материала.In FIG. 1 schematically shows a print head 1 according to the invention in use, by means of which several layers of concrete material 20a and several layers of bonding material 20b have already been laid in order to print a three-dimensional concrete structure. In this case, the print head moves at a certain feed rate along the direction of the arrow A, which determines the longitudinal extent of the individual layers. In this case, the layer width direction runs transversely to the longitudinal direction of the layers or, respectively, transversely to the direction of infeed into the drawing plane. The direction of the layer thickness is determined by the direction of overlap of the individual layers. The actuator for advancing the print head 1 is not shown for the sake of clarity. In stationary installations, the drive of the print head can take place, for example, by means of a frame within which the pattern to be printed is to be created. In this case, the print head 1 would slide or roll along the rails and would be furthermore movable in height to enable the individual layers 20a, 20b to be printed. For mobile applications, such as construction sites, the printhead can also be moved using a spatially movable console. In the shown in FIG. 1 position, the print head 1 lays down the next layer 20a of concrete material.

В трехмерном виде печатающей головки 1 на фиг. 2A, а также в разрезе на фиг. 2B снова упрощенно представлена печатающая головка 1 согласно изобретению. Печатающая головка 1 содержит подающее устройство 2. Цель подающего устройства 2 - снабжение выполненной с возможностью перемещения в пространстве печатающей головки 1 бетонным материалом. Материал может подаваться в подающее устройство 2, например, посредством бетононасоса, в то время как печатающая головка 1 перемещается в пространстве. При этом печатающая головка 1, включая материал, имеет малую массу, что позволяет перемещать печатающую головку 1 в пространстве с высокой точностью и облегчает поддержку печатающей головки 1. Однако, с другой стороны, возможно также заполнение печатающей головки 1 материалом перед процессом перемещения. В качестве бетонного материала предпочтительно используется бетон с сухим составом смеси, имеющий водоцементное отношение от 0,23 до 0,35. Водоцементное отношение (в/ц) указывает соотношение масс между содержащейся в 1 м³ бетона массой воды по сравнению с массой цемента.In the 3D view of the printhead 1 in FIG. 2A and also in section in FIG. 2B is again a simplified representation of the print head 1 according to the invention. The printhead 1 comprises a feeder 2. The purpose of the feeder 2 is to supply the spatially movable printhead 1 with concrete material. The material can be fed into the feeder 2, for example by means of a concrete pump, while the printhead 1 is moving in space. Meanwhile, the print head 1 including the material is light in mass, which allows the print head 1 to be moved in space with high precision and facilitates the support of the print head 1. However, on the other hand, it is also possible to fill the print head 1 with material before the transfer process. The concrete material preferably used is dry mix concrete having a water/cement ratio of 0.23 to 0.35. The water-cement ratio (w/c) indicates the mass ratio between the mass of water contained in 1 m ^{3 of} concrete compared to the mass of cement.

Кроме того, печатающая головка 1 содержит транспортирующее устройство 3, которое в настоящем примере выполнено в виде шнекового устройства. Как показано на фиг. 2A, транспортирующее устройство 3 предпочтительно образовано в форме двух шнеков. Благодаря переменной степени захватывания материала винтовой линией шнека достигается хорошее смешивание и однородное состояние материала. Однако транспортирующее устройство 3 также может быть образовано только одним шнеком или насосом. Транспортирующее устройство 3 снабжают материалом из подающего устройства 2, и оно транспортирует материал в направлении, противоположном направлению подачи, в формующий участок 4 на основе принципа принудительной транспортировки. Шнек предпочтительно содержит увеличивающийся участок 3a, на котором диаметр шнека возрастает и ширина зазора между шнеком 3 и стенкой корпуса 3b уменьшается. При этом бетонный материал сжимается, и вследствие меньшей ширины зазора интенсивность прохождения возрастает, что вызывает повышение давления в материале. Таким образом, бетонный материал транспортируют под давлением в формующий участок 4. Благодаря тому, что материал наполняет формующий участок 4 под давлением, возможно полноценное заполнение поперечного сечения формующего участка 4 материалом, прежде всего, по всей ширине формующего участка 4. Давление в материале вызывает формоустойчивость бетона и начало его схватывания. Таким образом, посредством формующего участка 4 возможно задание по меньшей мере боковых размеров укладываемого слоя. Материал с заданным по меньшей мере в отношении боковых размеров поперечным сечением выступает наружу из выпускного участка 5, который направлен противоположно направлению A подачи, без изменения своих боковых размеров, так как вследствие низкого водоцементного соотношения материал обладает хорошей формоустойчивостью. Дополнительно предусмотрен участок 6, препятствующий выпуску, предотвращающий выход бетонного материала, который вследствие созданного давления может устремляться также и в направлении подачи, из печатающей головки 1 в направлении A подачи. Создается закрытое с пяти сторон пространство в направлении подачи, посредством стенки корпуса 3b вверху, внизу, а также по двум боковым сторонам, и посредством препятствующего выпуску участка 6, и обеспечивается возможность укладывания слоя вдоль определенного направления, противоположного направлению A подачи, и предотвращается скапливание бетонного материала перед печатающей головкой. Таким образом, обеспечена возможность укладывания стабильного слоя с хорошим качеством поверхности. Кроме того, как показано на фиг. 2A и 2B, печатающая головка 1 предпочтительно содержит устройство 8 обработки связующего материала. При помощи устройства 8 обработки связующего материала возможно нанесение по меньшей мере одного слоя 20b из связующего материала между соседними слоями 20a бетонного материала, как показано на фиг. 1. Связующий материал предпочтительно представляет собой бетон, имеющий более высокое водоцементное отношение, раствор для расшивки швов или даже промышленное клеящее вещество. Сухой бетонный материал, который благоприятствует быстрому схватыванию, при определенных обстоятельствах обуславливает плохое соединение со следующим слоем 20a. Слой 20b из связующего материала соединяет отдельные слои 20a бетонного материала друг с другом и таким образом устраняет уязвимое место в виде стыка. Как показано на фиг. 2B, устройство 8 обработки связующего материала содержит выпускной участок 8a, по существу раскрывающийся вниз. Это позволяет наносить связующий материал на находящийся внизу слой 20a бетона под воздействием силы тяжести, что обеспечивает возможность простой обработки. Выпускной участок 8a предпочтительно расположен в направлении A подачи перед выпускным участком 5 для бетонного материала. Таким образом, связующий материал наносится на находящийся внизу слой 20a бетонного материала, и может быть распределен по большой площади под действием веса укладываемого слоя 20a бетонного материала. При этом лишний связующий материал будет выдавлен в сторону.In addition, the print head 1 includes a transport device 3, which in the present example is made in the form of a screw device. As shown in FIG. 2A, the conveying device 3 is preferably formed in the form of two screws. Due to the variable degree of material capture by the helix of the auger, good mixing and a homogeneous state of the material are achieved. However, the transport device 3 can also be formed by only one screw or pump. The conveying device 3 is supplied with material from the feeding device 2, and it conveys the material in the direction opposite to the feeding direction to the forming section 4 based on the forced conveying principle. The screw preferably comprises an increasing portion 3a in which the diameter of the screw increases and the width of the gap between the screw 3 and the housing wall 3b decreases. In this case, the concrete material is compressed, and due to the smaller gap width, the penetration intensity increases, which causes an increase in pressure in the material. In this way, the concrete material is transported under pressure into the forming section 4. Due to the fact that the material fills the forming section 4 under pressure, it is possible to fully fill the cross section of the forming section 4 with material, especially over the entire width of the forming section 4. The pressure in the material causes dimensional stability. concrete and the beginning of its setting. Thus, by means of the forming section 4 it is possible to set at least the lateral dimensions of the layer to be laid. A material with a cross section defined at least in terms of lateral dimensions protrudes outward from the outlet section 5, which is directed opposite to the feed direction A, without changing its lateral dimensions, since the material has good dimensional stability due to the low water/cement ratio. In addition, there is an anti-discharge portion 6 preventing the concrete material, which due to the pressure generated can also rush in the feed direction, from the print head 1 in the feed direction A from escaping. A five-side closed space is created in the feed direction, by means of the casing wall 3b at the top, bottom, and also on the two sides, and by the outlet preventing portion 6, and it is possible to lay a layer along a certain direction opposite to the feed direction A, and the accumulation of concrete is prevented. material in front of the print head. Thus, it is possible to lay a stable layer with a good surface quality. In addition, as shown in FIG. 2A and 2B, the printhead 1 preferably includes a binder processing device 8. By means of the binder treatment device 8, it is possible to apply at least one layer 20b of binder material between adjacent layers 20a of concrete material, as shown in FIG. 1. The bonding material is preferably concrete having a higher water/cement ratio, grout, or even an industrial adhesive. Dry concrete material, which favors rapid setting, under certain circumstances causes poor bonding with the next layer 20a. The bonding material layer 20b connects the individual layers 20a of the concrete material to each other and thus eliminates the weak spot in the form of a joint. As shown in FIG. 2B, the binder processing device 8 comprises an outlet section 8a substantially downwardly opening. This allows the bonding material to be applied to the underlying concrete layer 20a under the influence of gravity, which enables easy processing. The outlet section 8a is preferably located in the feed direction A before the outlet section 5 for the concrete material. In this way, the binder is applied to the underlying concrete material layer 20a and can be spread over a large area by the weight of the concrete material layer 20a to be laid. In this case, excess binder material will be squeezed out to the side.

Как показано на фиг. 1, печатающая головка может содержать, кроме того, устройство 14 подвода энергии. На фиг. 1 это устройство 14 подвода энергии выполнено в форме нагревательных лент вдоль формующего участка 4. В качестве альтернативы могут быть предусмотрены также вибрирующие пластины, которые вибрируют бетон либо на формующем участке 4, либо уже после выпускного участка 5 по краям с определенной частотой, например, 120 Гц. Возможно также облучение бетонного материала микрорадиоволнами. Посредством всех этих методов к бетонному материалу подводят энергию, которая ускоряет схватывание материала, так что материал выходит из выпускающего участка по существу сохраняющим постоянную форму или быстро схватывается вскоре после этого. Таким образом повышают стабильность структуры и качество ее поверхности.As shown in FIG. 1, the print head may further comprise a power supply device 14 . In FIG. 1, this energy supply device 14 is in the form of heating tapes along the forming section 4. Alternatively, vibrating plates can also be provided which vibrate the concrete either in the forming section 4 or already after the outlet section 5 at the edges with a certain frequency, for example, 120 Hz. It is also possible to irradiate the concrete material with microradio waves. Through all of these methods, energy is applied to the concrete material, which accelerates the setting of the material, so that the material exits the tapping section substantially in a constant shape or sets rapidly shortly thereafter. Thus, the stability of the structure and the quality of its surface are increased.

На фиг. 1 показаны, кроме того, дискообразные лопатки 15, образующие дисковое разглаживающее устройство согласно настоящему изобретению, которые размещены на печатающей головке по обе ее стороны. Это дисковое разглаживающее устройство 15 выполнено с возможностью обработки уже уложенных слоев посредством стирания материала при их разглаживании, причем качество поверхности и соблюдение заданных боковых размеров структуры улучшаются. В частности, таким образом возможно удаление лишнего связующего материала и его сбор, например, в принимающую емкость 16. Кроме того, дисковое разглаживающее устройство 15 выполнено с возможностью направления печатающей головки, так как оно пригодно для предотвращения перемещения в горизонтальном направлении поперек направления подачи, предотвращая перемещение дискообразных лопаток в этом направлении слоями, которые уже были нанесены.In FIG. 1 furthermore shows the disc-shaped vanes 15 forming the disc decurler according to the present invention, which are placed on both sides of the print head. This disk smoothing device 15 is adapted to treat already laid layers by abrading the material as they are smoothed, whereby the surface quality and the conformity to the desired lateral dimensions of the structure are improved. In particular, it is thus possible to remove the excess binder material and collect it, for example, in the receiving container 16. In addition, the disc decurler 15 is configured to guide the print head, since it is suitable for preventing movement in a horizontal direction transverse to the feed direction, preventing moving disc-shaped vanes in that direction in layers that have already been applied.

Еще один вариант осуществления показан на фиг. 3. Печатающая головка 1 аналогична печатающей головке 1 по первому варианту осуществления. Однако печатающая головка 101 содержит измененный формующий участок 104. Он состоит из сужающегося участка 104a, проходящего к находящемуся под ним слою 20a, и прямого участка 104b, проходящего в направлении, противоположном направлению A подачи. Поскольку предусмотрен сужающийся участок 104a, возможно дальнейшее повышение давления перед формующим участком 104 вследствие скапливания материала. Затем это давление снижается в сужающемся участке 104a, когда бетонный материал вследствие наклона сужающегося участка 104a стекает к находящемуся ниже слою. Таким образом, возможно постепенное преодоление разницы по высоте между осью шнека 3, и не происходит внезапного падения бетонного материала на выпускном участке 5. Схватывание материала происходит при остаточным давлении на участке 104b. Участок 104b уже определяется не только стеной корпуса 3b, но и нижним слоем 20a бетонного материала. Бетонный материал должен быть еще текучим при переходе между наклонным сужающим участком 104a и прямым участком, чтобы предотвращать застревание.Another embodiment is shown in FIG. 3. The print head 1 is the same as the print head 1 of the first embodiment. However, the print head 101 includes a modified forming portion 104. It consists of a tapering portion 104a extending towards the underlying layer 20a and a straight portion 104b extending in the direction opposite to the feeding direction A. Since the tapered portion 104a is provided, further pressure buildup upstream of the forming portion 104 is possible due to material accumulation. This pressure is then reduced in the tapering section 104a as the concrete material flows down to the underlying layer due to the slope of the tapering section 104a. Thus, it is possible to gradually overcome the difference in height between the axis of the screw 3, and there is no sudden fall of the concrete material in the discharge section 5. The setting of the material occurs at the residual pressure in the section 104b. The area 104b is already defined not only by the wall of the housing 3b, but also by the bottom layer 20a of the concrete material. The concrete material must still be fluid at the transition between the sloping tapered section 104a and the straight section to prevent sticking.

Кроме того, печатающая головка 101 содержит профилирующее устройство 7, которое находится в пределах формующего участка 104. Профилирующее устройство 7 образовано упругим элементом 7a и створкой 7b. Благодаря профилирующему устройству 7 возможно укладывание слоев различной толщины посредством одной и той же печатающей головки. Створка 7b выполнена с возможностью поворота в различные положения, например, при помощи двигателя. В соответствии с этим она выполнена с возможностью выступания в поперечное сечение формующего участка 104 с различной глубиной и формирования при этом толщины слоя, то есть высоты слоя, различной для разных слоев. Однако перемещение створки 7b возможно также во время укладывания слоя и, таким образом, изменение толщины слоя возможно также в пределах одного слоя, в продольном направлении слоя. Кроме того, створка 7b не обязательно должна быть выполнена по всей ширине формующего участка, а может быть предусмотрена также только на определенном участке в направлении ширины формующего участка 104, из-за чего толщина слоя меняется в направлении ширины слоя. Таким образом, створка 7b создает по меньшей мере один вогнутый в отношении толщины слоя участок вдоль направления ширины слоя 20a бетонного материала. Вследствие этого материал слоя, находящегося над ним, может легко устремляться в этот вогнутый участок. При этом создается геометрическое замыкание слоев, которое обеспечивает хорошую стабильность напечатанной структуры. Это представлено в качестве примера на фиг. 4, на которой изображено поперечное сечение напечатанной структуры. Возможно выполнение вогнутого участка 30, в который устремляется материал находящегося над ним слоя 20a и там схватывается. Кроме того, в печатающей головке 101 профилирующее устройство 7 выполнено в виде устройства выравнивания давления. Благодаря присоединению створки 7b к печатающей головке 101 посредством упругого элемента 7a возможно перемещение створки 7b при колебаниях давления. Таким образом, колебание давления выравнивается, и толщина слоя при необходимости изменяется локально. Эти изменения толщины слоя могут быть компенсированы с помощью слоев, наносимых сверху.In addition, the print head 101 includes a shaping device 7, which is located within the forming section 104. The shaping device 7 is formed by the elastic member 7a and the shutter 7b. Thanks to the profiling device 7, it is possible to stack layers of different thicknesses with the same print head. The flap 7b is rotatable to various positions, for example by means of a motor. Accordingly, it is configured to protrude into the cross section of the forming section 104 with different depths and thus form a layer thickness, that is, a layer height, different for different layers. However, movement of the sash 7b is also possible during the laying of the layer and thus a change in the thickness of the layer is also possible within one layer, in the longitudinal direction of the layer. In addition, the flap 7b does not have to be provided over the entire width of the forming section, but can also be provided only in a certain area in the width direction of the forming section 104, due to which the layer thickness varies in the layer width direction. In this way, the sash 7b creates at least one layer thickness-concave section along the width direction of the concrete layer 20a. As a result, the material of the layer above it can easily rush into this concave area. This creates a geometric closure of the layers, which ensures good stability of the printed structure. This is shown as an example in FIG. 4, which shows a cross section of the printed structure. It is possible to provide a concave section 30 into which the material of the layer 20a above it rushes and seizes there. In addition, in the print head 101, the shaping device 7 is configured as a pressure equalization device. By attaching the flap 7b to the print head 101 by means of the elastic member 7a, it is possible for the flap 7b to move with fluctuations in pressure. In this way, pressure fluctuations are equalized and the layer thickness is changed locally if necessary. These changes in layer thickness can be compensated for by layers applied from above.

На фиг. 4 справа также предусмотрен вогнутый участок 30. Однако слои 20a снабжены полостью 40. Эта полость 40 может быть создана в слое, например, посредством стержня, который закреплен посредством перегородок на стенке 3b корпуса формующего участка. Это особенно облегчает структуру, так как экономится материал.In FIG. 4, a concave section 30 is also provided on the right. However, the layers 20a are provided with a cavity 40. This cavity 40 can be created in the layer, for example, by means of a rod, which is secured by baffles to the wall 3b of the mold body. This especially facilitates the structure, since material is saved.

Наконец, на фиг. 5 схематично показана печатающая головка со стороны выпускного участка 5 печатающей головки. Как показано на фиг. 5, печатающая головка содержит по ширине формующего участка несколько створок 7b, которые отходят в формующий участок от верхней стороны. Эти створки 7b выполнены с возможностью регулирования и индивидуального управления ими, и, таким образом, при помощи сменяющих друг друга вогнутых и выпуклых участков возможно создание различных контуров на верхней стороне слоя. При этом возможно дальнейшее улучшение связей между отдельными слоями. Кроме того, при этом возможно приведение отдельных створок 7b в полностью закрытое положение. Закрытое положение створки 7b представляет собой положение, в котором створка 7b прилегает к нижнему слою. Таким образом, на формующем участке возможно частичное закрытие поперечного сечения в направлении ширины. Если из множества створок 7b наружные в направлении ширины створки приводят в закрытое положение, возможно изменение ширины укладываемого слоя. Если, напротив, в закрытое положение приводят внутреннюю створку 7b, возможно разделение укладываемого слоя по меньшей мере на некоторых участках по меньшей мере на два проходящих параллельно друг другу профиля, которые выходят из выпускного участка 5, обладая собственной устойчивостью. При этом из выпускного участка 5 выходят по меньшей мере два профиля, расположенные на расстоянии друг от друга поперек направления подачи печатающей головки. Таким образом возможно, например, выполнение двойной стенки.Finally, in FIG. 5 schematically shows the print head from the side of the outlet portion 5 of the print head. As shown in FIG. 5, the printhead has a plurality of flaps 7b across the width of the forming area, which extend into the forming area from the upper side. These flaps 7b are adjustable and individually controllable so that different contours can be created on the top side of the layer by means of alternating concave and convex sections. In this case, further improvement of the links between the individual layers is possible. In addition, it is also possible to bring the individual flaps 7b into a fully closed position. The closed position of the sash 7b is the position in which the sash 7b is adjacent to the bottom layer. In this way, a partial closure of the cross section in the width direction is possible in the forming section. If, among the plurality of flaps 7b, the outer flaps in the width direction are brought into the closed position, the width of the layer to be laid can be changed. If, on the other hand, the inner flap 7b is brought into the closed position, it is possible to divide the layer to be laid, at least in some areas, into at least two profiles running parallel to each other, which emerge from the outlet section 5 with their own stability. At the same time, at least two profiles emerge from the outlet section 5, located at a distance from each other across the feed direction of the print head. Thus, it is possible, for example, to make a double wall.

На фиг. 6 показан фрагмент слоя 20a бетонного материала, в котором предусмотрен вогнутый участок 31 в продольном направлении слоя. Этот участок может быть получен, например, посредством одновременного опускания створок печатающей головки, показанных на фиг. 5, в частично закрытое положение. Возможно вкладывание в такой вогнутый участок 31 элемента 9 арматуры, который бетонируется следующим слоем. Элемент 9 арматуры может также выступать по сторонам из слоя 20a и выступать в противоположный вогнутый участок 31 того же самого слоя 20a. Таким образом возможно улучшение стабильности взаимного положения отдельных участков слоя.In FIG. 6 shows a fragment of a concrete material layer 20a in which a concave section 31 is provided in the longitudinal direction of the layer. This area can be obtained, for example, by simultaneously lowering the print head flaps shown in FIG. 5 to a partially closed position. It is possible to invest in such a concave section 31 of the reinforcement element 9, which is concreted with the next layer. The reinforcement element 9 can also protrude laterally from the layer 20a and protrude into the opposite concave portion 31 of the same layer 20a. In this way, it is possible to improve the stability of the mutual position of the individual sections of the layer.

Это особенно предпочтительно при изготовлении двойной стенки, причем вогнутые участки 31 в параллельно проходящих профилях могут быть предусмотрены в одинаковых положениях или также в различающихся положениях в направлении подачи печатающей головки. В качестве примера на фиг. 7 показана двойная стенка в горизонтальной проекции. Двойная стенка формируется, когда каждый укладываемый слой образуется двумя профилями 21 и 22, проходящими параллельно и расположенными на расстоянии друг от друга. Кроме того, возможно повышение горизонтальной стабильности проходящих параллельно профилей в направлении, противоположном направлению подачи, посредством элементов арматуры или, соответственно, соединительных элементов 9. Эти элементы арматуры могут изыматься из имеющегося в печатающей головке накопителя посредством устройств для установки арматуры и вставляться в слои бетонного материала. На фиг. 7 показан решетчатый соединительный элемент 9, который соединяет оба профиля 21 и 22 друг с другом в горизонтальном направлении. При этом, например, вогнутые участки могут предусматриваться в разных, по отношению к профилям 21 и 22, положениях в направлении подачи печатающей головки, которые облегчают вставление соединительного элемента. При последующем заполнении на месте бетоном промежутка между профилями 21 и 22, образованного стенными элементами, возможна работа с более высокими скоростями бетонирования.This is particularly advantageous in the production of a double wall, whereby the concave portions 31 in the parallel profiles can be provided in the same positions or also in different positions in the feed direction of the print head. As an example, in FIG. 7 shows a double wall in plan view. A double wall is formed when each laid layer is formed by two profiles 21 and 22 running parallel and spaced apart. In addition, it is possible to increase the horizontal stability of the parallel profiles in the direction opposite to the feed direction by means of reinforcement elements or connecting elements 9, respectively. . In FIG. 7 shows a lattice connection element 9 which connects both profiles 21 and 22 to each other in the horizontal direction. In this case, for example, the concave sections can be provided in different positions in relation to the profiles 21 and 22 in the feed direction of the print head, which facilitate the insertion of the connecting element. When subsequently filling in place with concrete the gap between profiles 21 and 22 formed by the wall elements, it is possible to work with higher concreting speeds.

Claims

1. Printing head (1) for printing three-dimensional structures of concrete, made with the possibility of moving in space and laying on top of each other individual layers (20a) of concrete material, which forms a manufactured structure containing the following:

a feeder (2) configured to provide said concrete material; a conveying device (3) configured to receive said concrete material from said feeder (2) and transport said concrete material;

a forming section (4) configured to be filled with a pressurized concrete material and to set at least the lateral dimensions of said laying layer (20a);

an outlet section (5) directed against the feeding direction (A) of said print head (1), wherein

the specified print head also contains a section (6) that prevents the release, made with the possibility of preventing the release of the specified concrete material in the specified direction (A) of the supply of the specified print head (1),

characterized in that said conveying device (3) is a screw device.

2. The print head (1) according to claim 1, which contains a pressure equalization section (7) within said forming section (4).

3. The printhead (1) according to claim 1, which also includes an energy supply device (14) configured to supply energy to said concrete material within said forming section (4).

4. The printhead (1) according to one of the preceding claims, in which the specified forming section (4) contains an adjustable profiling device (7) made with the possibility of providing a change in the thickness of the stacked layer.

5. Print head (1) according to claim 4, wherein said profiling device (7) is configured to form at least one section along the width direction of said layer (20a) of concrete material concave in relation to layer thickness.

6. The print head (1) according to claim 4, in which the specified profiling device (7) is configured to form, at least in some areas, at least two profiles (21, 22) located at a distance from each other, running parallel to each other friend.

7. The printhead (1) according to claim 4 or 5, wherein said profiling device (7) forms a pressure equalization device (7).

8. The print head (1) according to claim 7, in which the specified profiling device (7) contains at least one elastic element (7a) and at least one flap (7b), and the specified flap (7b) is installed on the specified printing head (1) by said elastic element (7a).

9. The print head (1) according to one of the preceding claims, which also comprises a binder processing device (8) configured to place at least one layer (20b) of binder material between adjacent layers (20a) of concrete material.

10. The printhead (1) according to claim 9, wherein said binder processing device (8) comprises an outlet portion (8a) substantially downwardly opening.

11. Print head (1) according to one of the preceding claims, which also contains a store for storing reinforcing elements or connecting elements (9) and a device for installing reinforcement, configured to install reinforcing elements or connecting elements (9) in said layers of concrete material in a horizontal or vertical position.

12. The printhead (1) according to one of the preceding claims, which also contains a disk smoothing device (15) made with the possibility of erasing and thus smoothing the transition areas of said layers (20a) already laid, and said disk smoothing device is made with the ability to guide the specified print head (1).

13. A method for printing three-dimensional structures in concrete, wherein the printhead according to one of the preceding claims is used for laying layers of concrete material on top of each other, the concrete material being concrete with a water/cement ratio of 0.23 to 0.35.

14. Frame with print head (1) according to one of paragraphs. 1-12, in which the print head (1) is movable along the guides of the specified frame.

15. Console, configured to move in space with the print head (1) according to one of paragraphs. 1-12.