SI25656A - Mešalno brizgalna glava za tridimenzionalni tiskalnik za tiskanje sten zgradb in metoda tiskanja - Google Patents

Mešalno brizgalna glava za tridimenzionalni tiskalnik za tiskanje sten zgradb in metoda tiskanja Download PDF

Info

Publication number
SI25656A
SI25656A SI201800134A SI201800134A SI25656A SI 25656 A SI25656 A SI 25656A SI 201800134 A SI201800134 A SI 201800134A SI 201800134 A SI201800134 A SI 201800134A SI 25656 A SI25656 A SI 25656A
Authority
SI
Slovenia
Prior art keywords
blades
mixing
blade
printing
construction
Prior art date
Application number
SI201800134A
Other languages
English (en)
Inventor
Jože Abram
Original Assignee
Jože Abram
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Jože Abram filed Critical Jože Abram
Priority to SI201800134A priority Critical patent/SI25656A/sl
Priority to US16/038,189 priority patent/US11261597B2/en
Publication of SI25656A publication Critical patent/SI25656A/sl

Links

Classifications

    • 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
    • E04B1/35—Extraordinary methods of construction, e.g. lift-slab, jack-block
    • E04B1/3505—Extraordinary methods of construction, e.g. lift-slab, jack-block characterised by the in situ moulding of large parts of a structure
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F27/00—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders
    • B01F27/05—Stirrers
    • B01F27/051—Stirrers characterised by their elements, materials or mechanical properties
    • B01F27/053—Stirrers characterised by their elements, materials or mechanical properties characterised by their materials
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F27/00—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders
    • B01F27/80—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders with stirrers rotating about a substantially vertical axis
    • B01F27/92—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders with stirrers rotating about a substantially vertical axis with helices or screws
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B28—WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
    • B28B—SHAPING CLAY OR OTHER CERAMIC COMPOSITIONS; SHAPING SLAG; SHAPING MIXTURES CONTAINING CEMENTITIOUS MATERIAL, e.g. PLASTER
    • B28B1/00—Producing shaped prefabricated articles from the material
    • B28B1/001—Rapid manufacturing of 3D objects by additive depositing, agglomerating or laminating of material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B28—WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
    • B28C—PREPARING CLAY; PRODUCING MIXTURES CONTAINING CLAY OR CEMENTITIOUS MATERIAL, e.g. PLASTER
    • B28C5/00—Apparatus or methods for producing mixtures of cement with other substances, e.g. slurries, mortars, porous or fibrous compositions
    • B28C5/08—Apparatus or methods for producing mixtures of cement with other substances, e.g. slurries, mortars, porous or fibrous compositions using driven mechanical means affecting the mixing
    • B28C5/10—Mixing in containers not actuated to effect the mixing
    • B28C5/12—Mixing in containers not actuated to effect the mixing with stirrers sweeping through the materials, e.g. with incorporated feeding or discharging means or with oscillating stirrers
    • B28C5/1238—Mixing in containers not actuated to effect the mixing with stirrers sweeping through the materials, e.g. with incorporated feeding or discharging means or with oscillating stirrers for materials flowing continuously through the mixing device and with incorporated feeding or discharging devices
    • B28C5/1253—Mixing in containers not actuated to effect the mixing with stirrers sweeping through the materials, e.g. with incorporated feeding or discharging means or with oscillating stirrers for materials flowing continuously through the mixing device and with incorporated feeding or discharging devices with discharging devices
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B28—WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
    • B28C—PREPARING CLAY; PRODUCING MIXTURES CONTAINING CLAY OR CEMENTITIOUS MATERIAL, e.g. PLASTER
    • B28C5/00—Apparatus or methods for producing mixtures of cement with other substances, e.g. slurries, mortars, porous or fibrous compositions
    • B28C5/08—Apparatus or methods for producing mixtures of cement with other substances, e.g. slurries, mortars, porous or fibrous compositions using driven mechanical means affecting the mixing
    • B28C5/10—Mixing in containers not actuated to effect the mixing
    • B28C5/12—Mixing in containers not actuated to effect the mixing with stirrers sweeping through the materials, e.g. with incorporated feeding or discharging means or with oscillating stirrers
    • B28C5/16—Mixing in containers not actuated to effect the mixing with stirrers sweeping through the materials, e.g. with incorporated feeding or discharging means or with oscillating stirrers the stirrers having motion about a vertical or steeply inclined axis
    • 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
    • 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
    • B33Y70/00—Materials specially adapted for additive manufacturing
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B28/00—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
    • C04B28/02—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing hydraulic cements other than calcium sulfates
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F2215/00—Auxiliary or complementary information in relation with mixing
    • B01F2215/04—Technical information in relation with mixing
    • B01F2215/0413—Numerical information
    • B01F2215/0418—Geometrical information
    • B01F2215/0431—Numerical size values, e.g. diameter of a hole or conduit, area, volume, length, width, or ratios thereof
    • 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
    • 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
    • B33Y50/00—Data acquisition or data processing for additive manufacturing
    • B33Y50/02—Data acquisition or data processing for additive manufacturing for controlling or regulating additive manufacturing processes
    • 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
    • B33Y80/00—Products made by additive manufacturing
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2111/00—Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
    • C04B2111/00034—Physico-chemical characteristics of the mixtures
    • C04B2111/00181—Mixtures specially adapted for three-dimensional printing (3DP), stereo-lithography or prototyping

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Architecture (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Coating Apparatus (AREA)

Abstract

Izum sodi v področje gradbeništva in transporta, natančneje v področje naprav za tridimenzionalno tiskanje stavb in hiš. Bistvo mešalne brizgalne glave za tridimenzionalni tiskalnik za tiskanje sten zgradb po izumu je v štirih lopaticah, ki jih krmili servo-pnevmatski sistem z računalniško krmiljenimi ukazi za tiskanje 90 stopinjskih vogalov ter začrtanih oblik sten in v dvodelni vijačnici znotraj zalogovnika za mešanje ustrezne malte za tiskanje prej omenjenih sten. Dvodelna vijačnica je nameščena na glavni osi, katere notranji del je iz kovine in je zavarjen po obodu spodnjega dela glavne osi, pri čemer je zunanji del vijačnice iz gume. Zunanji del iz gume preprečuje zatikanje trdih delcev malte v lijaku, s čemer je omogočeno enakomerno nanašanje malte, ki je nujna za izdelavo sten in vogalov, še posebno pravih kotov. Mešalno brizgalna glava ima dve izvedbi, rotacijsko in ortogonalno, pri čemer rotacijska omogoča izdelovanje kakršnihkoli kotov.

Description

Mešalno brizgalna glava za tridimenzionalni tiskalnik za tiskanje sten zgradb in metoda tiskanja
Področje tehnike
Izum sodi v področje gradbeništva in transporta, natančneje v področje naprav za tridimenzionalno tiskanje stavb in hiš.
Tehnični problem
Izum temelji na problemu kako s tri dimenzionalnim tiskalnikom izdelati stene stavb ali hiš s pravokotnimi stenami in vogali. Pri znanih tiskalnikih gradbenega objekta se malta iz izhodne šobe oblikuje tako, da je pri izdelavi vogala le-ta zaobljen. Prave kote vogalov je potem potrebno ročno izdelati, kar pomeni dodaten čas in strošek. Konstrukcijski problem je torej sistem, ki omogoča izdelavo ravnih sten z izdelavo pravokotnih vogalov objekta.
Polega tega je pri 3D gradnji sten in pravih kotov pomembno, da je malta take kvalitete, da se lahko gladko zmešano maso zvezno potiska skozi lijak in dovodno cev zalogovnika pošilja v enoto za iztiskanje slojev za tiskanje oziroma gradnje. Torej, masa kot gradnik sten mora biti enotno zmešana in zvezno podajana do izhodne odprtine glave tiskalnika. Problem, ki je pogost je ta, da se zaradi različnih granulacij v malti, v podajalnem delu lijaka zgodi zagozditev malte navzdol po cevi do izhoda glave tiskalnika. Za tiskanje finih slojev ali nanosov mora malta biti bolj fina, kot za tiskanje večjih nanosov, kar z znanimi napravami ni možno. Dodatna konstrukcijska naloga je torej ta, da mora sistem za mešanje in potiskanje preprečevati zatikanje malte v lijaku zaradi gostote malte ali prevelikih granulacij, iz katere je narejena malta. Mešalna glava tridimenzionalnega tiskalnika mora biti prilagojena tako, da bo možna prilagoditev katerikoli sestavi malte zlasti glede na velikost največjih delov oziroma kamenčkov.
Znano stanje tehnike
Tridimenzionalni tiskalniki zgradb in hiš so v zadnjem času vedno bolj aktualni. Na tržišču se pojavljajo različni ponudniki, ki imajo znanje in opremo za tiskanje tridimenzionalnih hiš. Osnova za tiskanje je računalniški program, ki je narejen na osnovi načrta, ki ga je potrebno natisniti v obliki zgradbe. Računalniško krmiljena oprema in mehansko pripravljen nosilec tiskalnika s cevmi za dovod malte omogočajo operaterju kontrolirano gradnjo načrtovane zgradbe ali hiše s posameznimi nanosi malte.
Iz patenta EP 1 945 436 B1 je znana šoba za ekstrudiranje površine, ki ima prvo odprtino za iztiskanje prvega materiala, drugo odprtino za iztiskanje drugega materiala in tretjo izhodno odprtino z manjšo širino iztisnjenega materiala kot sta prva dva materiala. Krmilnik je lahko konfiguriran tako, da omogoča večkratno prehajanje tretjega materiala med prvim in drugim materialom in/ali povzroči, da tretji ekstrudant izpusti nanos materiala med prvim in drugim materialom. Šoba omogoča izdelavo stene stavbe ali hiše na način, da je med dvema debelejšima plastema vgrajena tanjša plast, ki valovi med prvo in drugo plastjo iztisnjenega materiala. S to rešitvijo ni možno izdelovati 90 stopinjskih kotov med stenami.
Po patentu EP 1 117 328 B1 je znan robotiziran sistem za avtomatsko izdelavo gradbenih konstrukcij. Robotski sistem obsega gibljiv portalni nosilec tiskalne glave, ki je nameščen na vodilu med dvema vzporednima nosilcema, ki sta drsno nameščena na par tirnic, pri čemer je sklop s tiskalnimi šobami na vodilu in omogoča iztiskanje gradbenega materiala. Pri tem je krmilnik položaja, nastavljen za nadzor položaja in gibanje portalnega nosilca značilen po tem, da krmilnik položaja obsega senzor položaja, zasnovan za zaznavanje položaja sklopa šobe glede na več referenčnih mestih in aktuator, konfiguriran za krmiljenje gibanja sklopa šob v želenem položaju glede na podatke senzorja položaja. S to rešitvijo ni možno izdelovati pravih kotov.
Po uporabnem modelu CN205840350 je znan tridimenzionalni sistem tiskanja betona temelji na robotski roki, ki obsega mešalni stroj za malto, tiskalno šobo in napravo za črpanje betona. Delovna ploščad ročnega orodja ter mešalni aparat za malto vključuje mešalni lijak, ročaj za rotacijsko obračanje lijaka, motor mešalnega ventila in krmilnik. Sistem tiskalnika je zasnovan popolnoma drugače kot je to zasnovano v pričujočem izumu.
Izum opisan v CN107363997 razkriva mešalno in brizgalno napravo za obdelavo betonske malte, ki je zasnovana tako, da ima mešalni lijak, ki je umeščen med dva polkrožno povezana nosilna stebra. Naprava vključuje vse potrebe dele za mešanje in brizganje malte. Sama konstrukcija in koncept delovanja naprave ni podoben pričujočemu izumu.
V patentni prijavi EP 3131720 A4 je opisan robot za brizganje stolpa ali stebra. Robot lahko vključuje brizgalno šobo, pozicionirni sistem, dvigalno napravo in kontroler. Robot omogoča gradnjo samo okroglih oblik in ni primerljiv z izumom, ki bo v nadaljevanju opisan.
Opis rešitve tehničnega problema
Bistvo mešalne brizgalne glave za tridimenzionalni tiskalnik za gradnjo objektov in hiš, še posebno za tiskanje sten zgradb, po izumu je v štirih lopaticah, ki jih krmili servopnevmatski sistem z računalniško krmiljenimi ukazi za tiskanje 90 stopinjskih vogalov ter začrtanih oblik sten in v dvodelni vijačnici znotraj zalogovnika za mešanje ustrezne malte za tiskanje prej omenjenih sten. Dvodelna vijačnica je nameščena na glavni osi, katere notranji del je iz kovine in je zavarjen po obodu spodnjega dela glavne osi, pri čemer je zunanji del vijačnice iz gume. Zunanji del iz gume preprečuje zatikanje trdih delcev malte v lijaku, s čemer je omogočeno enakomerno nanašanje malte, ki je nujna za izdelavo sten in vogalov, še posebno pravih kotov. Vijačnica lopatic ima prednostno tri hode (zavoje), lahko pa jih ima med enim in šest. Po obodu zunanjega roba notranje vijačne lopatice je zunanji del vijačne lopatice zalepljen in potem še pritrjen z neti. Vijačnica je nameščena tako, da je zavarjena po obodu glavne osi, ki se delno nahaja v razširjenem delu lijaka in delno v ožjem valjastem delu. Mešalno brizgalna glava ima dve izvedbi, rotacijsko in ortogonalno.
Mešalno brizgalna glava tridimenzionalnega tiskalnika po izumu bo v nadaljevanju podrobneje opisana s pomočjo izvedbenega primera in slik, ki prikazujejo:
Slika 1 mešalno brizgalna glava po izumu
Slika 1a ortogonalno mešalno brizgalna glavo
Slika 2 rotacijski mehanizem v delnem prerezu
Slika 3 vijačnico
Slika 4 prikaz pozicij lopatic pri izdelavi različnih krivin in vogalov zgradbe
Slika 5 štiri položaje lopatic mešalne glave pri levi orientaciji premika
Slika 6 štiri položaje lopatic mešalne glave pri desni orientaciji premika
Slika 7 blok shemo postopka krmiljenja tridimenzionalnega tiskalnika Slika 8 algoritem za postopek tiskanja
Slika 9 primer gradnje različnih pravokotnih vogalov
Mešalno brizgalna glava za tridimenzionalni tiskalnik je namenjena gradnji stanovanjskih hiš in drugih gradbenih objektov in je lahko vpeta v katerikoli mobilni sistem tridimenzionalnega gradbenega tiskalnika. Prednostno je mešalno brizgalna glava vpeta v žerjav opremljenim z vsemi potrebnimi dostavnimi in dozirnimi dovodi materiala za mešanje gradbene zmesi, ki bo izbrizgana na pripravljen temelj skladno z načrtom stavbe in po vnaprej programiranem postopku izdelave sten in odprtin stavbe. Značilnost predlagane rešitve je v tem, da je žerjav za tiskanje zasnovan iz štirih nosilnih sten z zgornjimi stranicami opremljenimi s tračnicami, ki omogočajo premikanje mešalno brizgalne glave po x in/ali y osi. Na ta način je ves sistem tiskalnika na tračnicah, pri izdelavi plasti zgradbe v tiskanju pa je prisotna samo mešalno brizgalna glava, katere izhodna šoba je na višini trenutnega nivoja tiskanja, kar pomeni da glava spreminja lego tudi po z osi, trenutno mesto glave pa je odvisno od lege celotnega sistema v x in y osi tračnic.
Mešalno brizgalna glava tridimenzionalnega tiskalnika za gradnjo stanovanjskih hiš in drugih objektov nameščeno na žerjavu, ki je opremljen z vsemi potrebnimi dostavnimi in dozirnimi dovodi materiala za mešanje gradbene zmesi, ki bo izbrizgana na pripravljen temelj skladno z načrtom hiše ali objekta vključuje:
- okoli nevrtljive izhodne šobe razporejene štiri lopatice, ki jih krmili servopnevmatski sistem z računalniško krmiljenimi ukazi, za tiskanje 90 stopinjskih vogalov ter različnih oblik sten in
- dvodelno vijačnico znotraj zalogovnika za mešanje ustrezne malte za tiskanje prej omenjenih sten, pri čemer je dvodelna vijačnica nameščena na glavni osi znotraj lijaka in je sestavlja notranji del iz kovine in zunanjega dela vijačnice iz gume.
Osnovna izvedba spodnjega dela mešalno brizgalne glave taka, da je izhodna šoba vrtljiva za 360 stopinj okoli vertikalne osi z in omogoča izdelavo ravnih in zaobljenih sten, omogoča pa tudi izdelavo 90 stopinjskih kotov. Ta izvedba je imenovana kot rotacijska mešalno brizgalna glava.
Mešalno brizgalna glava tridimenzionalnega tiskalnika vključuje lijak 1 z glavno osjo 2, ki je preko sklopke 3a in reduktorja 3b povezana z osjo električnega motorja 3. Na zgornjem robu 1a lijaka 1 so skozi tri reže enakomerno razporejeni trije distančniki 4, ki so s pomočjo nastavkov 4a skozi reže v robu 1a lijaka 1 pritrjeni nanj. Na nosilec 5 sta pritrjena sklopka 3a in reduktor 3b motorja 3. Nosilec 5 ima v sredini okroglo oblikovan osrednji del z okroglo odprtino in tri krake za namestitev distančnikov 4.S pomočjo enega vijaka je nosilec 5 pritrjen na glavno os 2.
Premer lijaka 1 je manjši od premera roba 1a, ki se nadaljuje v prvi valjast del 1b lijaka 1, ki preko prvega konusnega dela 1 c preide v ožji valjasti del 1d. Med prvim konusnim delom 1c in ožjim valjastim delom 1d sta navarjeni dve ročki 1f za lažjo manipulacijo z lijakom 1. Na ožji valjasti del 1d je s pomočjo prirejenih utorov na delu 9a in treh vijakov 9b pritrjen valjast del 9a. Iz valjastega dela 9a je oblikovan drugi valjasti del 9c, na katerega je s pomočjo štirih nastavkov privarjen obroč 9e, ki omogoča ročno vrtenje cele glave. Izvedbena varianta prej opisanega sestava je lahko brez obroča 9e. Drugi valjasti del 9c je oblikovan v konusni del 9d, ki ima v sredini tretji valjasti del 9f na katerem je nameščen mehanizem za rotacijski pogon in osem pnevmatskih cevnih priključkov 20 za priklop na štiri dvosmerne pnevmatske cilindre 15 in sicer štiri cevke za priklop na zgornji del cilindra 15 ter štiri cevke za priklop na spodnji del cilindra 15. Na vse štiri batnice 15a so pritrjene štiri Iopatice17 za oblikovanje stranic nanosa malte, ki prihaja iz izhodne šobe 14 tiskalnika. Tretji valjasti del 9f je preko poševno oblikovane cevi 9g oblikovan v izhodno šobo14 s pravokotnimi stranicami (glej slike 1 in 2).
Na valjasti del 9f, ki se pod delom 9d razteza do prehodnega dela 9g, je z navojnim vijakom 7a fiksno pritrjen zgornji disk 7, pod katerim je vrtljiv spodnji disk 8. Spodnji disk 8 je s pomočjo vijakov 8a pritrjen na nosilec 11 velikega zobnika 11 a. Na valjastem delu 9d in v notranjem delu nosilca 19 je nameščen kroglični ležaj 10, ki je s pomočjo vskočnikalOc (Zegerjev obroč) fiksiran in potem še na spodnji strani zaprt z ohišjem 10a. Z vijakom je skozi navojno luknjo 10b pritrjena stena ležaja 10 v nosilec 19. Ležaj 10 omogoča rotiranje velikega zobnika 19a. Veliki zobnik 19a se poganja preko malega zobnika 11 a, ki ga preko gredi 12a vklaplja in zavrti servomotor 12. Servomotor 12 je s pomočjo nosilca 12b pritrjen na zgornji disk 7. Skladno s postopkom, ki je osnova za program krmiljenja tiskalnika, se vključuje delovanje servomotorja 12, ki preko malega zobnika 11a zavrti veliki zobnik 19a in posledično izhodno šobo 14 za vnaprej s programom določen kot (glej sliko 2).
Na zunanjem delu zgornjega diska 7 in spodnjega diska 8 je osem pnevmatskih cevnih priključkov 20, med katerimi so gumijaste tesnilne vrvice 20a. V zgornjih osmih priključnih mestih so pari cevk 21,22, ki so povezani s štirimi elektromagnetnimi ventili za pretvorbo električnih krmilnih signalov v pnevmatske. V spodnjih osmih priključnih mestih so pari cevk 21 a, 22a za priklop na štiri pnevmatske cilindre 15, ki premikajo batnice15a za vsako od štirih lopatic 17. Po en par cevk 21 a, 22a se priklopi na vsak cilinder 15, pri čemer je cevka 21 a priklopljena na zgornji del cilindra 15, cevka 22a pa na spodnji del cilindra 15. Zgornji disk 7 je togo povezan z nosilcem 12b servomotorja 12, ki preko osi 12b vrti nosilec 11 malega zobnika 11 a. Pod servomotorjem 12 je obroč 13 z nastavki, ki so privarjeni na štirioglato izhodno šobo 14, na katero so pritrjeni tudi štirje nosilci 14a pnevmatskih cilindrov 15, katerih batnice 15a potiskajo ali dvigajo ravnalne lopatice 17. Obroč 13 omogoča ročno nastavitev izhodiščnega položaja lopatic 17. Vsi štirje cilindri 15 so krmiljeni preko cevk 21 a, cevke 22a pa na batnice 15a. V odvisnosti od načrta objekta ali hiše se bodo skladno s programom aktivirale lopatice 17, pri izdelavi ravne stene pa bosta aktivni po dve lopatici, ki sta med seboj paralelni.
Mešalno brizgalna glava po izumu ima poleg krmiljenja štirih lopatic iz aktivnega v neaktiven položaj še možnost zasuka štirioglate šobe za katerikoli kot. Ta zasuk omogoča servomotor 12, ki po programu lahko obrača brizgalno glavo za 360 stopinj. Na spodnjem delu štirioglate izhodne šobe 14 je na vsaki stranici nameščena ena od štirih lopatic 17. Lopatice dvigujejo in spuščajo bati pnevmatskih cilindrov s pomočjo osem pnevmatskih signalov, ki jih generirajo elektromagnetni ventili.
Mešalno brizgalna glava po izvedbenem primeru I nima mehanizma za izvedbo rotacije izhodne šobe 14 in deluje samo ortogonalno, torej po osi x in y, in omogoča gradnjo sten pod kotom 90 stopinj. Ta izvedba se razlikuje od prej opisane po tem, da nima sistema za rotiranje izhodne šobe in ima samo štiri pare cevk, ki so iz štirih elektromagnetnih ventilov za pretvorbo električnih krmilnih signalov v pnevmatske pripeljane po parih na štiri pnevmatske cilindre in njihove batnice na katere so pritrjene lopatice 17.
Kot kaže slika 3 se znotraj lijaka 1 nahaja spodnji del glavne osi 2 na kateri je nameščena dvodelna vijačnica 6. Dimenzijsko razmerje posameznih delov lijaka 1, osi 2 in vijačnice 6 so odvisne od granulacije malte, ki bo uporabljena pri tiskanju sten objekta ali hiše. Oddaljenost roba vijačnice 6 od dela 1b lijaka je označena s črko a, širina vijačnice 6 pa je označena s črko e. Premer glavne osi 2 je označen s črko g, premer ožjega dela 1f je označen s črko h. Širina cele vijačnice 6 je označena s črko e, širina notranjega dela 6a vijačnice 6 je označena s črko d, širina zunanjega dela 6b vijačnice 6 pa je označena s črko f. Višina zunanjega dela 6b vijačnice 6 je označena s črko c, notranji del 6a vijačnice je višji od zunanjega dela 6b vijačnice 6 za višino, ki je označena s črko b. Medsebojna odvisnost posameznih dimenzij elementov v lijaku 1 je prikazana na spodnji tabeli 1, kjer je GAM granulacija agregata v malti (glej tudi sliko 3).
Tabela!: Medsebojna odvisnost posameznih dimenzij elementov v lijaku glede na granulacijo agregatov v malti
Granulacija agregata v malti (mm) a (mm) b (mm) c (mm) d (mm) e (mm) f (mm) g (mm) h (mm)
1 1 3 5 30 31 1 32 11- 200
2 1 3 5 30 32 2 32 12- 200
3 1 3 5 30 33 3 32 13- 200
4 1 3 5 30 34 4 32 14- 200
5 1 3 5 30 35 5 32 15- 200
6 1 3 5 30 36 6 32 16- 200
7 1 3 5 30 37 7 32 17- 200
8 1 3 5 30 38 8 32 18- 200
9 1 3 5 30 39 9 32 19- 200
10 1 4 5 30 40 10 32 20- 200
11 1 4 10 30 41 11 32 21- 200
12 1 4 10 30 42 12 32 22- 200
13 1 4 10 30 43 13 32 23- 200
14 1 4 10 30 44 14 32 24- 200
15 1 4 10 30 45 15 32 25- 200
16 1 4 10 30 46 16 32 26- 200
17 1 4 10 30 47 17 32 27- 200
18 1 4 10 30 48 18 32 . 28- 200
19 1 4 10 30 49 19 32 29- 200
20 1 5 10 30 50 20 50 30- 200
21 1 7 10 30 51 21 50 31- 200
22 1 7 10 30 52 22 50 32- 200
23 1 7 10 30 53 23 50 33- 200
24 1 7 10 30 54 24 50 34- 200
25 1 7 10 30 55 25 50 35- 200
26 1 7 10 30 56 26 50 36- 200
27 1 7 10 30 57 27 50 37- 200
28 1 7 10 30 58 28 50 38- 200
29 1 7 10 30 59 29 50 39- 200
30 1 7 10 30 60 30 70 40- 200
31 1 10 10 30 61 31 70 41- 200
32 1 10 10 30 62 32 70 42- 250
33 1 10 10 30 63 33 70 43- 250
34 1 10 10 30 64 34 70 44- 250
35 1 10 10 30 65 35 70 45- 250
36 1 10 10 30 66 36 70 46- 250
37 1 10 10 30 67 37 70 47- 250
38 1 10 10 30 68 38 70 48- 250
39 1 10 10 30 69 39 70 49- 250
40 1 15 15 40 70 40 70 50- 250
41 1 15 15 40 71 41 100 51- 250
42 1 15 15 40 72 42 100 52- 250
43 1 15 15 40 73 43 100 53- 250
44 1 15 15 40 74 44 100 54- 250
45 1 15 15 40 75 45 100 55- 250
46 1 15 15 40 76 46 100 56- 250
47 1 15 15 40 77 47 100 57- 250
48 1 15 15 40 78 48 100 58- 250
49 1 15 15 40 79 49 100 59- 250
50 1 15 15 40 80 50 100 60- 250
Znotraj prvega valjastega dela 1 b, konusnega dela 1c in drugega valjastega dela 1d lijaka 1 se nahaja spodnji del glavne osi 2, na kateri je nameščena dvodelna vijačnica 6. Dvodelna vijačnica 6 je narejena tako, da je notranji del 6a iz kovine in je zavarjen po obodu spodnjega dela glavne osi 2, pri čemer je zunanji del 6b vijačnice 6 iz gume. Vijačnica 6 ima prednostno tri hode (zavoje), lahko pa jih ima med enim in šest. Po obodu zunanjega roba dela 6a vijačnice 6 je zunanji rob dela 6b vijačnice 6 zalepljen in potem še pritrjen z neti. Vijačnica 6 je nameščena tako, da je notranji obod dela 6a zavarjen po obodu glavne osi 2.
Glede na velikost agregatov oziroma kamenčkov v malti bo vsakič dimenzijsko prirejena os 2 in dvojna vijačnica 6, ki bo dimenzionirana po izbrani vrstici iz tabele 1. Običajno se izdela nekaj osi 2 z lopatico 6 za najpogostejše velikosti agregatov v malti in se pri pripravi za tiskanje v glavi tiskalnika zamenja os z vijačnico.
Priprava za tridimenzionalno tiskanje objekta ali hiše se začne z načrtom, ki je narisan s 3D programom in je prepisan v .stl format. STL (okrajšava stereolitografija) je datotečni format, ki je izviren za stereolitografsko programsko opremo CAD, ki jo je ustvarila ameriška družba 3D Systems. Datoteke STL opisujejo samo površinsko geometrijo tridimenzionalnega objekta. STL datoteko se potem obdela npr. s programom Skeinforge, ki je orodje za pretvorbo 3D modela v zapis formata .gco. S tem zapisom je definirano koliko bodo nivoji razreza visoki in kaj bo tiskano. Datoteka v formatu .gco je osnova za zapis kod korakov postopka po izumu. Koraki postopka so: prepoznavanje smeri gibanja, določanje osmih funkcij za pravokotno gibanje mešalno brizgalne glave za ortogonalni sistem. Osem smeri pomika mešalno brizgalne glave tridimenzionalnega tiskalnika so štirje pomiki v levo pri vogalih L1,L2,L3 in L4 in štirje pomiki mešalno brizgalne glave tridimenzionalnega tiskalnika v desno pri vogalih D1,D2,D3 in D4. Naslednji koraki postopka so določanje premikov oz. rotacij za vnaprej določen kot rotacijskega mehanizma, določanje višine vertikalnih (z) nivojev, določanje start in stop funkcije za vlivanje malte, dvigovanje nivojev na z osi, določanje dvojnih x in dvojnih y pomikov, določanje stop območja v programu, izpis v datoteko v formatu printable.gco, lahko pa datoteko v kakšnem drugem primernem formatu.
Slika 7 je blok shema priprave in poteka tiskanja gradbenega objekta prednostno hiše, ki se začne z branjem datoteke B1 osnova.gco. V vstopni točki B2 se iz nabora vnaprej vpisanih parametrov B3 izbere parametre, s katerimi se začne priprava tiskanja. Vnaprej vpisani parametri, ki jih je možno izbirati so začetna pozicija tiskanja, leva ali desno orientacija izdelovanja kotov, podatki o krivinah v stenah in podobno.
Počisti se rezervirani prostor za spremenljivke v bazi B4. Vse funkcije se nastavijo na vrednost nič. Iz vstopne točke B2 se informacije o izbiri vhodnih parametrov za obliko gradnje prenesejo v blok B5, ki je povezan z blokom B6. V bloku B6 je dodano območje za vklop črpalke za beton, ki je označen z kodo M3 in območje izklopa črpalke za beton, ki je označen z kodo M5.
Po vsakem končanem nanosu se z kodo M5 črpalka za beton ugasne, kar je zapisano v bloku B6. V bloku B7 program ugotovi višino parametra Z in sproži dvig glave za vrednost višine, ki je bila vpisana v bloku B3 na začetku programa. Višina nanosa je odvisna od debeline nanosa. V bloku B7 se določi tudi časovna konstanta za delovanje motorja za dvig glave, ki je na primer 1 sekunda= 9mm pomik navzgor. Iz bloka B7 gre informacija v blok B8, ki vključuje kodo MO. Ob pojavu kode MO se iz bloka B7 pošlje koda M5 za izklop motorja mešalca. Iz bloka B8 koda MO ustavlja motor mešalca za vsak nivo gradnje.
Iz bloka B5 se informacije pošiljajo v blok B9, ki vključuje kod M3 za vklop in M5 za izklop črpalke za malto. Informacije iz bloka B10 o orientaciji aktivnih lopatic, informacij iz bloka B11a o levi orientaciji potovanja glave, informacij iz bloka B11b o desni orientaciji potovanja glave in informacije iz bloka B12 o rotaciji glave za določen kot se zbirajo v bloku B9. V ta blok gredo tudi informacije iz bloka B13 o vključenosti ortogonalne glave in informacije iz bloka B14 o vključenosti rotacijske glave. V bloku B15 je z datoteko printable.gco zapisan končni izpis za tiskanje.
V bloku B10 je zapisan program za vklop smernika oziroma dveh parov lopatic, ki sta postavljeni tako, da sta usmerjeni ena proti drugi. Iz bloka B10 se informacije prenašajo v blok B9. Blok B11a je pri uporabi ortogonalne glave so zapisane kode za uporabo lopatic za gradnjo, pri uporabi rotacijske glave B11pa so zapisane kode za aktiviranje lopatic za vse kote. Blok B12 je aktiviran, ko program prepozna poševno gibanje in sproži mehanizem za dvig lopatic, ki postanejo pasivne. Vse kode iz bloka B11a, bloka B11b in bloka B12V so usmerjene blok B9, kamor so usmerjene tudi kode iz bloka B13 in bloka B14, ki opredeljujejo uporabo ortogonalne ali rotacijske glave. Iz sklopa blokov B10, B11a, B11b in B12 je v bloku B15 zapisan 3D-TISK.GCO in PRINTABLE.GCO, kar krmili celoten potek tiskanja.
Na sliki 8 je prikazan postopek krmiljenja mešalno brizgalne glave 3D tiskalnika za ortogonalno in rotacijsko glavo, kjer je osnova opisani postopek na sliki 7.
Postopek tiskanja s štirimi lopaticami 17 in gradnja 90 stopinjskih kotov z ortogonalno glavo poteka po zahtevi programa, ki prepozna pomike 90 stopinjskih kotov, ki so lahko levo sučni ali desno sučni. 17. Tako je v računalniško zapisanem krmiljenju delovanja mešalne glave tridimenzionalnega tiskalnika potrebno zapisati osem pozicij štirih lopatic 17 in njihovo premikanje skladno z odpiranjem in zapiranjem dovoda malte iz izhodne šobe 14 (glej sliko 5 in 6).
Na sliki 5 je prikazana situacija tiskanja štirih vogalov, pri čemer poteka gradnja oz. tiskanje sten v smeri, ki je nasprotna urinemu kazalcu (levo). Na začetnem vogalu L1 se tiska stena tako, da sta lopatica 17 na poziciji 1 in lopatica 17 na poziciji 3 aktivni oziroma sta potisnjeni navzdol, lopatica 17 na poziciji 2 in lopatica 17 na poziciji 4 pa sta neaktivni oziroma sta dvignjeni. Ko tiskanje pride do 90 stopinjskega kota, se aktivira najprej lopatica 17 na poziciji 4 in gre dol, lopatici 17 na poziciji 1 in poziciji 3 pa se dvigneta gor, nato pa se po nekem času aktivira lopatica 17 na poziciji 2 in gre dol. Ta čas je tipično med 0,5 in 1 sekundo in velja tudi za nadaljnja spuščanja lopatic na različnih pozicijah, kjer je omenjen določen čas. S tem spustom se zagotovi gladek nanos. Lopatici 17 na poziciji 2 in poziciji 4 ostaneta aktivni do naslednjega ovinka L2, ki ga zazna računalniški program.
Tiskanje se nadaljuje v smeri L2, kjer sta na začetku aktivni lopatici 17 na poziciji 1 in poziciji 3 dol dokler ne pride do 90 stopinjskega kota, ko se aktivira najprej lopatica 17 na poziciji 2 in gre dol in se potem lopatici 17 na poziciji 1 in poziciji 3 dvigneta gor. Po določenem času se lopatica 17 na poziciji 2 spusti dol in je aktivna. Lopatice 17 ostanejo aktivne do naslednjega ovinka, ki ga zazna računalniški program.
Tiskanje se nadaljuje v smeri L3, kjer sta na začetku aktivni lopatici 17 na poziciji 2 in poziciji 4, dokler ne pride do 90 stopinjskega kota in se aktivira najprej lopatica 17 na poziciji 1 in gre dol, potem pa se lopatici 17 na poziciji 2 in poziciji 4 premakneta gor. Po določenem času se lopatica 17 na poziciji 3 spusti dol. Lopatice 17 ostanejo aktivne do naslednjega ovinka, ki ga zazna računalniški program.
Tiskanje se nadaljuje v smeri vogala L4, kjer sta na začetku aktivni lopatici 17 na poziciji 2 in poziciji 4 in gresta dol, dokler izhodna šoba 14 ne pride do 90 stopinjskega kota in se aktivira najprej lopatica 17 na poziciji 3 ter gre dol, potem pa se lopatici 17 na poziciji 2 poziciji 4 dvigneta gor. Po določenem času lopatica 17 na poziciji 1 se spusti dol. Lopatice 17 ostanejo aktivne do naslednjega ovinka, ki ga računalniški program prepozna.
Na sliki 6 je prikazana situacija tiskanja štirih vogalov, pri čemer poteka gradnja oz. tiskanje sten v smeri urinega kazalca (desno). Tiskanje oz. gradnja potuje v smeri vogala D1, kjer sta na začetku aktivni lopatici 17 na poziciji 1 in poziciji 3 dol, dokler ne pride do 90 stopinjskega kota in se aktivira najprej lopatica 17 na poziciji 4 in gre dol, potem gresta lopatici 17 na poziciji 1 in poziciji 3 gor. Po določenem času gre lopatica 17 na poziciji 2 dol. Lopatice 17 ostanejo aktivne do naslednjega ovinka, ki ga zazna računalniški program.
Tiskanje oz. gradnja potuje v smeri vogala D2, kjer sta na začetku aktivni lopaticil 7 na poziciji 1 in poziciji 3 in sta potisnjeni dol, dokler ne pride do 90 stopinjskega kota in se aktivira najprej lopatica 17 na poziciji 2 in gre dol, nato pa se lopaticil 7 na poziciji 1 in poziciji 3 pomakneta gor. Po določenem času se lopatica 17 na poziciji 4 pomakne dol in postane aktivna. Lopatice ostanejo aktivne do naslednjega ovinka, ki ga zazna računalniški program.
Tiskanje oz. gradnja potuje v smeri vogala D3, kjer sta na začetku aktivni lopatici 17 na poziciji 2 in poziciji 4 in sta potisnjeni dol, dokler ne pride do 90 stopinjskega kota. Takrat se aktivira najprej lopatica 17 na poziciji 1 in gre dol, potem pa se lopatici 17 na poziciji 2 in poziciji 4 pomakneta gor. Po določenem času gre lopatica 17 na poziciji 3 dol. Lopatice ostanejo aktivne do naslednjega ovinka, ki ga zazna računalniški program.
Tiskanje oz. gradnja potuje v smeri vogala D4, kjer sta na začetku aktivni lopatici 17 na poziciji 2 in poziciji 4 in sta potisnjeni dol dokler ne pride do 90 stopinjskega kota. Takrat se aktivira lopatica 17 na poziciji 3 in je potisnjena dol. Po tem sta lopatici 17 na poziciji 2 in poziciji 4 potisnjeni gor, nato pa je po določenem času lopatica 17 na poziciji 1 potisnjena dol. Lopatice 17 ostanejo aktivne do naslednjega ovinka, ki ga zazna računalniški program.
Gradnja hiše, kjer so stene pravokotne, poteka tako, da se uporabljajo kombinacije levih ovinkov od vogala L1 do vogala L4 in desnih ovinkov od vogala D1 do vogala D4 kot je bilo zgoraj opisano.
Štiri lopatice 17 na pozicijah 1, 2, 3 in 4 za oblikovanje tiskanih sten so krmiljene preko elektropnevmatskih ventilov, ki premikajo bate 15a pnevmatskih cilindrov 15 gor in dol. Lopatice 17 v zgornjem položaju niso v funkciji gradnje, v spodnjem položaju pa nudijo oporo ekstrudirani malti in gradijo želen odtis.
Za logiko delovanja štirih lopatic 17 skrbi pnevmatski sistem z računalniško krmiljenimi ukazi opisan v nadaljevanju. Računalniški program je zaporedje programskih ukazov, ki tiskalniku določa postopek izvajanja delovnih operacij za tiskanje oblike stavbe iz načrta. Potek obdelave v programu je opisan s funkcijskimi, geometrijskimi, tehnološkimi ukazi, definicijami orodij in pomožnimi funkcijami. Program je sestavljen iz posameznih programskih stavkov, ki opisujejo določeno operacijo ali gibanje na stroju.
Na sliki 4 je primer tiskanja z rotacijsko mešalno brizgalno glavo po izumu, ki je vrteča in omogoča gradnjo vseh lokov, okroglin, ravnin, krivin in različnih kotov, prednostno pravokotnih. Na sliki 4 je zajetih dvanajst točk izgradnje stene, kot je narisana v spodnjem delu slike. Pozicije lopatic 17 so označene s številkami 1, 2, 3 in 4. V koraku 1 se nastavi začetna pozicija vrtečega dela glave. Ko se začne tiskanje, se skladno s programom tiskalnika sproži zaporedje programskih ukazov, ki tiskalniku določa postopek izvajanja delovnih operacij za izdelavo sten iz konkretnega 3D načrta. Program sproži potiskanje lopatice 17 na poziciji 2 in lopatice 17 na poziciji 4. Motor v točki 2 dobi komando za zasuk glave - 20 stopinj. Obračanje vrteče glave se nadaljuje do točke 3, kjer ima vrednost kota 7 stopinj in so še vedno v uporabi lopatice 17 na poziciji 2 in lopatice 17 na poziciji 4. V točki 4 se vrteča glava vrne v začetno pozicijo. V točki 5 se vrteča glava zavrti za -30 stopinj, nato v točki 6 program zazna 90 stopinjski kot in uporabi funkcijo f1 za najbolj hitro gradnjo tega kota. Vsa gibanja glave so absolutne vrednosti. Pri izvedbi tega kota se lopatici 17 na poziciji 2 in 4 vrneta v pasiven položaj in se sproži premik navzdol lopatice 17 na poziciji 1 in lopatice 17 na poziciji 3. V točki 7 se funkcija f1 zaključi in potuje v točko 8. Program zazna novo funkcijo f2, ki mora omogočiti tiskanje ostrega negativnega kota. Izračuna najkrajšo pot gradnje in tiskanje se nadaljuje do točke 9, kjer se sproži ukaz za rotacijo glave še dodatno za -30 stopinj z istimi lopaticami. Tiskanje se nadaljuje do točke 10. Tu motor 12 premakne glavo za 15 stopinj z uporabo Iopatie17 na poziciji 1 in lopatice 17 na poziciji 3 . V točki 11 ima položaj glave absolutno vrednost 0 vendar z Iopatico17 na položaju 1 in lopatico 17 na položaju 3. Tiskanje se nadaljuje do točke 12, kjer je glava zasukana za 45 stopinj.
Pri tridimenzionalnem tiskanju z ortogonalno mešalno brizgalno glavo, kjer je položaj izhodne šobe 14 fiksen, je možno tiskati oziroma graditi samo ravne stene in 90 stopinjske kote. To so objekti, ki so pravokotni, kot so na primer standardne hiše. Da se lahko gradi s to vrsto glave, se uporabljajo 4 funkcije za leve ovinke (slika 5) in 4 funkcije za desne ovinke (slika 6). Programsko se aktivira začetek gradnje hiše z izbiro enega prej opisanih postopkov - pomikanje ortogonalno mešalne brizgalne glave po izvedbenem primeru 1 v levo ali desno.
Primer, ko je potovanje mešalno brizgalne glave in prepoznavanje funkcij levih ali desnih 90 stopinjskih kotov po definiranih funkcij na ovinkih vogalov L1,L2,L3 in L4 in vogalov D1,D2,D3 in D4, je prikazan na sliki 9.
Začetek tiskanja poteka do točke 1 (D1), kjer je za obrat smeri potrebna funkcija obračanja okoli vogala D1. V točki 2 (D4) se glava zavrti v smeri urinega kazalca v levo, zato se uporabi funkcija obračanja okoli vogala D4. V točki 3 (D2) se vključi funkcija obračanja okoli vogala D2 (glej tudi sliko 7), ker glava potuje v smer urinega kazalca. V točki 4 (D3) je vogal D3, ker je v smeri urinega kazalca in desno. V točki 5(D1) je vogal enak kot v točki 1 (D1) in se uporabi funkcija obračanja okoli vogala D1. V točki 6 (L4)(glej sliko 6) se uporabi funkcija obračanja okoli vogala L4. V točki 7(L1) se uporabi funkcija obračanja okoli vogala L1. V točki 8 (L3) se uporabi funkcija obračanja okoli vogala L3 po sliki 6. V točki 9 (L2)se uporabi funkcija obračanja okoli vogala L2. V točki 10 (L4) se uporabi funkcija obračanja okoli vogala L4 po sliki 6. V točki 11 (L1)se uporabi funkcija obračanja okoli vogala L1. V točki 12(D3)je vogal D3 iz slike 6. V točki 13(L1) se uporabi funkcija obračanja okoli vogala L1. V točki 14(D3) je ovinek s funkcijo obračanja okoli vogala D3.V točki 15(D1)je funkcija obračanja okoli vogala D1 po sliki 6. V točki 16(L4) je funkcija obračanja okoli vogala L4 po sliki 5.

Claims (15)

  1. Patentni zahtevki
    1. Mešalno brizgalna glava za tridimenzionalni tiskalnik za tiskanje sten zgradb, ki omogoča izdelavo pravokotnih kotov, pri čemer omenjena glava vključuje:
    - zalogovnik za mešanje malte, ki vključuje lijak,
    - dvodelno vijačnico znotraj zalogovnika za mešanje malte za gradnjo omenjenih objektov, pri čemer je dvodelna vijačnica nameščena na glavni osi znotraj lijaka in jo sestavljata notranji del iz kovine in zunanji del iz gume, pri čemer ima vijačnica vsaj en zavoj,
    - izhodno šobo (14) za malto, ki se nahaja na koncu lijaka,
    - na spodnjem delu izhodne šobe (14) je na vsaki stranici nameščena ena od štirih lopatic (17), kijih krmili servo-pnevmatski sistem z računalniško krmiljenimi ukazi za gradnjo omenjenih objektov, pri čemer ima vsaka izmed lopatic nameščeno batnico, ki jo premika pnevmatski cilinder; pri čemer so vsi štirje pnevmatski cilindri povezani s štirimi elektromagnetnimi ventili, ki generirajo pnevmatske signale.
  2. 2. Mešalno brizgalna glava za tridimenzionalni tiskalnik po zahtevku 1, značilna po tem, da vključuje servomotor (12), ki omogoča vrtljivost izhodne šobe (14) za 360 stopinj okoli vertikalne osi z, pri čemer omenjena glava poleg pravih kotov omogoča izdelavo tudi zaobljenih sten.
  3. 3. Mešalno brizgalna glava za tridimenzionalni tiskalnik po zahtevku 1 ali 2, značilna po tem, da vključuje lijak (1) z glavno osjo (2), ki je preko sklopke (3a) in reduktorja (3b) povezana z osjo električnega motorja (3); da so na zgornjem robu (1a) lijaka (1) skozi tri reže enakomerno razporejeni trije distančniki (4), ki so s pomočjo nastavkov (4a) skozi reže v robu (1a) lijaka (1) pritrjeni nanj; da sta na nosilec (5) pritrjena sklopka (3a) in reduktor (3b) motorja (3); da ima nosilec (5) v sredini okroglo oblikovan osrednji del z okroglo odprtino in tri krake za namestitev distančnikov (4), da je s pomočjo enega vijaka nosilec (5) pritrjen na glavno os (2).
  4. 4. Mešalno brizgalna glava za tridimenzionalni tiskalnik po zahtevku 3, značilna po tem, da je premer lijaka (1) manjši od premera roba (1a), ki se nadaljuje v prvi valjast del (1b) lijaka (1), ki preko prvega konusnega dela (1c) preide v ožji valjasti del (1d); da sta med prvim konusnim delom (1c) in ožjim valjastim delom (1d) navarjeni dve ročki (1f) za lažjo manipulacijo z lijakom (1); da je na ožji valjasti del (1d) s pomočjo prirejenih utorov na delu (9a) in treh vijakov (9b) pritrjen valjast del (9a); da je iz valjastega dela (9a) oblikovan drugi valjasti del (9c); da je drugi valjasti del (9c) oblikovan v konusni del (9d), ki ima v sredini tretji valjasti del (9f) na katerem je nameščen mehanizem za rotacijski pogon in osem pnevmatskih cevnih priključkov (20) za priklop na štiri dvosmerne pnevmatske cilindre (15) in sicer štiri cevke za priklop na zgornji del cilindra (15) ter štiri cevke za priklop na spodnji del cilindra (15); da so na vse štiri batnice (15a) pritrjene štiri lopatice (17) za oblikovanje stranic nanosa malte, ki prihaja iz izhodne šobe (14) tiskalnika; da je tretji valjasti del (9f) preko poševno oblikovane cevi (9g) oblikovan v izhodno šobo (14) s pravokotnimi stranicami.
  5. 5. Mešalno brizgalna glava za tridimenzionalni tiskalnik po zahtevku 4, značilna po tem, da je na valjasti del (9f), ki se pod delom (9d) razteza do prehodnega dela (9g), je z navojnim vijakom (7a) fiksno pritrjen zgornji disk (7), pod katerim je vrtljiv spodnji disk (8); daje spodnji disk (8) s pomočjo vijakov (8a) pritrjen na nosilec (11) velikega zobnika (11 a); da je na valjastem delu (9d) in v notranjem delu nosilca (19) nameščen kroglični ležaj (10), ki je s pomočjo vskočnika (10c) fiksiran in potem še na spodnji strani zaprt z ohišjem (10a); da je z vijakom skozi navojno luknjo (10b) pritrjena stena ležaja (10) v nosilec (19); da ležaj (10) omogoča rotiranje velikega zobnika (19a); da se veliki zobnik (19a) poganja preko malega zobnika (11 a), ki ga preko gredi (12a) vklaplja in zavrti servomotor (12); da je servomotor (12) s pomočjo nosilca (12b) pritrjen na zgornji disk (7); da se skladno s postopkom, kije osnova za program krmiljenja tiskalnika, vključuje delovanje servomotorja (12), ki preko malega zobnika (11a) zavrti veliki zobnik (19a) in posledično izhodno šobo (14) za vnaprej s programom določen kot.
  6. 6. Mešalno brizgalna glava za tridimenzionalni tiskalnik po zahtevku 5, značilna po tem, da vključuje na zunanjem delu zgornjega diska (7) in spodnjega diska (8) osem pnevmatskih cevnih priključkov (20), med katerimi so gumijaste tesnilne vrvice (20a); da so v zgornjih osmih priključnih mestih pari cevk (21, 22), ki so povezani s štirimi elektromagnetnimi ventili za pretvorbo električnih krmilnih signalov v pnevmatske; da so v spodnjih osmih priključnih mestih pari cevk (21 a, 22a) za priklop na štiri pnevmatske cilindre (15), ki premikajo batnice (15a) za vsako od štirih lopatic (17); da se po en par cevk (21 a, 22a) priklopi na vsak cilinder (15), pri čemer je cevka (21 a) priklopljena na zgornji del cilindra (15), cevka (22a) pa na spodnji del cilindra (15); da je zgornji disk (7) togo povezan z nosilcem (12b) servomotorja (12), ki preko osi (12b) vrti nosilec (11) malega zobnika (11a); da je pod servomotorjem (12) obroč (13) z nastavki, ki so privarjeni na štirioglato izhodno šobo (14), na katero so pritrjeni tudi štirje nosilci (14a) pnevmatskih cilindrov (15), katerih batnice (15a) potiskajo ali dvigajo ravnalne lopatice (17); da obroč (13) omogoča ročno nastavitev izhodiščnega položaja lopatic (17).
  7. 7. Mešalno brizgalna glava za tridimenzionalni tiskalnik po kateremkoli izmed zahtevkov od 4 do 5, značilna po tem, da ima na del (9c) s pomočjo štirih nastavkov privarjen obroč (9e), ki omogoča ročno vrtenje cele glave.
  8. 8. Mešalno brizgalna glava za tridimenzionalni tiskalnik po kateremkoli izmed predhodnih zahtevkov, značilna po tem, da je dimenzijsko razmerje lijaka (1), osi (2) in vijačnice (6) odvisno od granulacije malte.
  9. 9. Mešalno brizgalna glava za tridimenzionalni tiskalnik po kateremkoli izmed predhodnih zahtevkov, značilna po tem, da se lahko lijak z vijačnico menja glede na granulacijo malte uporabljene za gradnjo.
  10. 10. Tridimenzionalni tiskalnik za tiskanje sten zgradb, ki ima vgrajeno mešalno brizgalno glavo po kateremkoli izmed predhodnih zahtevkov.
  11. 11. Žerjav za tiskanje, ki ima nameščeno mešalno brizgalno glavo po kateremkoli izmed zahtevkov od 1 do 10, pri čemer je žerjav:
    - opremljen z vsemi potrebnimi dostavnimi in dozirnimi dovodi materiala za mešanje gradbene zmesi, ki bo izbrizgana na pripravljen temelj skladno z načrtom hiše ali objekta, ter
    - ima štiri nosilne stene z zgornjimi stranicami opremljenimi s tračnicami, ki omogočajo premikanje mešalno brizgalne glave po x in/ali y osi.
  12. 12. Postopek gradnje hiš in drugih objektov z mešalno brizgalno glavo po kateremkoli izmed predhodnih zahtevkov, pri čemer postopek poteka po sledečih korakih:
    - izdelava načrta s 3D programom • pretvorba 3D načrta v zapis, v katerem je definirano sledeče:
    • prepoznavanje smeri gibanja, • določanje funkcij za gibanje mešalno brizgalne glave, prednostno osem smeri pomika mešalno brizgalne glave, in sicer so štirje pomiki v levo pri vogalih L1, L2, L3 in L4 in štirje pomiki mešalno brizgalne glave tridimenzionalnega tiskalnika v desno pri vogalih D1, D2, D3 in D4, • določanje premikov oz. rotacij za vnaprej določen kot rotacijskega mehanizma, • določanje višine vertikalnih (z) nivojev, • določanje start in stop funkcije za vlivanje malte, • dvigovanje nivojev na z osi, • določanje dvojnih x in dvojnih y pomikov, • določanje stop območja
    - vnaprej vpisani parametri, ki jih je možno izbirati so začetna pozicija tiskanja, leva ali desno orientacija izdelovanja kotov, podatki o krivinah v stenah in podobno;
    - začetek gradnje, pri čemer se stene in koti gradijo na podlagi informacijah o potrebnih dvigih in spustih posameznih lopatic.
  13. 13. Postopek gradnje hiše ali drugega objekta po zahtevku 12, značilen po tem, da poteka gradnja oz. tiskanje sten v smeri, ki je nasprotna urinemu kazalcu, torej levo, pri čemer:
    - na začetnem vogalu (L1) se tiska stena tako, da sta lopatica (17) na poziciji (1) in lopatica (17) na poziciji (3) aktivni oziroma sta potisnjeni navzdol, lopatica (17) na poziciji (2) in lopatica (17) na poziciji (4) pa sta neaktivni oziroma sta dvignjeni;
    - ko pride do 90 stopinjskega kota, se aktivira najprej lopatica (17) na poziciji (4) in gre dol, lopatici (17) na poziciji (1) in poziciji (3) pa se dvigneta gor, nato pa se po nekem času aktivira lopatica (17) na poziciji (2) in gre dol, pri čemer je ta čas tipično med 0,5 in 1 sekundo;
    - lopatici (17) na poziciji (2) in poziciji (4) ostaneta aktivni do naslednjega ovinka (L2); tiskanje se nadaljuje v smeri (L2), kjer sta na začetku aktivni lopatici (17) na poziciji (1) in poziciji (3) dol dokler ne pride do 90 stopinjskega kota, ko se aktivira najprej lopatica (17) na poziciji (2) in gre dol in se potem lopatici (17) na poziciji (1) in poziciji (3) dvigneta gor; po določenem času se lopatica (17) na poziciji (2) spusti dol in je aktivna;
    - lopatice (17) ostanejo aktivne do naslednjega ovinka, ki ga zazna računalniški program;
    - gradnja se nadaljuje v smeri (L3), kjer sta na začetku aktivni lopatici (17) na poziciji (2) in poziciji (4), dokler ne pride do 90 stopinjskega kota in se aktivira najprej lopatica (17) na poziciji (1) in gre dol, potem pa se lopatici (17) na poziciji (2) in poziciji (4) premakneta gor;
    - lopatice (17) ostanejo aktivne do naslednjega ovinka, ki ga zazna računalniški program;
    - gradnja se nadaljuje v smeri vogala (L4), kjer sta na začetku aktivni lopatici (17) na poziciji (2) in poziciji (4) in gresta dol, dokler izhodna šoba (14) ne pride do 90 stopinjskega kota in se aktivira najprej lopatica (17) na poziciji (3) ter gre dol, potem pa se lopatici (17) na poziciji (2) poziciji (4) dvigneta gor;
    - lopatice (17) ostanejo aktivne do naslednjega ovinka, ki ga računalniški program prepozna.
    • ·
  14. 14. Postopek gradnje hiše ali drugega objekta po zahtevku 12, značilen po tem, da poteka gradnja oz. tiskanje sten v smeri urinega kazalca, torej desno, pri čemer:
    - gradnja potuje v smeri vogala (D1), kjer sta na začetku aktivni lopatici (17) na poziciji (1) in poziciji (3) dol, dokler ne pride do 90 stopinjskega kota in se aktivira najprej lopatica (17) na poziciji (4) in gre dol, potem gresta lopatici (17) na poziciji (1) in poziciji (3) gor;
    - lopatice (17) ostanejo aktivne do naslednjega ovinka, ki ga zazna računalniški program;
    - gradnja potuje v smeri vogala (D2), kjer sta na začetku aktivni lopatici (17) na poziciji (1) in poziciji (3) in sta potisnjeni dol, dokler ne pride do 90 stopinjskega kota in se aktivira najprej lopatica (17) na poziciji (2) in gre dol, nato pa se lopatici (17) na poziciji (1) in poziciji (3) pomakneta gor;
    - lopatice ostanejo aktivne do naslednjega ovinka, ki ga zazna računalniški program;
    - gradnja potuje v smeri vogala (D3), kjer sta na začetku aktivni lopatici (17) na poziciji (2) in poziciji (4) in sta potisnjeni dol, dokler ne pride do 90 stopinjskega kota;
    - takrat se aktivira najprej lopatica (17) na poziciji (1) in gre dol, potem pa se lopatici (17) na poziciji (2) in poziciji (4) pomakneta gor;
    - lopatice ostanejo aktivne do naslednjega ovinka, ki ga zazna računalniški program;
    - tiskanje oz. gradnja potuje v smeri vogala (D4), kjer sta na začetku aktivni lopatici (17) na poziciji (2) in poziciji (4) in sta potisnjeni dol dokler ne pride do 90 stopinjskega kota;
    - takrat se aktivira lopatica (17) na poziciji (3) in je potisnjena dol;
    - po tem sta lopatici (17) na poziciji (2) in poziciji (4) potisnjeni gor, nato pa je po določenem času lopatica (17) na poziciji (1) potisnjena dol;
    - lopatice (17) ostanejo aktivne do naslednjega ovinka, ki ga zazna računalniški program.
    23 .: * .........
  15. 15. Postopek gradnje hiše ali drugega objekta po zahtevku 13 in 14, značilen po tem, da se uporabljajo kombinacije levih ovinkov od vogala (L1) do vogala (L4) in desnih ovinkov od vogala (D1) do vogala (D4).
SI201800134A 2018-06-01 2018-06-01 Mešalno brizgalna glava za tridimenzionalni tiskalnik za tiskanje sten zgradb in metoda tiskanja SI25656A (sl)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SI201800134A SI25656A (sl) 2018-06-01 2018-06-01 Mešalno brizgalna glava za tridimenzionalni tiskalnik za tiskanje sten zgradb in metoda tiskanja
US16/038,189 US11261597B2 (en) 2018-06-01 2018-07-18 Head for a 3D printer and a method of using the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SI201800134A SI25656A (sl) 2018-06-01 2018-06-01 Mešalno brizgalna glava za tridimenzionalni tiskalnik za tiskanje sten zgradb in metoda tiskanja

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SI25656A true SI25656A (sl) 2019-12-31

Family

ID=68694502

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SI201800134A SI25656A (sl) 2018-06-01 2018-06-01 Mešalno brizgalna glava za tridimenzionalni tiskalnik za tiskanje sten zgradb in metoda tiskanja

Country Status (2)

Country Link
US (1) US11261597B2 (sl)
SI (1) SI25656A (sl)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113431330B (zh) * 2021-06-29 2021-12-17 杭州冠力智能科技有限公司 建筑3d打印头
CN113619113A (zh) * 2021-08-24 2021-11-09 武汉潜艺科技有限责任公司 一种3d打印喷料装置及其使用方法
WO2023158653A1 (en) * 2022-02-21 2023-08-24 Desktop Metal, Inc. Build material powder drum
CN116945323B (zh) * 2023-08-31 2024-04-26 阜阳磐石增材智能科技有限公司 一种用于混凝土3d打印机的挤出机构

Family Cites Families (28)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5529471A (en) 1995-02-03 1996-06-25 University Of Southern California Additive fabrication apparatus and method
ES2316193T3 (es) 1998-09-30 2009-04-01 Sicel Technologies, Inc. Procedimientos, sistemas y dispositivos implantables asociados para monitorizacion dinamica de tumores.
WO2001038061A1 (en) 1999-10-26 2001-05-31 University Of Southern California Process of making a three-dimensional object
AU2003256355A1 (en) 2002-07-23 2004-02-09 University Of Southern California Metallic parts fabrication using selective inhibition of sintering (sis)
US8002890B2 (en) * 2002-10-11 2011-08-23 Advanced Technology Co., Ltd. Mortar composition
US7291242B2 (en) 2002-12-20 2007-11-06 University Of Southern California Methods for reduction of powder waste in selective inhibition of sintering (SIS)
US7814937B2 (en) 2005-10-26 2010-10-19 University Of Southern California Deployable contour crafting
US7153454B2 (en) * 2003-01-21 2006-12-26 University Of Southern California Multi-nozzle assembly for extrusion of wall
US7841849B2 (en) 2005-11-04 2010-11-30 University Of Southern California Dry material transport and extrusion
US7874825B2 (en) 2005-10-26 2011-01-25 University Of Southern California Nozzle for forming an extruded wall with rib-like interior
US8029710B2 (en) 2006-11-03 2011-10-04 University Of Southern California Gantry robotics system and related material transport for contour crafting
US7850388B2 (en) 2006-04-07 2010-12-14 University Of Southern California Compliant, low profile, independently releasing, non-protruding and genderless docking system for robotic modules
US8801415B2 (en) 2005-01-21 2014-08-12 University Of Southern California Contour crafting extrusion nozzles
US7841851B2 (en) 2005-11-04 2010-11-30 University Of Southern California Material delivery system using decoupling accumulator
US8308470B2 (en) 2005-11-04 2012-11-13 University Of Southern California Extrusion of cementitious material with different curing rates
WO2008011159A2 (en) 2006-07-20 2008-01-24 University Of South California Bag lifting and emptying system
WO2008055255A2 (en) 2006-11-02 2008-05-08 University Of Southern California Metering and pumping devices
US8568121B2 (en) 2007-11-27 2013-10-29 University Of Southern California Techniques for sensing material flow rate in automated extrusion
US20090154983A1 (en) 2007-12-12 2009-06-18 University Of Southern California Multi-color writing and painting instruments with single nib fed with user-selected colored ink
WO2010053926A2 (en) 2008-11-10 2010-05-14 University Of Southern California Fluid metering device using free-moving piston
GB201118807D0 (en) * 2011-11-01 2011-12-14 Univ Loughborough Method and apparatus
US9403725B2 (en) 2013-03-12 2016-08-02 University Of Southern California Inserting inhibitor to create part boundary isolation during 3D printing
WO2015161085A1 (en) 2014-04-16 2015-10-22 University Of Southern California Automated construction of towers and columns
CN205840350U (zh) 2016-06-08 2016-12-28 同济大学 一种基于机械臂的混凝土三维打印系统
US20180345533A1 (en) * 2017-05-31 2018-12-06 Cazza Inc. Mobile three-dimensional printer with layer smoothing
CN107165831B (zh) * 2017-06-21 2019-08-20 中国建筑股份有限公司 一种适用于粗骨料混凝土3d打印的打印头螺杆装置
CN107363997B (zh) 2017-06-28 2019-10-08 江苏广昊建筑科技有限公司 一种用于建筑混凝土加工的搅拌输注装置
AT520143B1 (de) * 2017-06-30 2022-03-15 Baumit Beteiligungen Gmbh Düse für Beton, Mörtel od. dgl. sowie deren Verwendung

Also Published As

Publication number Publication date
US11261597B2 (en) 2022-03-01
US20190368189A1 (en) 2019-12-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
SI25656A (sl) Mešalno brizgalna glava za tridimenzionalni tiskalnik za tiskanje sten zgradb in metoda tiskanja
US10780637B2 (en) 3-D printer in polar coordinates
US10259137B2 (en) Spray printing construction
US7153454B2 (en) Multi-nozzle assembly for extrusion of wall
EP2773492B1 (en) Method and apparatus for delivery of cementitious material
RU2724163C1 (ru) Экструдер строительных смесей для 3d принтера
AU2017246442A1 (en) Device, a system and a method for building stationary structures on a working surface
AU2006226104A1 (en) Method and device for building automatically conglomerate structures
CN111188333B (zh) 一种气、浆结合的四轴搅拌桩施工设备及施工方法
WO2018177211A1 (zh) 微滴喷射机器人及机器人微滴喷射控制方法
WO2012159770A1 (de) Vorrichtung und verfahren zum herstellen von bauteilen mit zumindest einer kontinuierlichen eigenschaftsänderung
US20230031400A1 (en) Fast layered extrusion for additive manufacturing
EP3085457A1 (en) Machine and method to coat concrete articles
CN111975927B (zh) 一种双喷头混凝土打印装置及打印方法
WO2005092584A1 (de) Anlage und verfahren zur herstellung von betonfertigteilen
JP2021045906A (ja) 立体造形システム
KR20140019156A (ko) 로봇팔을 이용한 건물의 건축방법
CN100351471C (zh) 用于壁挤压的多喷嘴组件
US20230016498A1 (en) A walking robotic cell for the manufacture of buildings printed on site by means of a multi-axis 3d printing system; and method of operation
CN108602088A (zh) 流体排出装置及流体排出方法
CN114981090A (zh) 打印头
WO2021108934A1 (es) Una celda robotizada móvil para la fabricación de piezas con armadura o ductos verticales preinstalados en su interior y recintos impresos en obra mediante un sistema multi-eje de impresión 3d; y método de operación
JP7295791B2 (ja) 構造物構築方法、アタッチメント、プレキャスト製品、及び施工用機械
EP3272441B1 (en) Sand core making machine
JP2024075929A (ja) 付加製造装置用の噴射ノズルおよび構造部材構築方法

Legal Events

Date Code Title Description
OO00 Grant of patent

Effective date: 20200109