[發(fā)明專(zhuān)利]一種3D建筑打印頭及其移動(dòng)3D建筑打印裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710033773.3
• 申請(qǐng)日: 2017-01-18
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN106827169B
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-01-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張鴻斌
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 張鴻斌
• 主分類(lèi)號(hào): B28B1/00
• 分類(lèi)號(hào): B28B1/00;B33Y30/00
• 代理公司: 長(zhǎng)沙正奇專(zhuān)利事務(wù)所有限責(zé)任公司 43113
• 代理人: 馬強(qiáng);鄭俊超

本發(fā)明公開(kāi)了一種3D建筑打印頭，包括中空的打印頭本體、進(jìn)料裝置、安裝在打印頭本體底部且與打印頭本體的中空腔對(duì)接的噴嘴；打印頭本體的外壁套裝有至少兩套上下錯(cuò)開(kāi)布置的軸承組件，每一套軸承組件外壁上均對(duì)應(yīng)連接有用于與打印設(shè)備連接的打印頭連接架；打印頭連接架與其相鄰的另一打印頭連接架之間可以以打印頭本體為軸相對(duì)旋轉(zhuǎn)，二者的交角可變。同時(shí)還提供一種移動(dòng)3D建筑打印裝置。本發(fā)明便于移動(dòng)到工地現(xiàn)場(chǎng)直接打印3D建筑物，移動(dòng)、組裝和調(diào)試方便。增加了組合機(jī)械臂的負(fù)荷力和穩(wěn)定性，送料量更大，移動(dòng)速度快，重復(fù)定位精度高，提高了打印速度和打印質(zhì)量，機(jī)械臂可以做得更長(zhǎng)，能夠打印出更大的建筑物。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于增材造型技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種3D建筑打印頭及其移動(dòng)3D建筑打印裝置。

背景技術(shù)

3D打印是通過(guò)堆疊材料來(lái)直接形成最終產(chǎn)品的一種增材制造技術(shù)。

目前，公知的3D建筑打印機(jī)是由打印機(jī)主體、打印頭、3D運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、送料裝置、工作臺(tái)、控制系統(tǒng)、輔助機(jī)械、電器裝置等構(gòu)造而成。主要分為如下幾種結(jié)構(gòu)形式：

1.龍門(mén)框架結(jié)構(gòu)：用2-4個(gè)立柱布置，水平安裝x、y軸，打印頭安裝在x軸上，立柱作為z軸，打印頭在3D空間移動(dòng)打印出建筑構(gòu)件。它有兩種生產(chǎn)方式，第一種方式是龍門(mén)3D打印機(jī)固定安裝在工廠內(nèi)，首先打印出建筑構(gòu)件，然后運(yùn)送到現(xiàn)場(chǎng)組裝成建筑物，缺陷是打印、裝配、運(yùn)輸?shù)拳h(huán)節(jié)較多，增加了生產(chǎn)成本和周期。第二種方式是龍門(mén)3D打印機(jī)在工地現(xiàn)場(chǎng)安裝、調(diào)試、打印和拆卸，缺陷是設(shè)備笨重、運(yùn)輸麻煩、安裝調(diào)試技術(shù)復(fù)雜、生產(chǎn)成本高、周期長(zhǎng)。

2.平行組合結(jié)構(gòu)：由兩臺(tái)機(jī)械臂3D打印機(jī)組成，平行的兩臺(tái)3D打印機(jī)機(jī)械臂上分別連接水平x軸兩端，共用的打印頭安裝在x軸上，2臺(tái)3D打印機(jī)沿著地面y軸同步移動(dòng)，依靠機(jī)械臂擺動(dòng)調(diào)節(jié)z軸變化，打印頭在3D空間移動(dòng)完成打印。缺陷是要求兩臺(tái)組合的3D打印機(jī)底座同步移動(dòng)的道路非常平整，甚至需要采用履帶移動(dòng)或者鋪設(shè)軌道，增加了道路、設(shè)備或軌道建設(shè)、安裝、調(diào)試的時(shí)間和成本。其對(duì)同步移動(dòng)的精確度要求非常高，打印質(zhì)量控制受到影響。這種結(jié)構(gòu)的兩臺(tái)打印機(jī)的機(jī)械臂都朝著同一方向懸空，所以機(jī)械臂不能承受較大負(fù)荷，打印頭送料裝置質(zhì)量不能太大，打印效率受影響。而且機(jī)械臂做得不能太長(zhǎng)，打印空間受限制。另外，其不能克服兩個(gè)同一方向的機(jī)械臂在移動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的加速度沖擊的機(jī)械誤差，打印頭重復(fù)定位精度低，打印質(zhì)量受影響。

3.單個(gè)機(jī)械臂結(jié)構(gòu)：可以移動(dòng)的機(jī)械臂3D打印機(jī)，通過(guò)機(jī)械臂上安裝的打印頭在3D空間移動(dòng)完成打印。缺陷是不能克服單個(gè)機(jī)械臂移動(dòng)產(chǎn)生的加速度沖擊的機(jī)械誤差，打印頭不能移動(dòng)太快，打印速度受影響，打印頭重復(fù)定位精度低，打印質(zhì)量受影響，同時(shí)懸空的單個(gè)機(jī)械臂，不能承受太大負(fù)荷，打印頭送料裝置質(zhì)量不能太大，打印效率受影響，而且機(jī)械臂不能做得太長(zhǎng)，打印空間受限制。

4.三角并聯(lián)臂結(jié)構(gòu)：用3組并聯(lián)臂三角形連接一個(gè)打印頭，通過(guò)并聯(lián)臂的變化，打印頭在3D空間移動(dòng)完成打印。缺陷是并聯(lián)臂3D打印機(jī)需要在工地現(xiàn)場(chǎng)裝配、調(diào)試、打印和拆卸，設(shè)備笨重、運(yùn)輸麻煩、安裝調(diào)試技術(shù)復(fù)雜和生產(chǎn)周期較長(zhǎng)，被打印的建筑物處于并聯(lián)三角臂的中間，打印空間受限制，打印的建筑面積較小，并聯(lián)三角臂運(yùn)行時(shí)震動(dòng)大，打印精度低。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)上述問(wèn)題，本發(fā)明旨在提供一種移動(dòng)方便、便于安裝調(diào)試、設(shè)備穩(wěn)定性好、打印速度快、打印質(zhì)量高的3D建筑打印頭及其移動(dòng)3D建筑打印裝置。

本發(fā)明解決問(wèn)題的技術(shù)方案是：一種3D建筑打印頭，包括中空的打印頭本體、安裝在打印頭本體頂部且可將物料送入打印頭本體的中空腔內(nèi)的進(jìn)料裝置、安裝在打印頭本體底部且與打印頭本體的中空腔對(duì)接的噴嘴；

所述打印頭本體的外壁套裝有至少兩套上下錯(cuò)開(kāi)布置的軸承組件，每一套軸承組件外壁上均對(duì)應(yīng)連接有用于與打印設(shè)備連接的打印頭連接架；

打印頭連接架與其相鄰的另一打印頭連接架之間可以以打印頭本體為軸相對(duì)旋轉(zhuǎn)，二者的交角可變。