[發明專利]一種大型復雜地質物理模型3D成型機

有效

• 申請號: 201810383868.2
• 申請日: 2018-04-26
• 公開（公告）號: CN108437155B
• 公開（公告）日: 2020-04-14
• 發明（設計）人: 馮夏庭;龔彥華;張希巍;李正偉;田軍;祝國強;盧高明
• 申請（專利權）人: 東北大學
• 主分類號: B28B1/00
• 分類號: B28B1/00;B28B17/00;B33Y30/00;B33Y70/00;G09B23/40
• 代理公司: 沈陽東大知識產權代理有限公司 21109
• 代理人: 梁焱

一種大型復雜地質物理模型3D成型機，包括三軸模型打印組件及模型承載與轉運組件；三軸模型打印組件包括打印框架、Z向升降部件、Y向水平移動部件、X向水平移動部件及打印頭；Z向升降部件安裝在打印框架內，Y向水平移動部件安裝在Z向升降部件上，X向水平移動部件安裝在Y向水平移動部件上，X向水平移動部件上用于安裝打印頭，且至少為兩個；模型承載與轉運組件包括支撐框架、模型成型圍板、圍板升降驅動缸、模型承載轉運臺及轉運框架；在Y向水平移動部件上安裝有模型壓實氣缸，模型壓實氣缸豎直設置且活塞桿朝下，在模型壓實氣缸活塞桿端部水平安裝有模型壓實輥。本發明在物理模型制作過程中可對其密實度進行調整，可打印兩種以上材料。

技術領域

本發明屬于大型三維物理模型制備技術領域，特別是涉及一種大型復雜地質物理模型3D成型機。

背景技術

通過物理模型試驗來模擬自然巖體工程開挖過程，是預測和預報大型巖體工程地質災害的重要方法。目前，大型物理模型通常采用澆筑法、搗實法及小塊砌筑法進行制作，但通過這些傳統方法制作的物理模型的結構較為單一，并且無法制作出內部含有斷層、褶皺及層理等結構面的物理模型。

3D打印技術是一種將復雜的物體層層切片后再堆疊起來形成一個完整物體的方法，因此，3D打印技術為制作內部含有不同類型結構面的物理模型提供了一種新思路。

目前，用于制作物理模型的3D打印方法主要有兩種，一種是光固化法，另一種是三維噴涂粘結法。光固化法是利用光敏樹脂在一定波長照射下可以固化的特點進行物理模型的制作。三維噴涂粘結法是利用滾筒將粉末材料鋪成一層，然后在計算機控制下，按照下一個建造截面的成型數據有選擇的噴射粘結劑來建造層面，最終完成一個三維粉體粘結模型。

盡管上述兩種3D打印方法可以內部含有不同類型結構面的物理模型，但是，對于制作大型復雜地質物理模型仍存在不足：1、由于大型復雜地質物理模型需要由巖體相似材料制成，而巖體相似材料通常由水泥、石膏、砂子、鐵粉及重晶石等組成，但由水泥、石膏、砂子、鐵粉及重晶石等組成巖體相似材料是無法應用于上述兩種3D打印方法的；2、制作物理模型時無法對密實度進行調整；3、只能打印一種材料，不能同時打印兩種以上的材料。

發明內容

針對現有技術存在的問題，本發明提供一種大型復雜地質物理模型3D成型機，適用于由水泥、石膏、砂子、鐵粉及重晶石等組成巖體相似材料，在物理模型制作過程中可以對密實度進行調整，滿足同時打印兩種以上材料的要求。