[發明專利]一種復雜大尺度結構模型的3D打印系統

有效

• 申請號: 201911064657.3
• 申請日: 2019-11-04
• 公開（公告）號: CN110774581B
• 公開（公告）日: 2020-12-11
• 發明（設計）人: 劉耀儒;張凱;鄭雙凌;侯少康;楊強
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: B29C64/20
• 分類號: B29C64/20;B29C64/209;B29C64/245;B29C64/321;B29C64/379;B33Y30/00;B33Y40/20
• 代理公司: 北京律譜知識產權代理事務所(普通合伙) 11457
• 代理人: 孫紅穎

1.一種復雜大尺度結構模型的3D打印系統，其特征在于，所述的3D打印系統包括：

支撐框架(1)、移動軌道(3)、操作平臺(4)、第二滑軌(52)、第三滑軌(53)、結構打印組件(6)、機械臂群(8)；

支撐框架(1)與地面基礎固接；移動軌道(3)通過安裝在支撐框架(1)兩邊的支撐柱導軌能夠上下移動；操作平臺(4)連接移動軌道(3)上，能沿移動軌道(3)水平移動；

結構打印組件(6)位于操作平臺(4)上方，并且結構打印組件(6)能通過第二滑軌(52)在操作平臺(4)橫移；結構打印組件(6)包括用于結構打印的第一打印噴頭(61)、為第一打印噴頭(61供給墨水的集料筒(62)和為機械臂群(8)供給墨水的供料管(63)；

機械臂群(8)通過可伸縮旋轉柱(81)與連接在操作平臺(4)下方的第三滑軌(53)連接，其包括打印臂、機械臂和出渣通道，從上至下間隔固定在可伸縮旋轉柱(81)上；通過機械臂對實驗對象進行開挖，開挖過程中由出渣通道集渣，開挖之后啟動打印臂，在開挖處的上方打印襯砌。

2.根據權利要求1所述的一種復雜大尺度結構模型的3D打印系統，其特征在于，所述3D打印系統還包括：

第一機械手(7)和固定在操作平臺(4)上的第一滑軌(51)；

所述第一機械手(7)位于操作平臺(4)上方，所述第一機械手(7)能夠通過第一滑軌(51)移動在操作平臺上(4)橫移。

3.根據權利要求2所述的一種復雜大尺度結構模型的3D打印系統，其特征在于，所述第一機械手(7)包括：

機械鉆頭(71)、旋轉軸承(72)、第一可伸縮支撐臂(731)、第二可伸縮支撐臂(732)和旋轉底座(74)；

機械鉆頭(71)連接于第一可伸縮支撐臂(731)并通過旋轉軸承(72)固定在第二可伸縮支撐臂(732)上，第二可伸縮支撐臂(732)連接在旋轉底座(74)上。

4.根據權利要求1、2或3所述的一種復雜大尺度結構模型的3D打印系統，其特征在于，所述機械臂群(8)包括：

三個伸縮臂(82)；

三個所述伸縮臂(82)從上至下間隔固定在可伸縮旋轉柱(81)上，分別構成用于打印襯砌的打印臂、用于開挖的機械臂和出渣通道的一部分；可伸縮旋轉柱(81)能夠帶動伸縮臂(82)在垂直方向調節，并且每個伸縮臂(82)在各自高程的平面內獨立旋轉，每個伸縮臂(82)能夠自由地伸縮長度。

5.根據權利要求4所述的一種復雜大尺度結構模型的3D打印系統，其特征在于，所述打印臂還包括：

進料口(86)、第二打印噴頭(87)；

所述打印臂通過第一個伸縮臂(82)固定在可伸縮旋轉柱(81)上半部，第一個伸縮臂(82)連接第二打印噴頭(87)，第二打印噴頭(87)上方設有進料口(86)；所述進料口(86)的位置與所述供料管(63)對應。

6.根據權利要求4所述的一種復雜大尺度結構模型的3D打印系統，其特征在于，所述機械臂還包括：

球鉸連接件(83)和第二機械手(88)；

所述機械臂通過第二個伸縮臂(82)固定在可伸縮旋轉柱(81)的中部，第二個伸縮臂(82)通過球鉸連接件(83)連接第二機械手(88)。

7.根據權利要求4所述的一種復雜大尺度結構模型的3D打印系統，其特征在于，

所述出渣通道位于機械臂群(8)的下半部分，所述出渣通道包括中空的第三個伸縮臂(82)與廢物集料斗(84)；第三個伸縮臂(82)固定在可伸縮旋轉柱(81)的下半部，伸縮臂(82)的一端與廢物集料斗(84)連接，另一端與出渣口(85)相通；

所述廢物集料斗(84)收集打印臂的掉落材料以及機械臂上的第二機械手(88)鉆孔開挖時掉落的碎渣，通過中空的第三個伸縮臂(82)運送，從出渣口(85)排出。

8.根據權利要求1所述的一種復雜大尺度結構模型的3D打印系統，其特征在于，所述的3D打印系統還包括：

打印平臺(2)和平衡頂升裝置(9)；

所述打印平臺(2)與所述支撐框架(1)固接；

所述平衡頂升裝置(9)均勻布置在所述打印平臺(2)下面。