[發(fā)明專利]一種混凝土建筑物多頭3D打印裝置

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010812869.1
• 申請(qǐng)日: 2020-08-13
• 公開（公告）號(hào): CN111827683A
• 公開（公告）日: 2020-10-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 賴建中;邱士揚(yáng);張成芹
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京啄春泥智能科技有限公司
• 主分類號(hào): E04G21/04
• 分類號(hào): E04G21/04;B33Y30/00;B33Y40/20
• 代理公司: 南京材智匯知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 32449
• 代理人: 喬淑媛

本發(fā)明提供一種混凝土建筑物多頭3D打印裝置，本發(fā)明所述混凝土建筑物多頭3D打印裝置由打印機(jī)六軸機(jī)器人、打印頭連接板、混凝土打印機(jī)構(gòu)、金屬打印機(jī)構(gòu)、拋光裝置和噴涂裝置組成。本發(fā)明利用所述3D打印機(jī)制備功能梯度混凝土復(fù)合材料，在打印建筑物輪廓的同時(shí)，等待混凝土固化的時(shí)間內(nèi)，切換機(jī)器手上的金屬焊接打印頭，按照預(yù)先設(shè)計(jì)的切片路徑進(jìn)行堆焊工藝，打印出所需的鋼筋，自動(dòng)實(shí)現(xiàn)配筋工藝，完全不需要人工干預(yù)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于建筑3D打印裝備領(lǐng)域，具體涉及一種混凝土建筑物多頭3D打印裝置。

技術(shù)背景

長(zhǎng)期以來(lái)，傳統(tǒng)的建造工具、制造技術(shù)和建筑材料等因素限制了建筑工程建造方式，一則建筑工程人員對(duì)復(fù)雜施工技術(shù)難以付諸實(shí)踐，二則由于傳統(tǒng)的建造技術(shù)不夠完善，技術(shù)的使用不僅給環(huán)境帶來(lái)了較為嚴(yán)重的破壞，還大大浪費(fèi)了人力資源和社會(huì)資源。而隨著時(shí)代的發(fā)展進(jìn)步，人們對(duì)于新型建筑技術(shù)的要求越來(lái)越迫切，3D打印建筑技術(shù)可以利用其優(yōu)勢(shì)，不再僅僅局限于使用功能，可實(shí)現(xiàn)造型新穎獨(dú)特、具有藝術(shù)氣息且綠色環(huán)保的新型建筑結(jié)構(gòu)，以滿足人們對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的更高層次的要求。

3D打印被譽(yù)為第三次工業(yè)革命的重要標(biāo)識(shí)，其作為一種新型建筑技術(shù)，被眾多學(xué)者認(rèn)為在建筑業(yè)上有顛覆性的創(chuàng)新。近年來(lái)，對(duì)3D打印建筑技術(shù)和材料的研究越來(lái)越多，3D打印建筑也隨之蓬勃發(fā)展，其必將在未來(lái)建筑行業(yè)中有廣闊的發(fā)展前景。

國(guó)內(nèi)現(xiàn)有的混凝土建筑物多頭3D打印裝置，只能實(shí)現(xiàn)普通混凝土輪廓打印工藝，打完建筑物的外形輪廓，再進(jìn)行配筋工藝，最后將混凝土澆筑在輪廓內(nèi)空間，組成鋼筋混凝土材料。所以現(xiàn)在的配筋工藝還需利用傳統(tǒng)折彎，拼接，焊接工藝，做成成品鋼骨架，再置入到打印好的建筑物中，不能實(shí)現(xiàn)真正的智能化操作。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種混凝土建筑物多頭3D打印裝置，利用所述3D打印機(jī)制備功能梯度混凝土復(fù)合材料，在打印建筑物輪廓的同時(shí)，等待混凝土固化的時(shí)間內(nèi)，切換機(jī)器手上的金屬焊接打印頭，按照預(yù)先設(shè)計(jì)的切片路徑進(jìn)行堆焊工藝，打印出所需的鋼筋，自動(dòng)實(shí)現(xiàn)配筋工藝，完全不需要人工干預(yù)。

本發(fā)明所述混凝土建筑物多頭3D打印裝置由打印機(jī)六軸機(jī)器人、打印頭連接板、混凝土打印機(jī)構(gòu)、金屬打印機(jī)構(gòu)和拋光裝置組成；

所述打印機(jī)六軸機(jī)器人包括由轉(zhuǎn)動(dòng)軸依次連接的基座、臂部、腕部和機(jī)械手部；

述混凝土打印機(jī)構(gòu)包括混凝土打印進(jìn)料口、混凝土混料擠出機(jī)構(gòu)、破碎葉片、混凝土打印機(jī)擠出螺桿、混凝土打印伺服電機(jī)、混凝土打印頭擠出口；

所述破碎葉片和混凝土打印機(jī)擠出螺桿設(shè)置于混凝土料筒內(nèi)，混凝土打印進(jìn)料口和混凝土打印頭擠出口設(shè)置于混凝土料筒的兩端；

所述金屬打印機(jī)構(gòu)包括電弧焊接打印頭伺服電機(jī)、焊絲送絲機(jī)構(gòu)、金屬焊接打印頭；

所述混凝土打印機(jī)構(gòu)和金屬打印機(jī)構(gòu)的混凝土打印頭和金屬焊接打印頭通過連接板可拆卸式連接到所述機(jī)械手部的一側(cè)；

所述機(jī)械手部裝有2個(gè)打印擠出機(jī)構(gòu)，A為混凝土打印頭，利用輸送泵將攪拌好的混凝土輸送到混料擠出機(jī)構(gòu)中，利用混凝土打印伺服電機(jī)帶動(dòng)混凝土打印機(jī)螺桿旋轉(zhuǎn)，將混凝土擠出，按照切片形成的路徑進(jìn)行打印房屋輪廓及填充。此時(shí)B金屬焊接打印頭不工作。

當(dāng)A混凝土打印擠出機(jī)構(gòu)按照程序停止工作時(shí)，B金屬焊接打印頭在打印的房屋輪廓中進(jìn)行金屬打印，打印鋼筋結(jié)構(gòu)。此時(shí)A打印頭停止工作；實(shí)現(xiàn)鋼筋混凝土復(fù)合材料的3D打印工藝，建造一體化的房屋建筑。

房屋打印完成后，啟動(dòng)拋光裝置，利用拋光材料對(duì)房屋表面進(jìn)行表面處理，去除3D打印堆積造成的紋理粗糙問題，完成整個(gè)房屋的打印過程。

本發(fā)明所述混凝土3D打印裝置涵蓋超高性能混凝土3D打印技術(shù)與金屬焊接式3D打印技術(shù)，聯(lián)合智能自動(dòng)化機(jī)械手表面處理技術(shù)，共同實(shí)現(xiàn)打印超高性能房屋，同時(shí)解決打印堆積造成的表面粗糙紋理缺陷，使其達(dá)到現(xiàn)在建造房屋毛坯房的外觀水準(zhǔn)。