[發(fā)明專利]一種實時監(jiān)測3D打印膠凝復(fù)合材料硬化過程的裝置

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• 申請?zhí)枺?/td>: 202010885566.2
• 申請日: 2020-08-28
• 公開（公告）號: CN112067668A
• 公開（公告）日: 2020-12-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 方媛;王傲軒;鄭簡;邢鋒
• 申請（專利權(quán)）人: 深圳大學(xué)
• 主分類號: G01N27/22
• 分類號: G01N27/22;G01N33/38;B28B1/00;B33Y30/00;B33Y50/00
• 代理公司: 北京高沃律師事務(wù)所 11569
• 代理人: 蘇士瑩

本發(fā)明公開了一種實時監(jiān)測3D打印膠凝復(fù)合材料硬化過程的裝置，包括檢測模塊和PLC數(shù)據(jù)處理模塊，檢測模塊包括平行板電容器、電容器固定模塊和信號收集模塊，信號收集模塊與PCL數(shù)據(jù)處理模塊電聯(lián)接，當(dāng)膠凝復(fù)合材料位于平行板電容器間時，平行板電容器會因兩平行板間的變介電常數(shù)發(fā)生變化而改變電容的大小，信號收集模塊會將收集到的電容信號導(dǎo)線傳到PCL數(shù)據(jù)處理模塊；本發(fā)明將3D打印膠凝材料的瞬時含水率和瞬時抗壓強(qiáng)度相關(guān)聯(lián)，通過裝置對3D打印建筑材料的瞬時含水率進(jìn)行測定進(jìn)而得到建筑材料的瞬時抗壓強(qiáng)度。此裝置能夠?qū)崟r監(jiān)測反饋3D打印膠凝復(fù)合材料的硬化過程，方便施工人員對現(xiàn)場打印進(jìn)程進(jìn)行調(diào)控，提高施工效率、施工質(zhì)量和施工安全性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及3D打印技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種實時監(jiān)測3D打印膠凝復(fù)合材料硬化過程的裝置。

背景技術(shù)

3D打印技術(shù)具有其獨有的優(yōu)勢，已在許多領(lǐng)域得到應(yīng)用和發(fā)展。3D打印技術(shù)在建筑建造業(yè)的探索與應(yīng)用產(chǎn)生了3D打印建筑技術(shù)，又稱3D混凝土打印和數(shù)字建造等。3D打印在建筑行業(yè)上的應(yīng)用展現(xiàn)出了它在人工費(fèi)用、施工工期、資源利用、施工質(zhì)量等方面的優(yōu)越性，同時也使得未來建造行業(yè)的快速化生產(chǎn)，標(biāo)準(zhǔn)式質(zhì)量成為可能。

3D打印層層堆疊的實現(xiàn)方式，要求先打印的部分必須具有足夠的強(qiáng)度承載后續(xù)打印的上層部分；在打印過程中先打印的膠凝材料須具有一定的支撐能力，不能夠出現(xiàn)坍縮等，根據(jù)膠凝復(fù)合材料從漿體到硬化體逐漸具有強(qiáng)度的時變過程特點，這要求打印層疊速度不能過快，以免產(chǎn)生過大壓應(yīng)力使下層已打印的結(jié)構(gòu)出現(xiàn)破壞；另一方面，基于人們對建筑建造速度加快的期待和傳統(tǒng)建筑材料可打印性的要求，打印建造速度越快越好；這就產(chǎn)生了質(zhì)量與速度之間的矛盾。因此，需要針對膠凝材料硬化產(chǎn)生強(qiáng)度時變過程進(jìn)行實時監(jiān)測，并以此來指導(dǎo)調(diào)整打印速度，來平衡已打印膠凝材料強(qiáng)度發(fā)展所需時間與打印速度之間的矛盾。現(xiàn)場人員需要實時對打印材料的力學(xué)性能即主要為抗壓強(qiáng)度進(jìn)行監(jiān)測，以便安排后續(xù)的上層打印任務(wù)。在以往的3D打印建筑的施工過程中，現(xiàn)場人員往往根據(jù)經(jīng)驗進(jìn)行判斷打印速度，這是不夠嚴(yán)謹(jǐn)?shù)摹?/p>

目前已有的混凝土強(qiáng)度檢測方法和裝置并不能完全適配3D打印的現(xiàn)場施工環(huán)境。如傳統(tǒng)的MTS壓力試驗機(jī)，不但會對混凝土材料產(chǎn)生不可修復(fù)的破壞，而且一般只能在實驗室中完成，不利于施工；如CN201821820537.2中所提到的混凝土無損檢測裝置，雖然能夠在不破壞混凝土的前提下得到混凝土的瞬時強(qiáng)度數(shù)據(jù)，但裝置本身無法在3D打印現(xiàn)場與3D打印裝置進(jìn)行組合，不利于強(qiáng)度監(jiān)測；如CN201810479024.8中的3D打印混凝土的濕坯成型裝置及其強(qiáng)度檢測方法雖然方便了對3D打印混凝土的強(qiáng)度檢測，但并不適用于施工現(xiàn)場打印工作的場景，同樣無法實時的對3D打印結(jié)構(gòu)進(jìn)行強(qiáng)度檢測。綜上，目前的3D打印過程中需要一個能夠在和施工現(xiàn)場機(jī)械配合的前提下對打印出來的建筑結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度進(jìn)行實時監(jiān)測的裝置。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種實時監(jiān)測3D打印膠凝復(fù)合材料硬化過程的裝置，以解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，將3D打印膠凝材料的瞬時含水率和瞬時抗壓強(qiáng)度相關(guān)聯(lián)，通過裝置對3D打印建筑材料的瞬時含水率進(jìn)行測定進(jìn)而得到建筑材料的瞬時抗壓強(qiáng)度。此裝置能夠?qū)崟r監(jiān)測反饋3D打印膠凝復(fù)合材料的硬化過程，方便施工人員對現(xiàn)場打印進(jìn)程進(jìn)行調(diào)控，提高施工效率、施工質(zhì)量和施工安全性。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下方案：