[發明專利]一種混凝土建筑制造用新型現場整體3D打印裝置

在審

• 申請號: 202110058608.X
• 申請日: 2021-01-16
• 公開（公告）號: CN112873477A
• 公開（公告）日: 2021-06-01
• 發明（設計）人: 譚賀洵;賀春揚;申國輝
• 申請（專利權）人: 佛山鑫宏騰科技發展有限公司
• 主分類號: B28B1/00
• 分類號: B28B1/00;B28B17/00
• 代理公司: 北京盛凡智榮知識產權代理有限公司 11616
• 代理人: 徐佳慧

本發明涉及建筑工程技術領域，且公開了一種混凝土建筑制造用新型現場整體3D打印裝置，包括擠出機和復雜的成型系統，所述擠出機和成型系統的下側固定安裝有噴嘴，擠出機和成型系統與噴嘴緊密連接，噴嘴的前側下部設置有成型板，成型板在擠出機和成型系統前側下部被固定，噴嘴的前部設置安裝有窗板和用于打印壁橫截面的致動器，窗板與致動器固定在擠出機和成型系統最前側下部，位于成型板前側上部。通過擠出機控制混凝土流量并輸送至噴嘴，復雜的成型系統自動使具有固定橫截面的簡單出口噴嘴適應所需層幾何形狀后將混凝土擠出，成型板在裝置移動過程中對混凝土進行穩定成型，致動器控制窗板的移動從而打印出各種形狀的混凝土建筑產品，這一結構解決了現有的混凝土建筑制造生產率低下、影響產品性能與質量的問題。

技術領域

本發明涉及建筑工程技術領域，具體為一種混凝土建筑制造用新型現場整體3D打印裝置。

背景技術

在過去的幾十年中，數字化和自動化已使許多生產行業的生產率迅速提高。在同一時期，在建筑行業的生產率停滯，甚至在一些國家和行業中呈下降趨勢，特別是在世界范圍內對新建筑的需求不斷增長的背景下，現場操作工作的熟練工人短缺日益嚴重。生產率的停滯和熟練工人的減少是整體發展的主要限制因素，不僅在所謂的發達工業國家中，而且在大多數新興經濟體中。盡管建筑工人的工作狀況一直在逐漸失去吸引力，但提高建筑中的自動化程度和數字化程度是應對建筑行業當前和未來挑戰的唯一可行選擇。混凝土在很大程度上占據著建筑制造的主導地位，而添加劑混凝土建筑具有很高的潛力，混凝土建筑的數字化和自動化應該成為重中之重，也是解決方案中的關鍵部分。盡管數字設計和規劃工具(CAD，BIM等)已經相對完善，并且已經商業化，但是在實際的施工實踐中仍然缺少數字化和自動化制造的手段，涉及到機械工程、混凝土技術、數據管理和施工管理等的跨學科合作，具有一定的潛力與挑戰性。

傳統混凝土擠出技術是使用重型機械和非常堅硬的混凝土，導致擠出元件的橫截面幾乎完美地復制了擠出機吹口的形狀，很少用于通過混凝土沉積進行制造。3D打印的方式是基于通過擠出的選擇性材料沉積作為現有的方法，受建筑實踐的要求和邊界條件驅動，符合通用的建筑規范、有效的設計規范、現有的混凝土類別和典型的經濟限制。在混凝土3D打印時，具有簡單噴嘴幾何形狀的輕型打印頭用于沉積相對較軟的材料，該材料在沉積時呈現出與噴嘴不同的形狀。細絲的沉積方式和成形過程以及3D打印機的運動學特征是各個機器的關鍵特征，混凝土3D打印可以使節省時間、勞動力和資源的先進構建過程成為可能，為了實現這一可能我們提出了一種混凝土建筑制造用新型現場整體3D打印裝置。

發明內容

(一)解決的技術問題

針對現有技術的不足，本發明提供了一種混凝土建筑制造用新型現場整體3D打印裝置，具備高產量混凝土、實現經濟的制造速度、高度自動化、可變的壁橫截面和光滑的壁表面的優點，解決了現有的混凝土建筑制造生產率低下、影響產品性能與質量的問題。

(二)技術方案

為實現上述具備高產量混凝土、實現經濟的制造速度、高度自動化、可變的壁橫截面和光滑的壁表面的目的，本發明提供如下技術方案：一種混凝土建筑制造用新型現場整體3D打印裝置，包括擠出機和復雜的成型系統，所述擠出機和成型系統的下側固定安裝有噴嘴，擠出機和成型系統與噴嘴緊密連接，噴嘴的前側下部設置有成型板，成型板在擠出機和成型系統前側下部被固定，噴嘴的前部設置安裝有窗板和用于打印壁橫截面的致動器，窗板與致動器固定在擠出機和成型系統最前側下部，位于成型板前側上部。

優選的，所述擠出機和成型系統為一個整體，擠出機與復雜的成型系統分別為整體的上下部分，從而保證混凝土由擠出機輸送后立刻受成型系統控制，得以成型。

優選的，所述噴嘴與擠出機和成型系統無縫緊密連接，從而保證噴嘴與混凝土同時受成型系統控制，為后序成型提供必要條件。

優選的，所述噴嘴形狀可變，與擠出機和成型系統相關，從而保證在混凝土出口處的成型系統能夠自動使噴嘴橫截面適應所需的層幾何形狀。