[發明專利]混凝土3D打印機噴頭

在審

• 申請號: 202110252483.4
• 申請日: 2021-03-09
• 公開（公告）號: CN112895060A
• 公開（公告）日: 2021-06-04
• 發明（設計）人: 湯寄予;高丹盈;馬偉;楊林;房棟;龐育陽;程站起;谷志強
• 申請（專利權）人: 鄭州大學
• 主分類號: B28B1/00
• 分類號: B28B1/00;B28B17/00;B28B1/29;B28B11/24;B28C5/16;B33Y30/00;B33Y40/00
• 代理公司: 鄭州大通專利商標代理有限公司 41111
• 代理人: 余炎鋒

本發明屬于混凝土3D打印技術領域。一種混凝土3D打印機噴頭，包括噴頭料筒、噴嘴、噴頭攪拌單元、漿條厚度調節單元和漿條寬度調節單元，在所述噴頭料筒上部設置有噴頭進料管和機械臂；噴嘴設置在噴頭料筒的底部，所述噴嘴的出料腔呈矩形；噴頭攪拌單元設置在噴頭料筒內，噴頭攪拌單元用于噴頭料筒內物料的持續攪拌；漿條厚度調節單元設置在噴嘴內，漿條厚度調節單元用于調節噴嘴噴出的漿條的厚度；漿條寬度調節單元設置在所述噴嘴下部，漿條寬度調節單元用于調節所述噴嘴噴出的漿條的寬度。本申請設計合理、結構簡單、環保高效、測試精準，能夠實現對漿條的寬度和厚度的調整，并進行抹平和養護，從而提高漿條的質量。

技術領域

本發明屬于混凝土3D打印技術領域，特別是涉及一種混凝土3D打印機噴頭。

背景技術

現有混凝土3D打印機噴頭的噴嘴多為圓筒形結構，擠出的料漿呈圓條狀，而分層疊加的施工工藝使上下兩層料漿不易充分接觸，特別是為了使底層料漿具有足夠承載后續層重量的能力需要料漿的流動性較小而粘聚性較大，且具有快硬早強的性能，導致層間接觸面較小，上下層水化程度的差異又使層間結合不良，造成硬化混凝土原始缺陷的存在，混凝土自身強度難以完全發揮，所打印出的結構件強度普遍較低，這也是制約3D打印混凝土技術難以規模化應用的原因之一。而且，圓條狀料漿上下層疊加后形成的界面溝槽十分明顯，在削弱強度的同時，也不美觀。有些即使采用了方形噴嘴，但打印層的厚度不易改變，而打印層層厚、層寬、噴頭行進速率和噴嘴出料速率等工藝參數均應隨混凝土的流變性、凝結硬化速率和觸變性等進行相應的調整。另一方面，3D打印對混凝土快硬早強要求及分層疊加的工藝特點使混凝土在施工期很難得到及時充分的養護，進一步加劇了原始缺陷的形成，即使進行及時養護，如果施工方式不合理，同樣不會取得滿意的效果，甚至適得其反，如打印的同時即噴灑養護劑可能進一步增大界面層的缺陷。因此，有必要開發出一種結構合理、具有立面修整和養護劑噴涂功能、滿足智能化操控需要的混凝土3D打印機噴頭。

發明內容

本發明目的是針對上述存在的問題和不足，提供一種混凝土3D打印機噴頭，本申請設計合理、結構簡單、環保高效、測試精準，能夠實現對漿條的寬度和厚度的調整，并進行抹平和養護，從而提高漿條的質量。

為實現上述目的，所采取的技術方案是：

一種混凝土3D打印機噴頭，包括：

噴頭料筒，在所述噴頭料筒上部設置有噴頭進料管和機械臂；

噴嘴，其設置在所述噴頭料筒的底部，所述噴嘴的出料腔呈矩形；

噴頭攪拌單元，其設置在所述噴頭料筒內，所述噴頭攪拌單元用于所述噴頭料筒內物料的持續攪拌；

漿條厚度調節單元，其設置在所述噴嘴內，所述漿條厚度調節單元用于調節所述噴嘴噴出的漿條的厚度；以及

漿條寬度調節單元，其設置在所述噴嘴下部，所述漿條寬度調節單元用于調節所述噴嘴噴出的漿條的寬度。

根據本發明混凝土3D打印機噴頭，優選地，所述漿條厚度調節單元包括：

閥板，所述閥板的上部鉸接設置在噴嘴的出料腔的一側壁上；以及

閥板驅動部，其驅動所述閥板轉動動作，所述閥板的兩側壁與所述出料腔的側壁滑動貼合。

根據本發明混凝土3D打印機噴頭，優選地，所述漿條寬度調節單元包括：

寬度調節基板，其設置在所述噴嘴外側壁上；

抹平板，兩所述抹平板左右相對設置在所述噴嘴下部；以及

寬度驅動部，其設置在所述寬度調節基板與所述抹平板之間，所述寬度驅動部調節兩所述抹平板之間的間距。

根據本發明混凝土3D打印機噴頭，優選地，所述寬度驅動部包括：

調節螺桿，其設置在所述寬度調節基板上；

絲母，所述抹平板通過絲母設置在所述調節螺桿上，且所述抹平板上端與所述寬度調節基板之間貼合滑動設置或通過橫移滑軌匹配滑動連接；以及

滑移驅動電機，其驅動所述調節螺桿轉動。