一种3D打印施工装置及施工方法与流程

本发明涉及3d打印，具体涉及一种3d打印施工装置及施工方法。

背景技术：

1、3d打印技术处于快速发展阶段，各种3d打印设备层出不穷，3d打印以其快速高效以及能将一些复杂结构轻松制造的特性迅速在生产制造的各行各业迅速推广和使用。3d打印具有成型方便的优点，三维结构精度有保证，在建筑行业也开始使用3d打印技术进行模型浇筑和整体制造。

2、现有的3d打印设备中，打印中流出的混凝土的性态、流速相同，导致无法打印出不同混凝土性态组合成的复杂结构和建筑，影响应用的范围和效果。

技术实现思路

1、因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的3d打印设备中流出的混凝土性态、流速相同，无法打印出不同混凝土性态组合成的复杂结构和建筑，从而提供一种3d打印施工装置及施工方法。

2、为了解决上述问题，本发明提供了一种3d打印施工装置，包括：

3、操作结构，包括控制室，所述控制室内设有控制器；

4、打印臂结构，设于所述控制室的一侧，所述打印臂结构包括打印臂和输料管，所述输料管内适于流通混凝土或浆料；

5、打印臂头结构，设于所述打印臂结构远离所述控制室的一端，所述打印臂头结构包括臂头和第一转动动力件，所述第一转动动力件与控制器通讯连接，所述臂头的相对两端设有注浆喷头和混凝土打印喷头，所述注浆喷头和混凝土打印喷头的直径不同，所述第一转动动力件驱动所述臂头转动，以带动所述注浆喷头或混凝土打印喷头与所述输料管管路连接。

6、可选地，所述臂头上设有接近开关，所述接近开关与控制器通讯连接，所述接近开关以确定臂头的转动位置。

7、可选地，第一转动动力件固定设有转动端，所述臂头设有受力端，所述转动端和受力端间设有传动皮带，所述转动端转动带动臂头进行转动。

8、可选地，所述打印臂包括至少两个转动关节，所述转动关节间设有第二转动动力件，所述第二转动动力件与控制器通讯连接。

9、可选地，还包括拖车，所述拖车设于所述控制室背离所述打印臂的一端，所述拖车设有拖车厢，所述拖车厢内设有输送泵、混凝土罐、砂浆罐、程控阀、外加剂罐、水罐、液控阀和送液泵，所述输送泵与输料管管路连接，所述输送泵、程控阀、液控阀、送液泵分别与控制器信号连接，所述混凝土罐通过混凝土管与程控阀管路连接、砂浆罐通过注浆管与程控阀管路连接，程控阀与输送泵管路连接，输送泵的输出端与输料管连接，所述外加剂罐、水罐分别通过管路与液控阀连接，所述液控阀与送液泵管路连接，所述送液泵通过输液管与喷头连接。

10、可选地，所述控制室的下方设有行走结构，所述控制室与行走结构转动连接。

11、可选地，还包括靠近臂头设置的与输料管连接的搅拌管，所述搅拌管内置有驱动结构、搅拌桨和搅拌轴，所述搅拌轴的两端通过支撑架支撑与搅拌管连接，所述驱动结构驱动搅拌轴进行搅拌，所述搅拌管背离臂头的一端连接有输液管，所述输液管内适于流通水或添加剂，所述搅拌管通过固定墩固定于打印臂结构上，所述臂头的臂头空腔内设有供料管，所述供料管与搅拌管间设有输料管，所述供料管的软接头与臂头供料通道活动连接，以使使混凝土或砂浆经臂头供料通道进入喷头进行混凝土打印或注浆，所述供料管与转臂前段固定连接，所述供料管套接有臂头轴承，所述受力端与供料管对应设置，每一注浆喷头或混凝土打印喷头均设有喷头开闭件。

12、可选地，还包括吊装结构，所述吊装结构包括吊钩、钢丝绳和卷扬，所述吊钩设于所述打印臂的靠近所述臂头的转动关节的下方，所述卷扬设于所述打印臂的靠近所述控制室的转动关节的下方，所述吊钩与卷扬间连接有钢丝绳，所述卷扬与控制器通讯连接。

13、可选地，还包括摄像结构，所述摄像结构包括摄像头，所述摄像头设于所述打印臂的靠近所述臂头的转动关节的下方，所述摄像头与控制器通讯连接。

14、一种3d打印施工装置的施工方法，当需要打印快速成型结构和构件时，第一转动动力件带动臂头转动，混凝土打印喷头与输料管管路连接，所述输料管内流过混凝土，使混凝土打印喷头喷出混凝土，以完成成型结构和构件的打印；当需要灌注和填充浆液时，第一转动动力件带动臂头转动，注浆喷头与输料管管路连接，所述输料管内流过浆液，使注浆喷头喷出浆液，以完成浆液灌注和填充场合的打印。

15、一种3d打印施工装置的施工方法，包括以下步骤：

16、1)混凝土外圈层打印，操作打印臂结构的回转平台进行旋转，切换到混凝土打印喷头，使混凝土打印喷头回转朝下，根据打印宽度和厚度开启一个或多个喷头开闭件；

17、将混凝土罐内的混凝土注入到输送泵内，通过输料管进行输送，管道从回转平台的管道和线路出口穿出，沿打印臂输送至混凝土打印喷头处，进行防撞墩的外圈打印，控制器内置程序选择需打印混凝土的类型和配合比，内置程序控制搅拌管内的搅拌桨的转动速度，同时通过控水阀控制喷头喷射的液体类型和喷量，所述喷头喷射出水或添加剂，再由搅拌桨进行搅拌和混合，以拌制成待打印的混凝土，同时，喷头设于搅拌管远离臂头的一端，以便加液后搅拌桨对待打印的混凝土进行充分搅拌，驱动结构的驱动件驱动搅拌桨进行转动，驱动件设有行星齿，搅拌轴设有与行星齿啮合的盘齿，所述搅拌轴沿轴线设置的两端分别设有一个支撑架，所述支撑架为弧形结构，所述支撑架与搅拌轴间设有支撑轴承，当打印路径需要变向调整时，由控制器控制旋转动力件调整打印喷头方向，以调整打印路径；

18、(2)放入石块钢丝网袋，回转平台带动打印臂进行转动，吊钩吊起石块钢丝网袋，放入防撞墩内部，填充一层后进行注浆；

19、(3)石块钢丝网袋加压注浆，控制器控制第一转动动力件切换至注浆喷头进行注浆，供料管与注浆喷头对接以进行注浆，所述注浆喷头由挠性金属管制成，待石块填充一层后将注浆喷头伸入石块形成的缝隙间，摄像头观测注浆效果，以停止注浆或调整注浆位置，待完成一层的注浆工作后，进行第二层石块的吊装，以通过多层吊装、分层注浆方式完成打印。

20、本发明技术方案，具有如下优点：

21、1.本发明提供的3d打印施工装置，包括：操作结构，包括控制室，控制室内设有控制器；打印臂结构，设于控制室的一侧，打印臂结构包括打印臂和输料管，输料管内适于流通混凝土或浆料；打印臂头结构，设于打印臂结构远离控制室的一端，打印臂头结构包括臂头和第一转动动力件，第一转动动力件与控制器通讯连接，臂头的相对两端设有注浆喷头和混凝土打印喷头，注浆喷头和混凝土打印喷头的直径不同，第一转动动力件驱动臂头转动，以带动注浆喷头或混凝土打印喷头与输料管管路连接。当需要打印快速成型结构和构件时，第一转动动力件带动臂头转动，混凝土打印喷头与输料管管路连接，所述输料管内流过混凝土，使混凝土打印喷头喷出混凝土，以完成成型结构和构件的打印；当需要灌注和填充浆液时，第一转动动力件带动臂头转动，注浆喷头与输料管管路连接，所述输料管内流过浆液，使注浆喷头喷出浆液，以完成浆液灌注和填充场合的打印，从而解决3d打印设备中不能流出不同性态和流速混凝土的问题，可以打印出不同混凝土性态组合成的复杂结构和建筑，以适应不同的打印场合，便于快速打印出不同尺寸的建筑模型。

22、2.本发明提供的3d打印施工装置，臂头上设有接近开关，所述接近开关与控制器通讯连接，所述接近开关以确定臂头的转动位置，通过接近开关控制臂头的转动，实现臂头的定位。

23、3.本发明提供的3d打印施工装置，第一转动动力件固定设有转动端，臂头设有受力端，转动端和受力端间设有转动皮带，转动端转动带动臂头进行转动，通过转动端带动转动皮带，由转动皮带带动受力端进行转动，实现臂头的转动以带动混凝土打印喷头或注浆喷头与输料管管路连接。

24、4.本发明提供的3d打印施工装置，打印臂包括至少两个转动关节，转动关节间设有第二转动动力件，第二转动动力件与控制器通讯连接，通过控制器控制第二转动动力件带动相邻的转动关节进行相对转动。

25、5.本发明提供的3d打印施工装置，还包括拖车，拖车设于控制室背离打印臂的一端，拖车设有拖车厢，拖车厢内设有输送泵、混凝土罐、砂浆罐、程控阀、外加剂罐、水罐、液控阀和送液泵，输送泵与输料管管路连接，输送泵、程控阀、液控阀、送液泵分别与控制器信号连接，混凝土罐通过混凝土管与程控阀管路连接、砂浆罐通过注浆管与程控阀管路连接，程控阀与输送泵管路连接，输送泵的输出端与输料管连接，外加剂罐、水罐分别通过管路与液控阀连接，程控阀与送液泵管路连接，送液泵通过输液管与喷头连接。

26、6.本发明提供的3d打印施工装置，控制室的下方设有行走结构，控制室与行走结构转动连接，行走结构进行前进或后退，再到达预定位置后转动控制室的角度。

27、7.本发明提供的3d打印施工装置，还包括靠近臂头设置的与输料管连接的搅拌管，搅拌管内置有驱动结构、搅拌桨和搅拌轴，搅拌轴的两端通过支撑架支撑与输料管连接，驱动结构驱动搅拌轴进行搅拌，搅拌管背离臂头的一端连接有输液管，所述输液管内适于流通水或添加剂，使输液管内的水或添加剂进入搅拌管内以形成不同性态。搅拌管通过固定墩固定于打印臂结构上，臂头的臂头空腔内设有供料管，供料管与搅拌管间设有输料管，供料管的软接头与臂头供料通道活动连接，以使使混凝土或砂浆经臂头供料通道进入喷头进行混凝土打印或注浆，供料管与转臂前段固定连接，供料管套接有臂头轴承，受力端与供料管对应设置，每一注浆喷头或混凝土打印喷头均设有喷头开闭件，通过喷头开闭件打开或关闭注浆喷头或混凝土打印喷头，以形成所需宽度或厚度的3d打印模型。

28、8.本发明提供的3d打印施工装置，还包括吊装结构，吊装结构包括吊钩、钢丝绳和卷扬，吊钩设于打印臂的靠近臂头的转动关节的下方，卷扬设于打印臂靠近控制室的转动关节的下方，吊钩与卷扬间连接有钢丝绳，卷扬与控制器通讯连接，通过卷扬结构可以吊起打印混凝土模型所需的耗材和其他所需的物品。

29、9.本发明提供的3d打印施工装置，还包括摄像结构，摄像结构包括摄像头，摄像头设于打印臂靠近臂头的转动关节的下方，摄像头与控制器通讯连接，以将拍摄到的图像实时传递给控制室。