[发明专利]一种自升式建筑用3D打印装置及方法

说明书

技术领域

本发明属于建筑施工领域，特别涉及一种建筑用3D打印装置及方法。

背景技术

3D打印技术出现在20世纪90年代中期，实际上是利用光固化和纸层叠等方式实现快速成型的技术。它与普通打印机工作原理基本相同，打印机内装有粉末状金属或塑料等可粘合材料，与电脑连接后，通过一层又一层的多层打印方式，最终把计算机上的蓝图变成实物。

随着3D打印技术的发展并逐渐成熟，3D打印技术给制造业带来技术革新。在劳动力密集型的建筑行业，如能引入3D打印技术进行工程施工生产，在施工效率，生产成本，工程工期，机械化自动化水平提高等方面均能有很大程度的提高。

现有的建筑用3D打印装置及方法具有如下缺点：

1.3D打印装置的体积重量巨大，对可打印建筑的层高有极大的限制，只能打印高度在一定范围内的建筑；

2.随着建筑层数的增高，3D打印装置本身的升高幅度受限，打印精度无法保证。

发明内容

本发明的目的在于提供一种自升式建筑用3D打印装置及方法，通过3D打印装置与建筑本身的结合，随着所打印的建筑体的升高，3D打印装置也随之升高，一方面可以解决打印装置对建筑高度的适应性，可以打印各种高度的建筑体，另一方面3D打印装置与建筑本身的相对静止保证了3D打印的精确定位打印问题。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

一种自升式建筑用3D打印装置，包括：若干竖向支撑、轨道横梁机构、打印机构以及附着爬升机构，所述竖向支撑分布于所述轨道横梁机构的四周，所述打印机构设置于所述轨道横梁机构上，所述竖向支撑的上端与所述轨道横梁机构刚性连接，所述竖向支撑的下端通过对应的所述附着爬升机构设置于已打印的建筑的外立面上，所述附着爬升机构能够使得所述竖向支撑牢固附着在已打印的建筑上且能够推动所述竖向支撑向上移动。

优选的，所述附着爬升机构包括导轨、支撑滑块、第一驱动电机、第一传动机构以及第一滚轮对,所述导轨固定设置于所述已打印的建筑上，所述支撑滑块与所述竖向支撑的下端刚性连接，所述支撑滑块嵌设于所述导轨的C型空腔内，所述第一驱动电机、第一传动机构以及第一滚轮对分别设置于所述支撑滑块上，所述第一滚轮对与所述导轨的C型空腔的内壁相接触，所述第一驱动电机经所述第一传动机构带动所述第一滚轮对转动，使得所述支撑滑块沿着导轨向上移动。

优选的，所述附着爬升机构还包括锁紧件，所述锁紧件能够将支撑滑块固定于所述导轨上。

优选的，所述导轨包括至少三根导轨段，反复将位于最下方导轨段接长至位于最上方的导轨段，以使得导轨以及整个打印装置沿建筑的升高而升高。

优选的，所述附着爬升机构包括支撑座、竖向轨道以及传动与防坠装置，所述支撑座沿竖直方向间隔设置于所述已打印的建筑上，所述支撑座上设有凹槽或者支撑销，所述竖向轨道与所述竖向支撑的下部上分别设有若干沿着竖向间隔分布的挂钩，所述挂钩能够挂靠在所述支撑座的凹槽或者支撑销上，所述竖向支撑的下部与所述竖向轨道之间设置传动与防坠装置并通过所述传动与防坠装置进行交替爬升。

优选的，所述传动与防坠装置采用液压传动方式或者链传动方式或者齿轮齿条传动方式来实现竖向轨道与竖向支撑之间的交替爬升。

优选的，所述轨道横梁机构包括水平设置的圆形轨道梁与打印头横梁，所述打印头横梁的中心与所述圆形轨道梁的圆心重合，所述打印头横梁的两端分别与所述圆形轨道梁滑动连接，所述打印头横梁能够绕所述圆形轨道梁的圆心在所述圆形轨道梁所在平面内转动。

优选的，所述打印头横梁与所述圆形轨道梁通过横梁滑块连接，所述圆形轨道梁为C型空腔梁，所述横梁滑块为与所述圆形轨道梁的C型空腔相匹配的弧形滑块，所述打印头横梁的两端分别与嵌设于所述圆形轨道梁的C型空腔内的对应的横梁滑块刚性连接。

优选的，在上述的自升式建筑用3D打印装置中，还包括横梁驱动机构，所述横梁驱动机构设置于所述横梁滑块上，所述横梁驱动机构包括第二驱动电机、第二传动机构以及第二滚轮对,所述横梁滑块嵌设于所述圆形轨道梁的C型空腔内，所述第二滚轮对与所述圆形轨道梁的C型空腔的内壁相接触，所述第二驱动电机经所述第二传动机构带动所述第二滚轮对转动，使得所述横梁滑块沿着所述圆形轨道梁移动。