[发明专利]一种区块分布式单轴3D打印装置及其打印方法

说明书

技术领域

本发明涉及建筑施工技术领域，特别涉及一种区块分布式单轴3D打印装 置及其打印方法。

背景技术

3D打印建筑具有自动化程度高、一次成型、建筑耗材和工艺损耗少的优 势。建筑结构通常体量巨大，然而，现有的3D打印装置本身体积较小，仅限 于住宅建筑、小型场馆等小体量建筑的施工，而无法较好地适用于体量巨大的 建筑物施工中，而且其打印头横梁上只设置一个打印头(即单打印头)，打印 效率极低。其，因此，如何提供一种适用于大体量建筑物施工的性能可靠、打 印效率高且打印精度高的区块分布式单轴3D打印装置及其打印方法，是本领 域技术人员亟需解决的技术问题。

发明内容

针对现有3D打印装置的单打印头工作效率低下，打印精度不高，不能满 足大体量建筑物的施工需要的问题，本发明的目的是提供一种区块分布式单轴 3D打印装置及其打印方法，打印装置通过在轨道框架内增加平行间隔设置的 轨道横梁和连系梁，轨道横梁和连系梁相交固接形成网格结构，网格结构包括 若干面积相等的网格单元，每个网格单元内设置打印头横梁，打印头横梁上密 布打印头，从而不仅缩短了单个打印头横梁的长度，减小了打印头横梁的挠度， 防止打印头横梁产生竖向位移，而且打印头与打印头横梁同步移动，从而提高 了打印精度。而且通过在打印头横梁上密布打印头，将打印头在水平打印面上 的双向运动变为单向运动，有效提高了整个3D打印装置的可靠性，而且，密 布设置于打印头横梁上的打印头在水平打印面上每移动一次即可完成一层建 筑横截面层的打印，显著提高了打印效率。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种区块分布式单轴3D打印装置，包括：爬升装置和打印装置，所述爬 升装置包括固定于已打印建筑体的外立面的爬升导轨以及能够沿着所述爬升 导轨相对于所述已打印建筑体竖向移动的爬升构件，所述爬升装置能够带动所 述打印装置相对于所述已打印建筑体爬升或下降；所述打印装置包括与所述爬 升构件顶端刚性连接的轨道框架以及打印头横梁，所述轨道框架包括若干平行 间隔设置的轨道横梁和连系梁，所述轨道横梁和连系梁相交固接组成网格结 构，所述网格结构的网格单元中相邻的两个轨道横梁之间设置一根所述打印头 横梁，所述打印头横梁两端能够沿着所述轨道横梁滑动，每根所述打印头横梁 上密布打印头。

进一步地，所述打印头横梁的两端设有滑块，所述轨道横梁上设有与所 述滑块滑动配合且横截面呈C形的滑道，使得所述打印头横梁的两端能够沿 所述轨道横梁的滑道滑动。

进一步地，还包括打印头杆，所述打印头通过所述打印头杆与所述打印 头横梁固定连接，所述打印头杆能够伸缩。

进一步地，所述轨道框架的底部还固接有若干竖杆，所述轨道框架通过 所述竖杆与所述爬升构件的顶端刚性连接。

进一步地，所述爬升导轨通过若干附墙连杆固定于所述已打印建筑体的 外立面。

本发明还提供了一种3D打印方法，步骤如下：

一、安装所述区块分布式单轴3D打印装置，使所述轨道框架稳定附着于 所述已打印建筑体的外立面，所述打印装置的打印头位于所述已打印建筑体上 方适当高度；

二、使所述打印头横梁沿着所述轨道横梁移动，同时使得所述打印头喷 出建筑物料，所述打印头横梁每移动一次，即完成建筑体当前横截面层的打印 施工；

三、所述当前横截面层打印结束后，加长所述爬升导轨至预定高度，使 所述轨道框架脱离所述已打印建筑体的外立面，并通过所述爬升构件的爬升带 动所述轨道框架向上移动一设定距离并稳定附着于所述已打印建筑体的外立 面，从而将所述打印装置顶升至建筑体上一层待打印横截面层所在的高度；

四、反复上述步骤二和步骤三，自下向上逐层打印各横截面层直至完成 建筑体整体的打印施工。

进一步地，所述步骤四后还包括步骤五，拆除所述区块分布式单轴3D打 印装置，待所述建筑体打印完成后，断开所述爬升构件与所述轨道框架之间的 连接，使得所述打印装置脱离所述已打印建筑体，整体拆除区块分布式单轴 3D打印装置或分别拆除所述打印装置和所述爬升装置。

本发明有益的技术效果在于：