[发明专利]一种适用于小型混凝土构件的3D打印装置及方法、应用

权利要求书

1.一种利用3D打印装置打印混凝土构件的方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)根据需要打印的构件的形貌尺寸进行三维建模，然后进行切片处理；

(2)配制固体物料和液体物料，分别装入第一储料箱、第二储料箱中；

(3)试运行3D打印装置，调整第一喷头、第二喷头上喷头流量直至喷出的固体物料和液体物料满足要求；

(4)进行打印，在进行每一层的打印时先用装有液体物料的喷头喷射到载物板上形成一层液体膜，装有固体物料的喷头紧随其后喷射到上述液体膜上，两喷嘴持续动作，完成第一层后进行下一层打印，直至构件打印完成；

所述3D打印装置包括两个喷头，两者共同固定于同一滑块上，且各自倾斜一定角度，使喷射落在同一点上，所述喷头能够在x轴、y轴、z轴三个方向上移动；所述两个喷头各自对应一个储物箱；

所述3D打印装置包括：

外部框架，由杆体构成立方体结构；

移动系统，包括：纵轴和横轴，所述纵轴为两根丝杆，分为左边纵轴和右边纵轴，其分别竖向设置在所述立方体结构的外部框架上，且能够沿着该立方体结构的y轴方向移动；所述横轴通过滑台与纵轴之间实现螺接；所述滑台上设置有与纵轴配合的螺孔；

打印系统，包括：滑块、第一喷头、第二喷头、第一储料箱和第二储料箱；所述滑块上设置有通孔，滑块通过该通孔活动套接在横轴上；所述第一喷头、第二喷头均固定在所述滑块上，且两个喷头均倾斜设置，使喷射的物料能够落在同一点上；所述第一储料箱、第二储料箱分别与第一喷头、第二喷头连通；

控制系统，用于控制移动系统在x轴、y轴、z轴三个方向上的运动。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述外部框架由十二根金属杆构成一个立方体结构，其中，立方体结构顶面的左、右两根金属杆分别作为左上轨道、右上轨道；底面的左、右两根金属杆分别作为左下轨道、右下轨道，且四条轨道上沿其长度方向设置凹槽。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述左边纵轴的两端分别卡合在所述左上轨道和左下轨道的凹槽中；右边纵轴的两端分别卡合在所述右上轨道和右下轨道的凹槽中。

4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述左上轨道、右上轨道、左下轨道、右下轨道、横轴、纵轴上均配有步进电机；所述左上轨道、右上轨道、左下轨道、右下轨道上设置有控制打印系统沿着横轴的x方向做往复直线运行的步进电机；所述纵轴上设置有控制纵轴沿着上述轨道在y方向上运行的步进电机；所述纵轴上设置有使横轴沿纵轴上、下运动的步进电机。

5.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述纵轴的两端设置有滚轮，该滚轮代替纵轴的端部卡合在所述左上轨道、右上轨道、左下轨道、右下轨道的凹槽中。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述外部框架的底部设置有载物板。

7.如权利要求1-6任一项所述的方法，其特征在于，所述控制系统包括：嵌入式微控制器、电机驱动器、主板、限位开关和软件系统；其中，所述电机驱动器与限位开关连接，限位开关再连接嵌入式微控制器与主板集成体，软件系统与主板集成体连接；所述软件系统用于建立模型、进行模型切片、生成打印程序。

8.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述步进电机通过数据线连接到控制系统的主板上。

9.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述步进电机通过数据线连接到PLC板上。

10.如权利要求1-6任一项所述的方法，其特征在于，所述横轴具有光滑外表面。

11.如权利要求1-6任一项所述的方法，其特征在于，所述第一喷头和第二喷头均可调地设置在滑块上。

12.如权利要求1-6任一项所述的方法，其特征在于，喷头上用于喷射材料的喷嘴直径不超过2mm。