本發(fā)明涉及智能建造，特別是涉及一種實(shí)現(xiàn)同步植釘?shù)幕炷?d打印裝置及使用方法。

背景技術(shù)：

1、建筑3d打印是一種以數(shù)字文件為基礎(chǔ)，以混凝土為油墨，通過逐層堆疊構(gòu)造建筑物的快速建造技術(shù)。雖然建筑3d打印技術(shù)具有較高的設(shè)計(jì)自由度，但混凝土材料的固有脆性、逐層堆疊技術(shù)導(dǎo)致的層間薄弱面及難以同步植入增強(qiáng)鋼筋，使現(xiàn)階段3d打印多用于建筑景觀構(gòu)件或非結(jié)構(gòu)構(gòu)件，極大限制了其在建筑結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用。高效的加筋增韌方法是實(shí)現(xiàn)混凝土3d打印結(jié)構(gòu)化應(yīng)用的關(guān)鍵。目前，常見的增強(qiáng)增韌方法有在構(gòu)件中人工插入鋼筋或鋼索、層間人工鋪設(shè)frp網(wǎng)格或鋼絲網(wǎng)等，但這些增強(qiáng)增韌方法需投入大量額外的人力、物力，甚至存在安全隱患，與3d打印智能化、高效化的理念相悖。因此，提供一種可實(shí)現(xiàn)同步植釘?shù)幕炷?d打印裝置，用以改善3d打印混凝土的層間界面性能，增強(qiáng)打印構(gòu)件的韌性，保證打印結(jié)構(gòu)的整體力學(xué)性能，同時(shí)減少人力物力的額外消耗并提高建造效率，是實(shí)現(xiàn)混凝土3d打印的結(jié)構(gòu)化應(yīng)用的關(guān)鍵。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是提供一種實(shí)現(xiàn)同步植釘?shù)幕炷?d打印裝置及使用方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)存在的問題。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下方案：本發(fā)明提供一種實(shí)現(xiàn)同步植釘?shù)幕炷?d打印裝置，包括：

3、打印機(jī)，所述打印機(jī)包括機(jī)身，所述機(jī)身底部安裝有噴口，所述噴口上開設(shè)有出料口，所述機(jī)身側(cè)面開設(shè)有進(jìn)料口，所述機(jī)身內(nèi)安裝有送料組件；

4、植釘系統(tǒng)，所述植釘系統(tǒng)包括植釘機(jī)，所述植釘機(jī)固定在所述機(jī)身側(cè)面，所述植釘機(jī)下方開設(shè)植釘口，植釘機(jī)側(cè)面固定連接有儲存箱，所述儲存箱一側(cè)與所述植釘口連通，所述儲存箱內(nèi)放置有鋼釘，所述儲存箱內(nèi)安裝有擠壓組件；

5、控制系統(tǒng)，所述送料組件、所述植釘機(jī)均與所述控制系統(tǒng)電性連接；

6、其中，所述植釘口的底部與所述噴口上的所述出料口位于同一平面。

7、根據(jù)本發(fā)明提供的實(shí)現(xiàn)同步植釘?shù)幕炷?d打印裝置，所述送料組件包括固定連接在所述機(jī)身上的伺服電機(jī)，所述機(jī)身內(nèi)轉(zhuǎn)動連接的螺桿，所述螺桿與所述機(jī)身同軸設(shè)置，所述伺服電機(jī)的輸出軸穿過所述機(jī)身并與所述螺桿軸接，所述螺桿的底端與所述出料口對應(yīng)設(shè)置。

8、根據(jù)本發(fā)明提供的實(shí)現(xiàn)同步植釘?shù)幕炷?d打印裝置，所述擠壓組件包括固定連接在所述儲存箱一端的擋板，所述擋板上垂直固定連接有滑桿，所述滑桿上滑動連接有滑塊，所述滑桿與所述擋板之間固定連接有壓縮彈簧，所述壓縮彈簧套設(shè)在所述滑桿上，滑塊與所述鋼釘?shù)纸印?/p>

9、根據(jù)本發(fā)明提供的實(shí)現(xiàn)同步植釘?shù)幕炷?d打印裝置，所述控制系統(tǒng)包括控制臺，所述控制臺上安裝有控制器和觸摸顯示屏，所述控制器與所述觸摸顯示屏電性連接。

10、根據(jù)本發(fā)明提供的實(shí)現(xiàn)同步植釘?shù)幕炷?d打印裝置，所述機(jī)身底部設(shè)置為漸縮型結(jié)構(gòu)。

11、根據(jù)本發(fā)明提供的實(shí)現(xiàn)同步植釘?shù)幕炷?d打印裝置，所述植釘機(jī)與所述機(jī)身之間通過鋼板固定連接，所述儲存箱與所述植釘機(jī)側(cè)面之間固定連接有斜支撐臂。

12、一種實(shí)現(xiàn)同步植釘?shù)幕炷?d打印裝置的使用方法，包括以下步驟：

13、s1，掃描預(yù)打印構(gòu)件三維模型切片圖，確定打印路徑，確定打印參數(shù)，并將參數(shù)納入打印路徑中，得到最終打印方案；

14、s2，確定植釘參數(shù)，植釘參數(shù)包括植釘深度、植釘類型以及植釘位置；

15、s3，將植釘參數(shù)與打印路徑進(jìn)行協(xié)同優(yōu)化，得到最終的打印植釘方案；

16、s4，預(yù)備耗材，將耗材分別放入打印機(jī)和植釘系統(tǒng)內(nèi)，控制系統(tǒng)控制打印機(jī)和植釘系統(tǒng)配合作業(yè)，進(jìn)行3d打印植釘。

17、根據(jù)本發(fā)明提供的實(shí)現(xiàn)同步植釘?shù)幕炷?d打印裝置的使用方法，s1中，打印參數(shù)包括噴口移動速度、噴口出料速度以及噴口高度。

18、根據(jù)本發(fā)明提供的實(shí)現(xiàn)同步植釘?shù)幕炷?d打印裝置的使用方法，s3中，基于植釘機(jī)的植釘口與打印機(jī)的噴口之間的相對位置，人工對需要進(jìn)行植釘層的打印路徑進(jìn)行協(xié)同優(yōu)化，確保優(yōu)化后的打印路徑能夠使植釘口正對已經(jīng)打印好的混凝土，并讓打印機(jī)在優(yōu)化路徑中停止送料，同時(shí)在需要植釘?shù)奈恢锰幫Ａ?s以確保可以完成一次植釘工作，將該層優(yōu)化路徑納入該層打印路徑之后，得到打印植釘方案。

19、根據(jù)本發(fā)明提供的實(shí)現(xiàn)同步植釘?shù)幕炷?d打印裝置的使用方法，s4中，在進(jìn)行3d打印植釘工作，打印機(jī)移動至植釘位置并保持停留狀態(tài)時(shí)，通過控制系統(tǒng)發(fā)出植釘信號，植釘機(jī)接收信號，向下推動鋼釘從植釘口嵌入混凝土材料中，然后儲存箱內(nèi)設(shè)的擠壓組件彈簧、滑桿與滑塊將新的鋼釘推壓至植釘口處，視為完成一次植釘工作。

20、本發(fā)明公開了以下技術(shù)效果：

21、本發(fā)明結(jié)合了打印系統(tǒng)與植釘工藝，提出了一種將植釘機(jī)附著于3d打印噴口處從而實(shí)現(xiàn)在打印過程中同步完成植釘?shù)?d打印裝置。提供了一種高效的同步增韌方法，有效降低了3d打印混凝土結(jié)構(gòu)為了滿足結(jié)構(gòu)力學(xué)性能要求所帶來的額外人力物力消耗及安全風(fēng)險(xiǎn)等。

22、本發(fā)明可通過在3d打印混凝土層間植入不同規(guī)格的鋼釘，有效改善3d打印混凝土的層間粘結(jié)性能，增強(qiáng)構(gòu)件韌性，實(shí)現(xiàn)混凝土3d打印的結(jié)構(gòu)化應(yīng)用。

技術(shù)特征：

1.一種實(shí)現(xiàn)同步植釘?shù)幕炷?d打印裝置，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種實(shí)現(xiàn)同步植釘?shù)幕炷?d打印裝置，其特征在于：所述送料組件包括固定連接在所述機(jī)身(1)上的伺服電機(jī)(7)，所述機(jī)身(1)內(nèi)轉(zhuǎn)動連接的螺桿，所述螺桿與所述機(jī)身(1)同軸設(shè)置，所述伺服電機(jī)(7)的輸出軸穿過所述機(jī)身(1)并與所述螺桿軸接，所述螺桿的底端與所述出料口對應(yīng)設(shè)置。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種實(shí)現(xiàn)同步植釘?shù)幕炷?d打印裝置，其特征在于：所述擠壓組件包括固定連接在所述儲存箱(6)一端的擋板(8)，所述擋板(8)上垂直固定連接有滑桿(9)，所述滑桿(9)上滑動連接有滑塊(10)，所述滑桿(9)與所述擋板(8)之間固定連接有壓縮彈簧(11)，所述壓縮彈簧(11)套設(shè)在所述滑桿(9)上，滑塊(10)與所述鋼釘(12)抵接。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種實(shí)現(xiàn)同步植釘?shù)幕炷?d打印裝置，其特征在于：所述控制系統(tǒng)包括控制臺(13)，所述控制臺(13)上安裝有控制器和觸摸顯示屏(14)，所述控制器與所述觸摸顯示屏(14)電性連接。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種實(shí)現(xiàn)同步植釘?shù)幕炷?d打印裝置，其特征在于：所述機(jī)身(1)底部設(shè)置為漸縮型結(jié)構(gòu)。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種實(shí)現(xiàn)同步植釘?shù)幕炷?d打印裝置，其特征在于：所述植釘機(jī)(4)與所述機(jī)身(1)之間通過鋼板固定連接，所述儲存箱(6)與所述植釘機(jī)(4)側(cè)面之間固定連接有斜支撐臂。

7.一種實(shí)現(xiàn)同步植釘?shù)幕炷?d打印裝置的使用方法，基于權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的實(shí)現(xiàn)同步植釘?shù)幕炷?d打印裝置，其特征在于，包括以下步驟：

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種實(shí)現(xiàn)同步植釘?shù)幕炷?d打印裝置的使用方法，其特征在于：s1中，打印參數(shù)包括噴口(2)移動速度、噴口(2)出料速度以及噴口(2)高度。

9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種實(shí)現(xiàn)同步植釘?shù)幕炷?d打印裝置的使用方法，其特征在于：s3中，基于植釘機(jī)(4)的植釘口(5)與打印機(jī)的噴口(2)之間的相對位置，人工對需要進(jìn)行植釘層的打印路徑進(jìn)行協(xié)同優(yōu)化，確保優(yōu)化后的打印路徑能夠使植釘口(5)正對已經(jīng)打印好的混凝土，并讓打印機(jī)在優(yōu)化路徑中停止送料，同時(shí)在需要植釘?shù)奈恢锰幫Ａ?s以確?？梢酝瓿梢淮沃册敼ぷ鳎瑢⒃搶觾?yōu)化路徑納入該層打印路徑之后，得到打印植釘方案。

10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種實(shí)現(xiàn)同步植釘?shù)幕炷?d打印裝置的使用方法，其特征在于：s4中，在進(jìn)行3d打印植釘工作，打印機(jī)移動至植釘位置并保持停留狀態(tài)時(shí)，通過控制系統(tǒng)發(fā)出植釘信號，植釘機(jī)(4)接收信號，向下推動鋼釘(12)從植釘口(5)嵌入混凝土材料中，然后儲存箱(6)內(nèi)設(shè)的擠壓組件將新的鋼釘(12)推壓至植釘口(5)處，視為完成一次植釘工作。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開一種實(shí)現(xiàn)同步植釘?shù)幕炷?D打印裝置及使用方法。該裝置主要包括：1)打印機(jī)，打印機(jī)包括機(jī)身，機(jī)身底部安裝有噴口，噴口上開設(shè)有出料口，機(jī)身側(cè)面開設(shè)有進(jìn)料口，機(jī)身內(nèi)安裝有送料組件；2)植釘系統(tǒng)，植釘系統(tǒng)包括植釘機(jī)，植釘機(jī)固定在機(jī)身側(cè)面，在植釘機(jī)下方開設(shè)植釘口，植釘機(jī)側(cè)面固定連接有儲存箱，儲存箱一側(cè)與植釘口連通，儲存箱內(nèi)放置有鋼釘，儲存箱內(nèi)安裝有擠壓組件；3)控制系統(tǒng)，其中送料組件、植釘機(jī)均與控制系統(tǒng)電性連接，且植釘口的底部與噴口上的出料口位于同一平面。本發(fā)明結(jié)合了打印系統(tǒng)與植釘工藝，是一種可實(shí)現(xiàn)在打印過程中同步完成植釘?shù)?D打印裝置。

技術(shù)研發(fā)人員：丁堯,毛維浩,陳鑫,齊宏拓,劉界鵬,馬玉錳
受保護(hù)的技術(shù)使用者：重慶大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/30