基于流沙支撐的grc制品的3d打印裝置制造方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種基于流沙支撐的GRC制品的3D打印裝置，屬于建筑工程自動(dòng)化領(lǐng)域。包括三軸立體控制機(jī)構(gòu)、澆筑機(jī)構(gòu)、流沙支撐機(jī)構(gòu)和打印控制系統(tǒng)，澆筑機(jī)構(gòu)和流沙支撐機(jī)構(gòu)均安裝三軸立體控制機(jī)構(gòu)上；三軸立體控制機(jī)構(gòu)連接打印控制系統(tǒng)，控制澆筑機(jī)構(gòu)和流沙支撐機(jī)構(gòu)在X、Y、Z軸上的軸向移動(dòng)；澆筑機(jī)構(gòu)連接打印控制系統(tǒng)，用于輸出GRC；流沙支撐機(jī)構(gòu)連接打印控制系統(tǒng)，用于輸出流沙對(duì)澆筑機(jī)構(gòu)輸出的GRC提供同步支撐。本發(fā)明有效的解決了GRC模具制造工藝復(fù)雜的難題，有利于GRC產(chǎn)品快速成型，大大地減少建筑材料的使用和人工投入，其支撐材料可重復(fù)利用，避免了建筑材料浪費(fèi)，減少了環(huán)境污染。
【專(zhuān)利說(shuō)明】基于流沙支撐的GRC制品的3D打印裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種GRC制品的3D打印裝置，具體是一種基于流沙支撐的GRC制品的3D打印裝置，屬于建筑工程自動(dòng)化領(lǐng)域。

【背景技術(shù)】
[0002]3D打印在工業(yè)制造領(lǐng)域俗稱(chēng)〃快速成型機(jī)〃，其本質(zhì)上是一種制造技術(shù)，業(yè)內(nèi)稱(chēng)其為"增材制造"，是基于離散堆積的原理來(lái)進(jìn)行分層制造，由計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)模型(CAD)直接驅(qū)動(dòng)，運(yùn)用金屬、塑料、陶瓷、樹(shù)脂、蠟、紙、砂等可粘合材料，在快速成形設(shè)備里通過(guò)逐層堆疊累積的方式來(lái)構(gòu)造復(fù)雜形狀的物理實(shí)體。與傳統(tǒng)對(duì)原材料進(jìn)行切、削、割、磨、鉆、銑等加工工藝的〃減材制造〃方法相反，3D打印是從無(wú)到有的制作過(guò)程，幾乎不產(chǎn)生廢料。傳統(tǒng)工藝制造屬于〃雕刻"，做〃減法"，鑄錠一制胚一模具一模鍛，材料利用率只有7% ;增材制造，屬于〃塑造〃，是做〃加法〃，材料利用率80%以上。3D打印機(jī)與普通打印機(jī)的工作原理基本相同，打印機(jī)內(nèi)裝有液體或粉末等“打印材料”，與電腦連接后，通過(guò)電腦控制把“打印材料”層層疊加起來(lái)，最終把計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)的藍(lán)圖打印成實(shí)物。3D打印技術(shù)與傳統(tǒng)技術(shù)相t匕，自動(dòng)化程度高；由于其數(shù)字化制造的模式無(wú)需復(fù)雜的工藝和龐大的機(jī)床，同時(shí)亦可省去眾多的人力，直接從計(jì)算機(jī)中獲取圖形數(shù)據(jù)便制造任意形狀零件，這使得其應(yīng)用范圍可以延伸到很多工程制造領(lǐng)域。
[0003]隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展，城市化建設(shè)的規(guī)模逐年加大，建筑行業(yè)中人力資源成本的提高、建筑垃圾造成的環(huán)境污染、建筑材料與能源的浪費(fèi)、勞動(dòng)強(qiáng)度大等問(wèn)題日益突顯。基于上述存在的這些問(wèn)題，GRC裝飾板技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生并得以迅速發(fā)展，但GRC裝飾板造型豐富、體量較大，對(duì)模具要求很高，因此通常采用木模人工制備，存在勞動(dòng)強(qiáng)度大、制造成本高，材料無(wú)法循環(huán)利用，容易造成資源浪費(fèi)和環(huán)境污染等諸多問(wèn)題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決技術(shù)問(wèn)題在于克服現(xiàn)有技術(shù)缺陷，提供一種能快速制造GRC制品且制造成本低、支撐材料可循環(huán)利用的基于流沙支撐的GRC制品的3D打印裝置。
[0005]為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供的基于流沙支撐的GRC制品的3D打印裝置，包括三軸立體控制機(jī)構(gòu)、燒筑機(jī)構(gòu)、流沙支撐機(jī)構(gòu)和打印控制系統(tǒng)，所述燒筑機(jī)構(gòu)和流沙支撐機(jī)構(gòu)均安裝三軸立體控制機(jī)構(gòu)上；所述三軸立體控制機(jī)構(gòu)連接打印控制系統(tǒng)，控制澆筑機(jī)構(gòu)和流沙支撐機(jī)構(gòu)在X、Y、Z軸上的軸向移動(dòng)；所述澆筑機(jī)構(gòu)連接打印控制系統(tǒng)，用于輸出GRC ;所述流沙支撐機(jī)構(gòu)連接打印控制系統(tǒng)，用于輸出流沙對(duì)澆筑機(jī)構(gòu)輸出的GRC提供同步支撐，所述三軸立體控制機(jī)構(gòu)、澆筑機(jī)構(gòu)和流沙支撐機(jī)構(gòu)均設(shè)置在打印箱體罩內(nèi)。
[0006]本發(fā)明中，所述澆筑機(jī)構(gòu)安裝在三軸立體控制機(jī)構(gòu)的Y軸上，澆筑機(jī)構(gòu)包括出料泵、出料口、性能測(cè)定傳感器和集料箱，所述出料泵分別與出料口和集料箱相連接，所述性能測(cè)定傳感器連接打印控制系統(tǒng)。
[0007]本發(fā)明中，所述集料箱內(nèi)設(shè)有振搗裝置。
[0008]本發(fā)明中，所述流沙支撐機(jī)構(gòu)安裝在三軸立體控制機(jī)構(gòu)的Y軸上，流沙支撐機(jī)構(gòu)包括儲(chǔ)沙罐、流沙擠出口、流量控制器和流沙平面對(duì)齊裝置，所述儲(chǔ)沙罐與流沙擠出口連接，所述儲(chǔ)沙罐與流沙擠出口之間連接流量控制器，所述流沙平面對(duì)齊裝置安裝在澆筑機(jī)構(gòu)的出料口兩側(cè)并與打印控制系統(tǒng)連接，用于檢測(cè)流沙的擠出和平面高度。
[0009]本發(fā)明中，所述流沙平面對(duì)齊裝置為光波感應(yīng)器。
[0010]本發(fā)明中，所述光波感應(yīng)器為激光傳感器或紅外線傳感器。
[0011]本發(fā)明中，所述三軸立體控制機(jī)構(gòu)中X軸、Z軸均包括兩根導(dǎo)軌、分別設(shè)置在兩根軸導(dǎo)軌上的移動(dòng)輪軸，每個(gè)軸導(dǎo)軌上設(shè)有軸移動(dòng)步進(jìn)電機(jī)控制軸移動(dòng)控制輪軸移動(dòng)；所述兩根Z軸導(dǎo)軌分別與兩根X軸導(dǎo)軌上的移動(dòng)輪軸連接；所述Y軸包括Y軸導(dǎo)軌，Y軸導(dǎo)軌兩端分別與兩根Z軸導(dǎo)軌上的移動(dòng)輪軸連接，Y軸導(dǎo)軌設(shè)有可移動(dòng)平臺(tái)和Y軸移動(dòng)步進(jìn)電機(jī)，Y軸移動(dòng)步進(jìn)電機(jī)控制平臺(tái)軸向移動(dòng)。
[0012]本發(fā)明的工作原理:本發(fā)明用于GRC裝飾板材的制作和打印，3D打印裝置運(yùn)行通過(guò)三個(gè)坐標(biāo)軸的移動(dòng)實(shí)現(xiàn)打印物體定位，與3D打印裝置同步的澆筑機(jī)構(gòu)進(jìn)行GRC材料澆筑，同時(shí)由計(jì)算機(jī)控制的流沙支撐機(jī)構(gòu)擠出流沙并進(jìn)行找平檢測(cè)，整個(gè)施工過(guò)程是在主體結(jié)構(gòu)澆筑制作和流沙擠出支撐同步協(xié)調(diào)進(jìn)行。
[0013]本發(fā)明的有益效果在于:(1)、本發(fā)明3D打印裝置有效的解決了 GRC模具制造工藝復(fù)雜的難題，有利于GRC產(chǎn)品快速成型，滿足了建筑行業(yè)快速發(fā)展的，避免人工制模帶來(lái)的時(shí)間成本提高；(2)、本發(fā)明可大大地減少建筑材料的使用，避免了建筑材料浪費(fèi)，減少了環(huán)境污染；(3)、支撐工藝采用成本低廉的流沙實(shí)現(xiàn)3D打印，符合GRC裝飾制品板材裝飾面的特征，可以重復(fù)利用支撐材料，進(jìn)一步節(jié)省了打印成本，綠色環(huán)保。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1為本發(fā)明基于流沙支撐的GRC制品的3D打印裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為圖1中的A部放大圖；
圖中:1-X軸導(dǎo)軌，2-X軸移動(dòng)輪軸，3-Z軸導(dǎo)軌，4-Y軸導(dǎo)軌，5-Z軸移動(dòng)步進(jìn)電機(jī)，6-Y軸移動(dòng)步進(jìn)電機(jī)，7-X軸移動(dòng)步進(jìn)電機(jī)，8-流沙擠出口，9-出料口，10-流量控制器，11-出料泵，12-性能測(cè)定傳感器，13-集料箱，14-振搗裝置，15-儲(chǔ)沙罐，16-激光傳感器，17-打印箱體罩。

【具體實(shí)施方式】
[0015]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0016]如圖1所示，本發(fā)明基于流沙支撐的GRC (玻璃纖維增強(qiáng)混凝土)制品的3D打印裝置通過(guò)三個(gè)坐標(biāo)軸的移動(dòng)實(shí)現(xiàn)打印物體定位，其中X軸包括兩根平行設(shè)置的X軸導(dǎo)軌1，每根X軸導(dǎo)軌I上均設(shè)有X軸移動(dòng)輪軸2和控制X軸移動(dòng)輪軸2軸向移動(dòng)的X軸移動(dòng)步進(jìn)電機(jī)7 ；Z軸包括兩根平行設(shè)置的Z軸導(dǎo)軌3，每根Z軸導(dǎo)軌3上均設(shè)有Z軸移動(dòng)輪軸和控制Z軸移動(dòng)輪軸軸向移動(dòng)的Z軸移動(dòng)步進(jìn)電機(jī)5，兩根平行設(shè)置的Z軸導(dǎo)軌3分別與兩根X軸導(dǎo)軌上的X移動(dòng)輪軸連接，可沿X軸導(dǎo)軌軸向移動(dòng)；Y軸包括一根Y軸導(dǎo)軌4，Y軸導(dǎo)軌4兩端分別與兩根Z軸導(dǎo)軌3上的Z軸移動(dòng)輪軸連接，Y軸導(dǎo)軌4上設(shè)有可移動(dòng)平臺(tái)和Y軸移動(dòng)步進(jìn)電機(jī)6，Y軸移動(dòng)步進(jìn)電機(jī)6控制平臺(tái)軸向移動(dòng)。X軸、Z軸的導(dǎo)軌連接及移動(dòng)部位均為封閉式設(shè)計(jì)(圖中未顯示)，以防止流沙阻礙其正常的移動(dòng)。
[0017]可移動(dòng)平臺(tái)上分別安裝澆筑機(jī)構(gòu)和流沙支撐機(jī)構(gòu)，其中澆筑機(jī)構(gòu)包括集料箱13、出料泵11、出料口 9、性能測(cè)定傳感器12和設(shè)置在集料箱13內(nèi)的振搗裝置14，集料箱13與出料泵11輸入口連接，出料泵11輸出口連接出料口 9，集料箱13和出料泵11連接控制計(jì)算機(jī)，性能測(cè)定傳感器12安裝在出料泵11的一側(cè)并與連接控制計(jì)算機(jī)連接，用于檢測(cè)玻璃纖維增強(qiáng)混凝土密實(shí)度和固化情況，并反饋數(shù)據(jù)至控制計(jì)算機(jī)以控制集料箱13中的振搗裝置14和出料泵11運(yùn)行。流沙支撐機(jī)構(gòu)包括儲(chǔ)沙罐15、設(shè)置在Y軸兩側(cè)2個(gè)流沙擠出口8、流量控制器10和激光傳感器16，儲(chǔ)沙罐15與流沙擠出口 8連接，儲(chǔ)沙罐15中流沙采用河沙、海沙、山沙等天然砂及各種人工砂；在儲(chǔ)沙罐15與流沙擠出口 8之間連接流量控制器10，流量控制器10連接控制計(jì)算機(jī)，用于控制流沙的流速；激光發(fā)傳感器16在平行于地面方向向打印箱體罩17發(fā)射光波并反射回接，用以檢測(cè)流沙的擠出，保證流沙平面的基本水平，以達(dá)到對(duì)打印中GRC制品的支撐要求；激光傳感器16與控制計(jì)算機(jī)連接，采集的數(shù)據(jù)返回計(jì)算機(jī)用于監(jiān)測(cè)流沙平面的高度，控制計(jì)算機(jī)控制流沙支撐系統(tǒng)的運(yùn)行；計(jì)算機(jī)控制軟件可設(shè)置打印過(guò)程中GRC制品高度與流沙平面高度的差距，由激光發(fā)傳感器16來(lái)保證流沙平面與GRC構(gòu)件平面保持一定差距，流沙平面不夠高的地方經(jīng)控制計(jì)算機(jī)補(bǔ)充流沙，直到達(dá)到規(guī)定平面高度。3D打印裝置三個(gè)坐標(biāo)軸、澆筑機(jī)構(gòu)和流沙支撐機(jī)構(gòu)外設(shè)置有長(zhǎng)方形的打印箱體罩17。
[0018]本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)知道，上述激光傳感器也可以采用紅外線傳感器等其他光波感應(yīng)器。
[0019]本發(fā)明的工作過(guò)程為:計(jì)算機(jī)輸出打印指令，3D打印裝置通過(guò)三個(gè)坐標(biāo)軸的移動(dòng)帶動(dòng)澆筑機(jī)構(gòu)，澆筑機(jī)構(gòu)的出料泵11運(yùn)行通過(guò)出料口 9將GRC輸出進(jìn)行澆筑，性能測(cè)定傳感器12實(shí)時(shí)檢測(cè)已澆筑GRC的密實(shí)度和固化情況，并反饋數(shù)據(jù)到控制計(jì)算機(jī)，并且控制集料箱中的振搗裝置14工作和出料泵11運(yùn)行調(diào)整；澆筑機(jī)構(gòu)進(jìn)行澆筑工作的同時(shí)，流沙支撐機(jī)構(gòu)的流沙擠出口 8根據(jù)流量控制器10控制將儲(chǔ)沙罐15中的流沙輸出，對(duì)澆筑機(jī)構(gòu)澆筑的GRC制品進(jìn)行同步支撐，光傳感器16通過(guò)向打印箱體罩17發(fā)射光波監(jiān)測(cè)流沙平面的高度，并將采集的數(shù)據(jù)返回控制計(jì)算機(jī)，控制計(jì)算機(jī)通過(guò)控制流量控制器10對(duì)流沙的擠出速度進(jìn)行控制，從而使流沙平面與GRC制品高度基本保持一致，進(jìn)行實(shí)時(shí)支撐。
[0020]以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明原理的前提下還可以做出若干改進(jìn)，這些改進(jìn)也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種基于流沙支撐的GRC制品的3D打印裝置，其特征在于:包括三軸立體控制機(jī)構(gòu)、燒筑機(jī)構(gòu)、流沙支撐機(jī)構(gòu)和打印控制系統(tǒng)，所述燒筑機(jī)構(gòu)和流沙支撐機(jī)構(gòu)均安裝三軸立體控制機(jī)構(gòu)上；所述三軸立體控制機(jī)構(gòu)連接打印控制系統(tǒng)，控制燒筑機(jī)構(gòu)和流沙支撐機(jī)構(gòu)在X、Y、Z軸上的軸向移動(dòng)；所述澆筑機(jī)構(gòu)連接打印控制系統(tǒng)，用于輸出GRC ;所述流沙支撐機(jī)構(gòu)連接打印控制系統(tǒng)，用于輸出流沙對(duì)澆筑機(jī)構(gòu)輸出的GRC提供同步支撐，所述三軸立體控制機(jī)構(gòu)、澆筑機(jī)構(gòu)和流沙支撐機(jī)構(gòu)均設(shè)置在打印箱體罩內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于流沙支撐的GRC制品的3D打印裝置，其特征在于:所述澆筑機(jī)構(gòu)安裝在三軸立體控制機(jī)構(gòu)的Y軸上，澆筑機(jī)構(gòu)包括出料泵、出料口、性能測(cè)定傳感器和集料箱，所述出料泵分別與出料口和集料箱相連接，所述性能測(cè)定傳感器連接打印控制系統(tǒng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述基于流沙支撐的GRC制品的3D打印裝置，其特征在于:所述集料箱內(nèi)設(shè)有振搗裝置。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述基于流沙支撐的GRC制品的3D打印裝置，其特征在于:所述流沙支撐機(jī)構(gòu)安裝在三軸立體控制機(jī)構(gòu)的Y軸上，流沙支撐機(jī)構(gòu)包括儲(chǔ)沙罐、流沙擠出口、流量控制器和流沙平面對(duì)齊裝置，所述儲(chǔ)沙罐與流沙擠出口連接，所述儲(chǔ)沙罐與流沙擠出口之間連接流量控制器，所述流沙平面對(duì)齊裝置安裝在澆筑機(jī)構(gòu)的出料口兩側(cè)并與打印控制系統(tǒng)連接，用于檢測(cè)流沙的擠出和平面高度。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述基于流沙支撐的GRC制品的3D打印裝置，其特征在于:所述流沙平面對(duì)齊裝置為光波感應(yīng)器。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述基于流沙支撐的GRC制品的3D打印裝置，其特征在于:所述光波感應(yīng)器為激光傳感器或紅外線傳感器。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述基于流沙支撐的GRC制品的3D打印裝置，其特征在于:所述三軸立體控制機(jī)構(gòu)中X軸、Z軸均包括兩根導(dǎo)軌、分別設(shè)置在兩根軸導(dǎo)軌上的移動(dòng)輪軸，每個(gè)軸導(dǎo)軌上設(shè)有軸移動(dòng)步進(jìn)電機(jī)控制軸移動(dòng)控制輪軸移動(dòng)；所述兩根Z軸導(dǎo)軌分別與兩根X軸導(dǎo)軌上的移動(dòng)輪軸連接；所述Y軸包括Y軸導(dǎo)軌，Y軸導(dǎo)軌兩端分別與兩根Z軸導(dǎo)軌上的移動(dòng)輪軸連接，Y軸導(dǎo)軌設(shè)有可移動(dòng)平臺(tái)和Y軸移動(dòng)步進(jìn)電機(jī)，Y軸移動(dòng)步進(jìn)電機(jī)控制平臺(tái)軸向移動(dòng)。
【文檔編號(hào)】B28B1/52GK104275732SQ201410543632
【公開(kāi)日】2015年1月14日 申請(qǐng)日期:2014年10月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月15日
【發(fā)明者】熊吉如 申請(qǐng)人:南京倍立達(dá)新材料系統(tǒng)工程股份有限公司