區(qū)塊分布式多打印頭橫梁并聯(lián)式3d打印裝置及打印方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及建筑施工技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種區(qū)塊分布式多打印頭橫梁并聯(lián)式3D打印裝置及打印方法。
【背景技術(shù)】
[0002]3D打印建筑具有自動化程度高、一次成型、建筑耗材和工藝損耗少的優(yōu)勢。然而，現(xiàn)有的3D打印裝置采用單打印頭，僅僅適用于住宅建筑、小型場館等小體量建筑的施工，對于體量巨大的建筑物的施工而言，不僅不適用，而且工作效率低下。因此，如何提供一種打印效率高、打印精度高且能夠適應(yīng)大體量建筑物的施工的區(qū)塊分布式多打印頭橫梁并聯(lián)式3D打印裝置及打印方法，是本領(lǐng)域技術(shù)人員亟需解決的技術(shù)問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對現(xiàn)有3D打印裝置的單打印頭工作效率低下，不能滿足大體量建筑物的施工需要的問題，本發(fā)明的目的是提供一種區(qū)塊分布式多打印頭橫梁并聯(lián)式3D打印裝置及打印方法，該3D打印裝置通過將由軌道橫梁和連系梁組成的軌道框架劃分為若干面積相等的區(qū)塊，每個區(qū)塊內(nèi)設(shè)置至少兩個打印頭橫梁，位于相同區(qū)塊內(nèi)的所有打印頭橫梁平行間隔設(shè)置，且其兩端分別通過一對平行的連接板連為一體結(jié)構(gòu)，從而使得位于相同區(qū)塊內(nèi)的所有打印頭橫梁同步沿著軌道橫梁移動，通過將軌道框架劃分區(qū)塊，每個區(qū)塊設(shè)置多個打印頭橫梁，不僅因縮短單個打印頭的打印范圍而提高了打印精度，而且因增加打印頭橫梁而增加了打印頭的數(shù)量，提高了打印工作效率。
[0004]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:
[0005]—種區(qū)塊分布式多打印頭橫梁并聯(lián)式3D打印裝置，包括:固定于已打印建筑體的外立面的爬升導(dǎo)軌，能夠沿著所述爬升導(dǎo)軌相對于所述已打印建筑體垂直運動的爬升構(gòu)件，以及位于所述已打印建筑體的頂部，且與所述爬升構(gòu)件剛性連接的打印裝置;所述打印裝置包括與所述爬升構(gòu)件頂端剛性連接的軌道框架以及打印頭橫梁，所述軌道框架包括若干分別平行且等間距設(shè)置的軌道橫梁和連系梁，所述軌道橫梁和所述連系梁相交固接形成若干網(wǎng)格單元，每個所述網(wǎng)格單元中設(shè)有至少兩個并聯(lián)為一體且平行間隔設(shè)置的所述打印頭橫梁，所述打印頭橫梁兩端能夠沿著所述軌道橫梁滑動，每根所述打印頭橫梁上設(shè)置一個能夠沿所述打印頭橫梁滑動的打印頭。
[0006]進一步地，還包括連接板，所述連接板位于所述軌道橫梁內(nèi)且能夠沿著所述軌道橫梁滑動，位于同一所述網(wǎng)格單元中的至少兩個所述打印頭橫梁兩端分別與同側(cè)的所述連接板垂直固接，使得位于同一所述網(wǎng)格單元中的至少兩個所述打印頭橫梁能夠同步沿著所述軌道橫梁移動。
[0007]進一步地，所述連接板的下端設(shè)有滑塊或滾輪組，所述軌道橫梁上設(shè)有與所述滑塊或滾輪組滑動配合且橫截面呈C形的滑道，使得所述打印頭橫梁的兩端能夠沿所述軌道橫梁的滑道滑動。
[0008]進一步地，所述打印裝置還包括連接架，所述連接架包括基座以及與所述基座固定連接的打印頭桿，所述打印頭連接在所述打印頭桿上，所述基座與所述打印頭橫梁滑動配合，使得所述打印頭能夠沿所述打印頭橫梁滑動。
[0009]進一步地，所述軌道框架的底部還固接有若干豎桿，所述軌道框架通過所述豎桿與所述爬升構(gòu)件的頂端剛性連接。
[0010]進一步地，所述爬升導(dǎo)軌通過若干附墻連桿固定于所述已打印建筑體的外立面。
[0011]本發(fā)明還提供了一種3D打印方法，步驟如下:
[0012]—、安裝所述區(qū)塊分布式多打印頭橫梁并聯(lián)式3D打印裝置，使所述軌道框架穩(wěn)定附著于所述已打印建筑體的外立面，所述打印裝置的打印頭位于所述已打印建筑體上方適當(dāng)高度；
[0013]二、使所述打印頭沿所述打印頭橫梁移動，同時噴出建筑物料，所述打印頭每打印一行，所述打印頭橫梁沿所述軌道框架移動一設(shè)定距離，如此循環(huán)往復(fù)，逐行完成建筑體當(dāng)前橫截面層的打印施工；
[0014]三、所述當(dāng)前橫截面層打印結(jié)束后，加長所述爬升導(dǎo)軌至預(yù)定高度，使所述軌道框架脫離所述已打印建筑體的外立面，通過所述爬升構(gòu)件的爬升，使所述軌道框架向上移動一設(shè)定距離并穩(wěn)定附著于所述已打印建筑體的外立面，從而將所述打印裝置頂升至建筑體上一層待打印橫截面層所在的高度；
[0015]四、反復(fù)上述步驟二和步驟三，自下向上逐層打印各橫截面層直至完成建筑體整體的打印施工。
[0016]進一步地，所述打印頭可伸縮，所述打印頭的伸縮范圍為O?200mm。
[0017]本發(fā)明的效果在于:
[0018]一、本發(fā)明的區(qū)塊分布式多打印頭橫梁并聯(lián)式3D打印裝置，包括固定于已打印建筑體的外立面的爬升導(dǎo)軌，能夠沿著爬升導(dǎo)軌相對于已打印建筑體垂直運動的爬升構(gòu)件，以及位于已打印建筑體的頂部，且與爬升構(gòu)件剛性連接的打印裝置;打印裝置包括與爬升構(gòu)件頂端剛性連接的軌道框架以及打印頭橫梁，軌道框架包括若干分別平行且等間距設(shè)置的軌道橫梁和連系梁，軌道橫梁和連系梁相交固接形成若干網(wǎng)格單元，每個網(wǎng)格單元中設(shè)有至少兩個并聯(lián)為一體且間隔設(shè)置的打印頭橫梁，打印頭橫梁兩端能夠沿著軌道橫梁滑動，每根打印頭橫梁上設(shè)置一個能夠沿所述打印頭橫梁滑動的打印頭。該區(qū)塊分布式多打印頭橫梁并聯(lián)式3D打印裝置通過在軌道框架上增加軌道橫梁和連系梁，并使得二者相交固接形成網(wǎng)格單元，且將每個網(wǎng)格單元中平行間隔設(shè)置的多個打印頭橫梁通過一對平行設(shè)置于軌道橫梁上的連接板固定連接，可以使得同時移動的多個伸長量不同從而形成高差的打印頭同時完成不同截面層高的打印，顯著提高了打印效率。
[0019]二、通過將打印裝置劃分為若干個等面積的網(wǎng)格單元，每個網(wǎng)格單元內(nèi)的相鄰的兩個軌道橫梁之間設(shè)置打印頭橫梁，每個打印頭橫梁上配合設(shè)置一個獨立控制的打印頭，也進一步提高了打印效率。
[0020]三、將打印裝置劃分為若干個等面積的網(wǎng)格單元，縮短了單個打印頭橫梁的長度，減小了打印頭橫梁的撓度，防止打印頭橫梁產(chǎn)生豎向位移，而且減小了單個打印頭的打印范圍，從而提1? 了打印精度D
[0021]四、本發(fā)明區(qū)塊分布式多打印頭橫梁并聯(lián)式3D打印裝置的打印方法，首先通過控制打印頭和打印頭橫梁在建筑物當(dāng)前橫截面層逐行打印，待當(dāng)前橫截面層打印完成后，加長爬升導(dǎo)軌至預(yù)定高度處，啟動控制裝置使得爬升構(gòu)件能夠相對于已打印建筑體逐步向上爬升，進而使得軌道框架帶動打印裝置頂升至上一層待打印橫截面層的打印高度，如此循環(huán)，實現(xiàn)打印裝置逐層打印并整體爬升;該打印方法利用多個打印頭在同一橫截面層同時打印施工，提高了工作效率，而且爬升導(dǎo)軌與已打印建筑體通過附墻連桿固定連接，保證了打印施工的安全性。
【附圖說明】
[0022]圖1為本發(fā)明一實施例區(qū)塊分布式多打印頭橫梁并聯(lián)式3D打印裝置安裝于已打印建筑體上的示意圖；
[0023]圖2為圖1的俯視圖；
[0024]圖3為本發(fā)明一實施例中打印頭橫梁的俯視圖；
[0025]圖4為本發(fā)明一實施例中打印頭橫梁和打印頭的連接示意圖。
[0026]圖中:
[0027]10-已打印建筑體;20-爬升導(dǎo)軌;30-爬升構(gòu)件;40-打印裝置，42-打印頭橫梁，43-軌道橫梁，44-連系梁，45-連接板，46-附墻連桿;50-打印頭。
【具體實施方式】
[0028]以下結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明提出的一種區(qū)塊分布式多打印頭橫梁并聯(lián)式3D打印裝置及其打印方法作進一步詳細說明。根據(jù)下面的說明，本發(fā)明的優(yōu)點和特征將更清楚。以下將由所列舉之實施例結(jié)合附圖，詳細說明本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容及特征。需另外說明的是，附圖均采用非常簡化的形式且均使用非精準的比例，僅用以方便、明晰地輔助說明本發(fā)明實施例的目的。為敘述方便，下文中所述的“上”、“下”與附圖的上、下的方向一致，但這不能成為本發(fā)明技術(shù)方案的限制。
[0029]實施例一
[0030]結(jié)合圖1至圖4說明本發(fā)明的區(qū)塊分布式多打印頭橫梁并聯(lián)式3D打印裝置，本實施例以大體量建筑物的3D打印施工為例，為了明確方向關(guān)系，按需要設(shè)置了將z軸方向作為已打印建筑體10高度延伸方向的xyz直角坐標(biāo)系。
[0031]請參考圖1至圖4，上述區(qū)塊分布式多打印頭橫梁并聯(lián)式3D打印裝置包括固定于已打印建筑體10的外立面的爬升導(dǎo)軌20，能夠沿著爬升導(dǎo)軌20相對于已打印建筑體10垂直運動(爬升或下降)的爬升構(gòu)件30，以及位于已打印建筑體10