一種3d打印機(jī)器人和泥土墻體的數(shù)字化施工方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種建筑施工技術(shù)領(lǐng)域，具體來說，是涉及一種3D打印機(jī)器人，以及一種泥土墻體的數(shù)字化施工方法。
【背景技術(shù)】
[0002]三維打印技術(shù)又稱為3D打印技術(shù)，是一種快速成型技術(shù)。它是一種以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，運(yùn)用可粘合材料通過逐層打印的方式來構(gòu)造物體的技術(shù)。近些年，3D打印技術(shù)也用于建筑施工技術(shù)領(lǐng)域。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是提供一種3D打印機(jī)器人結(jié)構(gòu)，可用于數(shù)字化施工建造建筑墻體，且便于搬動(dòng)、操作方便。
[0004]本發(fā)明的另一目的是提供一種泥土墻體的數(shù)字化施工方法，成型快速，且設(shè)備簡單、操作方便。
[0005]本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的:
[0006]一種3D打印機(jī)器人，用于數(shù)字化施工建造墻體，包括機(jī)器人主體，所述機(jī)器人主體的前部設(shè)有漿料存儲(chǔ)部，所述漿料存儲(chǔ)部的前端連接出料嘴，所述漿料存儲(chǔ)部的后端連接輸漿管道，所述輸漿管道連接至漿料攪拌裝置，所述漿料攪拌裝置中的施工漿料通過泵壓裝置輸送至所述漿料存儲(chǔ)部，所述機(jī)器人主體的兩側(cè)均設(shè)有刮板，所述機(jī)器人主體的底部設(shè)有滾筒壓輪。
[0007]其中，所述出料嘴通過法蘭和管道連接在所述漿料存儲(chǔ)部的前端，可根據(jù)需要調(diào)整出料嘴的出口寬度尺寸大小，對墻體的厚度和擠出的漿料密實(shí)度進(jìn)行調(diào)整。優(yōu)選地，所述出料嘴的出口寬度尺寸為150-400mm。
[0008]其中，所述出料嘴的橫截面面積小于所述漿料存儲(chǔ)部的橫截面面積。
[0009]進(jìn)一步地，所述設(shè)于機(jī)器人主體兩側(cè)的刮板分別包括一較短的前刮板和一較長的后刮板。較短的前刮板對墻面起到第一次收光的作用，一次可以刮相鄰的兩層，較長的后刮板可以進(jìn)一步增加墻體表面的平整性，且每次可以刮多層。
[0010]一種泥土墻體的數(shù)字化施工方法，該方法包括以下步驟:
[0011](I)將用于泥土墻體施工的原材料混合在漿料攪拌裝置中充分?jǐn)嚢?，得施工漿料；
[0012](2)漿料輸送:用泵壓裝置將施工漿料經(jīng)由輸漿管道輸送至3D打印機(jī)器人的漿料存儲(chǔ)部，所述漿料存儲(chǔ)部為一個(gè)空腔，所述漿料存儲(chǔ)部的橫截面面積大于所述輸漿管道的橫截面面積的空腔；
[0013](3)擠出打印:輸送至所述漿料存儲(chǔ)部的施工漿料在壓力的作用下壓至出料嘴并從出料嘴擠出，通過數(shù)字控制按設(shè)計(jì)路徑控制3D打印機(jī)器人的機(jī)器人主體向前勻速運(yùn)行，擠出打印一層漿料層，同時(shí)機(jī)器人主體在擠出的漿料層上向前滾壓，對漿料層進(jìn)行壓實(shí)，并通過刮板對墻體的兩個(gè)面進(jìn)行收光平整；
[0014](4)完成一層的打印后，通過數(shù)字控制按設(shè)計(jì)路徑控制機(jī)器人主體返回至起始端，重復(fù)步驟(3)進(jìn)行下一層擠出打印，直至墻體打印至設(shè)計(jì)高度，完成施工。
[0015]其中，作為本發(fā)明的一個(gè)較優(yōu)實(shí)施方案，所述步驟(I)中的原材料包括按重量份數(shù)為:泥土:細(xì)沙:石灰:植物纖維=100: 20: 3: 2的泥土、細(xì)沙、石灰、植物纖維，攪拌時(shí)間在40-60s之間。
[0016]其中，所述出料嘴的出口寬度尺寸為150-400mm ;所述出料嘴的橫截面面積小于所述漿料存儲(chǔ)部的橫截面面積。
[0017]其中，每一單層的楽料層的厚度為25-40_。
[0018]本發(fā)明由于采用了上述技術(shù)方案，與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下有益效果:本發(fā)明3D打印機(jī)器人結(jié)構(gòu)簡單，方便拆卸，因而可以適應(yīng)很多施工場地，哪里需要搬動(dòng)到哪里，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場打印；出料嘴的出口寬度尺寸可調(diào)整，滿足不同墻體規(guī)格的需求；機(jī)器人主體卡在墻體上，打印好一層漿料層后通過數(shù)字控制自動(dòng)升高，一直打印到設(shè)計(jì)高度完成施工。
【附圖說明】
[0019]通過以下本發(fā)明的實(shí)施例并結(jié)合附圖的描述，示出本發(fā)明的其它優(yōu)點(diǎn)和特征，該實(shí)施例以實(shí)例的形式給出，但并不限于此，其中:
[0020]圖1為本發(fā)明3D打印機(jī)器人的一個(gè)較優(yōu)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]圖2為圖1中所示3D打印機(jī)器人的側(cè)面結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]如圖所示，一種3D打印機(jī)器人，用于數(shù)字化施工建造墻體，卡在墻體上進(jìn)行施工。3D打印機(jī)器人包括機(jī)器人主體I，機(jī)器人主體I的前部設(shè)有漿料存儲(chǔ)部2，出料嘴3通過法蘭和管道連接漿料存儲(chǔ)部2的前端，出料嘴3的橫截面面積小于漿料存儲(chǔ)部2的橫截面面積。輸漿管道4連接在漿料存儲(chǔ)部2的后端，輸漿管道4連接至漿料攪拌裝置6，漿料攪拌裝置6中的施工漿料通過泵壓裝置5輸送至漿料存儲(chǔ)部2，機(jī)器人主體I的底部設(shè)有滾筒壓輪7，機(jī)器人主體I的兩側(cè)分別設(shè)有一較短的前刮板81和一較長的后刮板82。
[0023]較短的前刮板81對墻面起到第一次收光的作用，一次可以刮相鄰的兩層，較長的后刮板82可以進(jìn)一步增加墻體表面的平整性，且每次可以刮多層，本實(shí)施例中為四層。
[0024]其中，出料嘴3的出口寬度尺寸可在150-400_范圍內(nèi)選擇進(jìn)行替換實(shí)現(xiàn)調(diào)整。
[0025]使用上述3D打印機(jī)器人進(jìn)行泥土墻體的數(shù)字化施工，包括以下步驟:
[0026](I)配楽:將用于泥土墻體施工的原材料混合在楽料攪拌裝置6中充分?jǐn)嚢?，本?shí)施例中，各原材料為:泥土:細(xì)沙:石灰:植物纖維=100: 20: 3: 2，將原材料混合在漿料攪拌裝置6中充分?jǐn)嚢瑁瑪嚢钑r(shí)間在40-60S之間，得施工漿料；
[0027](2)漿料輸送:用泵壓裝置5將施工漿料經(jīng)由輸漿管道4輸送至3D打印機(jī)器人的漿料存儲(chǔ)部2 ；
[0028](3)擠出打印:輸送至漿料存儲(chǔ)部2的施工漿料在壓力的作用下壓至出料嘴3并從出料嘴3擠出，通過數(shù)字控制按設(shè)計(jì)路徑控制3D打印機(jī)器人的機(jī)器人主體I向前勻速運(yùn)行，擠出打印一層漿料層9，同時(shí)機(jī)器人主體I在擠出的漿料層9上向前滾壓，通過底部的滾筒壓輪7對漿料層9進(jìn)行壓實(shí)，并通過前刮板81和后刮板82對墻體10的兩個(gè)面進(jìn)行收光平整；
[0029](4)完成一層的打印后，通過數(shù)字控制按設(shè)計(jì)路徑控制機(jī)器人主體I返回至起始端，重復(fù)步驟(3)進(jìn)行下一層擠出打印，直至墻體10打印至設(shè)計(jì)高度，完成施工。
[0030]其中，每一單層的漿料層9的厚度為25-40mm。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種3D打印機(jī)器人，用于數(shù)字化施工建造墻體，包括機(jī)器人主體，其特征在于:所述機(jī)器人主體的前部設(shè)有漿料存儲(chǔ)部，所述漿料存儲(chǔ)部的前端連接出料嘴，所述漿料存儲(chǔ)部的后端連接輸漿管道，所述輸漿管道連接至漿料攪拌裝置，所述漿料攪拌裝置中的施工漿料通過泵壓裝置輸送至所述漿料存儲(chǔ)部，所述機(jī)器人主體的兩側(cè)均設(shè)有刮板，所述機(jī)器人主體的底部設(shè)有滾筒壓輪。2.如權(quán)利要求1所述的3D打印機(jī)器人，其特征在于:所述出料嘴通過法蘭和管道連接在所述漿料存儲(chǔ)部的前端。3.如權(quán)利要求1或2所述的3D打印機(jī)器人，其特征在于:所述出料嘴的出口寬度尺寸為 150-400mm。4.如權(quán)利要求1所述的3D打印機(jī)器人，其特征在于:所述出料嘴的橫截面面積小于所述漿料存儲(chǔ)部的橫截面面積。5.如權(quán)利要求1所述的3D打印機(jī)器人，其特征在于:所述設(shè)于機(jī)器人主體兩側(cè)的刮板分別包括一較短的前刮板和一較長的后刮板。6.一種泥土墻體的數(shù)字化施工方法，其特征在于，該方法包括以下步驟: (1)配漿:將用于泥土墻體施工的原材料混合在漿料攪拌裝置中充分?jǐn)嚢瑁檬┕{料； (2)漿料輸送:用泵壓裝置將施工漿料經(jīng)由輸漿管道輸送至3D打印機(jī)器人的漿料存儲(chǔ)部，所述漿料存儲(chǔ)部為一個(gè)空腔，所述漿料存儲(chǔ)部的橫截面面積大于所述輸漿管道的橫截面面積的空腔； (3)擠出打印:輸送至所述漿料存儲(chǔ)部的施工漿料在壓力的作用下壓至出料嘴并從出料嘴擠出，通過數(shù)字控制按設(shè)計(jì)路徑控制3D打印機(jī)器人的機(jī)器人主體向前勻速運(yùn)行，擠出打印一層漿料層，同時(shí)機(jī)器人主體在擠出的漿料層上向前滾壓，對漿料層進(jìn)行壓實(shí)，并通過刮板對墻體的兩個(gè)面進(jìn)行收光平整； (4)完成一層的打印后，通過數(shù)字控制按設(shè)計(jì)路徑控制機(jī)器人主體返回至起始端，重復(fù)步驟(3)進(jìn)行下一層擠出打印，直至墻體打印至設(shè)計(jì)高度，完成施工。7.如權(quán)利要求6所述的泥土墻體數(shù)字化施工方法，其特征在于:所述步驟(I)中的原材料包括按重量份數(shù)為:泥土:細(xì)沙:石灰:植物纖維=100: 20: 3: 2的泥土、細(xì)沙、石灰、植物纖維，攪拌時(shí)間在40-60s之間。8.如權(quán)利要求6所述的泥土墻體數(shù)字化施工方法，其特征在于:所述出料嘴的出口寬度尺寸為150-400mm。9.如權(quán)利要求6所述的泥土墻體數(shù)字化施工方法，其特征在于:所述出料嘴的橫截面面積小于所述漿料存儲(chǔ)部的橫截面面積。10.如權(quán)利要求6所述的泥土墻體數(shù)字化施工方法，其特征在于:每一單層的漿料層的厚度為25_40mm。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種3D打印機(jī)器人和泥土墻體的數(shù)字化施工方法。一種3D打印機(jī)器人，包括機(jī)器人主體，所述機(jī)器人主體的前部設(shè)有漿料存儲(chǔ)部，所述漿料存儲(chǔ)部的前端連接出料嘴，所述漿料存儲(chǔ)部的后端連接輸漿管道，所述輸漿管道連接至漿料攪拌裝置，所述漿料攪拌裝置中的施工漿料通過泵壓裝置輸送至所述漿料存儲(chǔ)部，所述機(jī)器人主體的兩側(cè)均設(shè)有刮板，所述機(jī)器人主體的底部設(shè)有滾筒壓輪。本發(fā)明3D打印機(jī)器人結(jié)構(gòu)簡單，方便拆卸，因而可以適應(yīng)很多施工場地，哪里需要搬動(dòng)到哪里，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場打??；出料嘴的出口寬度尺寸可調(diào)整，滿足不同墻體規(guī)格的需求；機(jī)器人主體卡在墻體上，打印好一層漿料層后通過數(shù)字控制自動(dòng)升高，一直打印到設(shè)計(jì)高度完成施工。
【IPC分類】E04G21/02
【公開號(hào)】CN104947937
【申請?zhí)枴緾N201510214827
【發(fā)明人】馬義和
【申請人】馬義和
【公開日】2015年9月30日
【申請日】2015年4月29日