基于3D打印技术的建筑工程施工装置及应用方法

摘要

基于3D打印技术的建筑工程施工装置及应用方法，利用3D打印技术将其运用于建筑工程施工领域。整个装置包括3D打印机系统、与3D打印机系统同步用于混凝土浇筑的混凝土泵浇筑系统、电路设备单元和接口及数据处理单元。所述的3D打印机系统包括X，Y，Z轴三轴立体控制定位装置、打印挤出头装置；所述X，Y，Z轴三轴立体控制定位装置用于实现对模板三维打印。所述的电路设备元件包括电源供电装置、控制电路板、挤出头定位传感器、材料测定传感器。所述的接口及数据处理单元，对整个系统分析控制，对周围环境测定的传感器接口。本发明旨在提高建筑工程的机械化施工水平和效率、减少建筑材料与能源消耗。

主权项

一种基于3D打印技术的建筑工程施工装置，其特征在于，包括3D打印机系统、与3D打印机系统同步用于混凝土浇筑的混凝土泵浇筑系统、电路设备单元和接口及数据处理单元，其中：所述的3D打印机系统包括X，Y，Z轴三轴立体控制定位装置、打印挤出头装置；所述X，Y，Z轴三轴立体控制定位装置用于实现对模板三维打印，设计成X，Y，Z轴三个坐标轴移动定位装置，每个坐标轴移动定位装置包括相应的导轨、轮轴和步进电机，导轨与轮轴咬合，步进电机固定于步进电机输出轴，其中：X轴方向的移动通过两个导轨（1）和两个步进电机（7）来实现；Y轴方向的移动通过1个导轨（4）和一个步进电机（6）来实现；Z轴方向的移动通过两个导轨（3）和两个步进电机（5）来实现；打印挤出头装置包括挤出头（8）、挤出头控制装置（10），两者相连接，且两者共同位于Y轴导轨的平台上；所述的混凝土泵浇筑系统为混凝土泵装置和混凝土集料箱（13），该混凝土泵装置包括混凝土出料泵（11）、出料管、出料口（9）和振捣设备，所述混凝土出料泵能精确控制混凝土出料量与出料速率；出料口（9）和混凝土出料泵（11）、混凝土集料箱（13）都位于Y轴导轨的平台上；所述的电路设备元件包括电源供电装置、控制电路板、挤出头定位传感器、材料测定传感器；所述的电源供电装置分别与控制电路板、挤出头定位传感器、材料测定传感器、X，Y，Z轴三轴的步进电机、打印挤出头控制装置（10）、和混凝土泵装置连接，为它们提供工作电源；所述材料测定传感器用于测定混凝土振捣密实度和凝结情况；控制电路板采用单片机实现；所述的接口及数据处理单元作为上位机，该上位机采用工业计算机实现，对整个系统分析控制，对周围环境测定的传感器接口：计算机分别与挤出头定位传感器、材料测定传感器连接，挤出头定位传感器采集数据返回计算机用于设备初始化阶段定位坐标原点；材料测定传感器采集数据返回计算机用于监测挤出材料的温度、压强数据；计算机与控制电路板连接，通过计算机分别控制混凝土泵装置、X，Y，Z轴三轴立体控制定位装置、打印挤出头装置的工作；计算机中包括软件模块，该软件模块功能表征为：对于运用CAD文件绘制的图形，转换为DXF格式文件，获得所绘制的图纸文件中各个关键节点的三维坐标信息数据，将三维坐标数据转化成为能过为单片机识别的信号数据,计算机将数据信号输入单片机的控制组件，通过单片机控制电机的步进步长、速度来完成喷头的移动动作，同时依据坐标数据可以计算出工程塑料等喷出物料的体积，再依据喷头移动的速率来控制喷出物料的单位时间喷出量，以实现整套设备的协同工作。