带层间增强材料的建筑用3D打印头的制作方法

带层间增强材料的建筑用3d打印头
技术领域
1.本发明涉及一种建筑用3d打印头，特别是涉及一种带层间增强材料的建筑用3d打印头，属于自动化建筑快速建造装置技术领域。


背景技术：

2.房屋建筑在我们的生活中占有着极其重要的地位。3d打印建造技术是一种先进的快速成形的技术，是数字化建造技术中的一项新兴技术，通过计算机强大的图形处理能力，把设计好的的建筑模型变换成若干个打印层，通过打印设备将建筑材料逐层打印出实体的三维建筑，具有施工效率高、节约成本、绿色环保等优点。目前，3d打印建造技术在建筑领域得到了不断的应用和发展。
3.由于打印成型过程中建筑材料为一层一层的铺设，层与层之间的结合力相对较弱，限制了打印成型建筑的强度；应用于建筑的3d打印对材料要求较高，目前建筑打印技术、材料还不够成熟，打印过程中材料的浪费较严重，这些原因都限制了3d打印技术在建筑行业的应用发展。


技术实现要素：

4.基于以上原因，本发明提出一种带层间增强材料的建筑用3d打印头，能够在打印的两层水泥砂浆之间加入增强材料,有利于提高水泥砂浆各层之间的结合强度，提高建筑物的强度,缩短房屋建造时间，提高建造效率,减少建筑材料的浪费，降低成本，保护环境。
5.带层间增强材料的建筑用3d打印头，用于自动化建筑快速建造，所述打印头包括水泥砂浆挤出机构1、层间增强材料调位机构2和层间增强材料成型机构3。水泥砂浆挤出机构1竖直安装，层间增强材料调位机构2安装在水泥砂浆挤出机构1中下部的一侧，层间增强材料成型机构3整体安装在层间增强材料调位机构2的下侧。整个打印头通过连接平台安装在3d打印运动装置上。
6.水泥砂浆挤出机构1包括挤出电机1
‑
1、上支座1
‑
2、轴承1
‑
3、固定轴套1
‑
4、进料口1
‑
5、绞龙1
‑
6、筒体1
‑
7、连接平台1
‑
8、打印宽度调节电机1
‑
9、曲柄1
‑
10、连杆1
‑
11、挡板1
‑
12和出料嘴1
‑
13。上支座1
‑
2固定在筒体1
‑
7上端，挤出电机1
‑
1竖直固定在上支座1
‑
2上面，挤出电机1
‑
1输出轴与固定轴套1
‑
4固联，固定轴套1
‑
4通过轴承1
‑
3安装在上支座1
‑
2内，绞龙1
‑
6安装在固定轴套1
‑
4下端。筒体1
‑
7侧面设有进料口1
‑
5，筒体1
‑
7下端设有出料嘴1
‑
13。打印宽度调节电机1
‑
9水平安装在筒体1
‑
7的下部一侧的平台上，打印宽度调节电机1
‑
9的输出轴上安装有曲柄1
‑
10，曲柄1
‑
10的另一端与连杆1
‑
11通过转轴相连，连杆1
‑
11的另一端通过转轴连接在挡板1
‑
12上，挡板1
‑
12通过转轴安装在出料嘴1
‑
13下端的两侧。打印宽度调节电机1
‑
9、曲柄1
‑
10、连杆1
‑
11、挡板1
‑
12组成水泥砂浆挤出宽度调节机构，两套水泥砂浆挤出宽度调节机构对称布置在筒体1
‑
7下部两侧，筒体1
‑
7外侧中部设有连接平台1
‑
8。
7.连接架2
‑
1与连接平台1
‑
8固联。层间增强材料调位机构2包括连接架2
‑
1、调位电
机2
‑
2、支撑座2
‑
3、上平台2
‑
4、导柱2
‑
5、导向套2
‑
6、调位丝杠2
‑
7、带座螺母2
‑
8、下平台2
‑
9和导柱座2
‑
10。连接架2
‑
1下端右侧面设有上平台2
‑
4，支撑座2
‑
3固定在上平台2
‑
4上面，调位电机2
‑
2竖直安装在连接架2
‑
1侧面，调位丝杠2
‑
7的上端与调位电机2
‑
2的输出轴相连，调位丝杠2
‑
7上部轴端通过滚动轴承安装在支撑座2
‑
3内。两个导柱座2
‑
10固定安装在上平台2
‑
4下面，而且在调位丝杠2
‑
7两侧对称。两个导向套2
‑
6对称固定安装在下平台2
‑
9上，导柱2
‑
5上端固定在导柱座2
‑
10内，下端套入导向套2
‑
6。带座螺母2
‑
8固定安装在下平台2
‑
9上，与调位丝杠2
‑
7配合。
8.框架3
‑
1与下平台2
‑
9固联。层间增强材料成型机构3包括框架3
‑
1、直径调节电机固定板3
‑
2、直径调节电机3
‑
3、螺距调节电机3
‑
4、直径调节丝杠3
‑
5、下托板3
‑
6、调节螺母3
‑
7、送丝电机3
‑
8、成型固定板3
‑
9、成型压轮3
‑
10、成型压轮轴3
‑
11、下切刀3
‑
12、上切刀3
‑
13、送丝主动轮3
‑
14、压紧轮3
‑
15、螺距调节杆3
‑
16、钢丝卷筒3
‑
17、齿轮3
‑
18、齿条3
‑
19和滑槽3
‑
20。直径调节电机固定板3
‑
2固定在框架3
‑
1顶端内侧面上，右侧竖直安装直径调节电机3
‑
3。直径调节丝杠3
‑
5安装在直径调节电机3
‑
3的输出轴上，下端安装有调节螺母3
‑
7。钢丝卷筒3
‑
17通过转轴竖直安装在框架3
‑
1后侧面。框架3
‑
1右侧面下部固定有成型固定板3
‑
9。在框架3
‑
1里面的中下部设有下托板3
‑
6。送丝电机3
‑
8水平安装在下托板3
‑
6下面，送丝电机3
‑
8的输出轴穿过成型固定板3
‑
9，轴端固定安装有送丝主动轮3
‑
14。压紧轮3
‑
15安装在成型固定板3
‑
9外侧面，同时布置在送丝主动轮3
‑
14上方。成型压轮3
‑
10通过成型压轮轴3
‑
11安装在成型固定板3
‑
9的竖直长槽内，成型压轮3
‑
10安装在成型压轮轴3
‑
11右端。调节螺母3
‑
7从成型固定板3
‑
9上侧穿过与成型压轮轴3
‑
11连接。滑槽3
‑
20安装在下托板3
‑
6的上面，螺距调节电机3
‑
4水平安装在下托板3
‑
6上面左部，输出轴上安装有齿轮3
‑
18，与齿条3
‑
19啮合，齿条3
‑
19安装在滑槽3
‑
20内，并穿过成型固定板3
‑
9右上角的方孔，在齿条3
‑
19右端固接着螺距调节杆3
‑
16。下切刀3
‑
12固定在成型固定板3
‑
9外侧下部，上切刀3
‑
13固定在成型压轮轴3
‑
11的右端。
9.本发明的有益技术效果在于：水泥砂浆3d打印成型与层间增强材料螺旋钢丝的加入可以同时进行，提高了水泥砂浆层与层之间的连接强度，而且水泥砂浆每次打印的宽度可以调整。本发明打印头可以实现建筑物的自动化3d打印建造，效率高，节省材料，建筑速度快，代替人工操作，降低工人劳动强度，实现按需进行的个性化建筑。
附图说明
10.图1是本发明带层间增强材料的建筑用3d打印头的总体结构示意图；图2是本发明水泥砂浆挤出机构1的总体结构示意图；图3是本发明层间增强材料调位机构2的整体结构示意图；图4是本发明层间增强材料成型机构3的整体结构示意图视角一；图5是本发明层间增强材料成型机构3的整体结构示意图视角二；图6是本发明层间增强材料成型机构3中a部分的局部放大结构示意图；图7是本发明螺距调节杆3
‑
16的结构示意图。
具体实施方式
11.结合图1
‑
7说明本发明的结构与操作。
12.带层间增强材料的建筑用3d打印头，用于自动化建筑快速建造，所述打印头包括水泥砂浆挤出机构1、层间增强材料调位机构2和层间增强材料成型机构3。水泥砂浆挤出机构1竖直安装，层间增强材料调位机构2安装在水泥砂浆挤出机构1中下部的一侧，层间增强材料成型机构3整体安装在层间增强材料调位机构2的下侧。整个打印头通过连接平台安装在3d打印运动装置上。
13.水泥砂浆挤出机构1包括挤出电机1
‑
1、上支座1
‑
2、轴承1
‑
3、固定轴套1
‑
4、进料口1
‑
5、绞龙1
‑
6、筒体1
‑
7、连接平台1
‑
8、打印宽度调节电机1
‑
9、曲柄1
‑
10、连杆1
‑
11、挡板1
‑
12和出料嘴1
‑
13。上支座1
‑
2固定在筒体1
‑
7上端，挤出电机1
‑
1竖直固定在上支座1
‑
2上面，挤出电机1
‑
1输出轴与固定轴套1
‑
4固联，固定轴套1
‑
4通过轴承1
‑
3安装在上支座1
‑
2内，绞龙1
‑
6安装在固定轴套1
‑
4下端。筒体1
‑
7侧面设有进料口1
‑
5，筒体1
‑
7下端设有出料嘴1
‑
13。打印宽度调节电机1
‑
9水平安装在筒体1
‑
7的下部一侧的平台上，打印宽度调节电机1
‑
9的输出轴上安装有曲柄1
‑
10，曲柄1
‑
10的另一端与连杆1
‑
11通过转轴相连，连杆1
‑
11的另一端通过转轴连接在挡板1
‑
12上，挡板1
‑
12通过转轴安装在出料嘴1
‑
13下端的两侧。打印宽度调节电机1
‑
9、曲柄1
‑
10、连杆1
‑
11、挡板1
‑
12组成水泥砂浆挤出宽度调节机构，两套水泥砂浆挤出宽度调节机构对称布置在筒体1
‑
7下部两侧，筒体1
‑
7外侧中部设有连接平台1
‑
8。
14.连接架2
‑
1与连接平台1
‑
8固联。层间增强材料调位机构2包括连接架2
‑
1、调位电机2
‑
2、支撑座2
‑
3、上平台2
‑
4、导柱2
‑
5、导向套2
‑
6、调位丝杠2
‑
7、带座螺母2
‑
8、下平台2
‑
9和导柱座2
‑
10。连接架2
‑
1下端右侧面设有上平台2
‑
4，支撑座2
‑
3固定在上平台2
‑
4上面，调位电机2
‑
2竖直安装在连接架2
‑
1侧面，调位丝杠2
‑
7的上端与调位电机2
‑
2的输出轴相连，调位丝杠2
‑
7上部轴端通过滚动轴承安装在支撑座2
‑
3内。两个导柱座2
‑
10固定安装在上平台2
‑
4下面，而且在调位丝杠2
‑
7两侧对称。两个导向套2
‑
6对称固定安装在下平台2
‑
9上，导柱2
‑
5上端固定在导柱座2
‑
10内，下端套入导向套2
‑
6。带座螺母2
‑
8固定安装在下平台2
‑
9上，与调位丝杠2
‑
7配合。
15.框架3
‑
1与下平台2
‑
9固联。层间增强材料成型机构3包括框架3
‑
1、直径调节电机固定板3
‑
2、直径调节电机3
‑
3、螺距调节电机3
‑
4、直径调节丝杠3
‑
5、下托板3
‑
6、调节螺母3
‑
7、送丝电机3
‑
8、成型固定板3
‑
9、成型压轮3
‑
10、成型压轮轴3
‑
11、下切刀3
‑
12、上切刀3
‑
13、送丝主动轮3
‑
14、压紧轮3
‑
15、螺距调节杆3
‑
16、钢丝卷筒3
‑
17、齿轮3
‑
18、齿条3
‑
19和滑槽3
‑
20。直径调节电机固定板3
‑
2固定在框架3
‑
1顶端内侧面上，右侧竖直安装直径调节电机3
‑
3。直径调节丝杠3
‑
5安装在直径调节电机3
‑
3的输出轴上，下端安装有调节螺母3
‑
7。钢丝卷筒3
‑
17通过转轴竖直安装在框架3
‑
1后侧面。框架3
‑
1右侧面下部固定有成型固定板3
‑
9。在框架3
‑
1里面的中下部设有下托板3
‑
6。送丝电机3
‑
8水平安装在下托板3
‑
6下面，送丝电机3
‑
8的输出轴穿过成型固定板3
‑
9，轴端固定安装有送丝主动轮3
‑
14。压紧轮3
‑
15安装在成型固定板3
‑
9外侧面，同时布置在送丝主动轮3
‑
14上方。成型压轮3
‑
10通过成型压轮轴3
‑
11安装在成型固定板3
‑
9的竖直长槽内，成型压轮3
‑
10安装在成型压轮轴3
‑
11右端。调节螺母3
‑
7从成型固定板3
‑
9上侧穿过与成型压轮轴3
‑
11连接。滑槽3
‑
20安装在下托板3
‑
6的上面，螺距调节电机3
‑
4水平安装在下托板3
‑
6上面左部，输出轴上安装有齿轮3
‑
18，与齿
条3
‑
19啮合，齿条3
‑
19安装在滑槽3
‑
20内，并穿过成型固定板3
‑
9右上角的方孔，在齿条3
‑
19右端固接着螺距调节杆3
‑
16。下切刀3
‑
12固定在成型固定板3
‑
9外侧下部，上切刀3
‑
13固定在成型压轮轴3
‑
11的右端。
16.本发明装置的工作过程：（1）水泥砂浆送料水泥砂浆挤出机构1由3d打印运动装置带动按设计路线移动，水泥砂浆由外部的输送管通过进料口1
‑
5输进到水泥砂浆挤出机构1，挤出电机1
‑
1转动，带动绞龙1
‑
6转动，将水泥砂浆从出料嘴1
‑
13挤出平铺成型。
17.（2）螺旋钢丝成型当需要增加层间增强材料时，层间增强材料成型机构3开始工作。钢丝从钢丝卷筒3
‑
17出来，由送丝电机3
‑
8驱动送丝主动轮3
‑
14转动，与压紧轮3
‑
15挤压钢丝送进，然后与成型压轮3
‑
10一起，将钢丝变为螺旋形状。螺旋钢丝一部分埋在水泥砂浆内，另一部分露在上面，等待下一层水泥砂浆覆盖住；当送丝结束时，送丝电机3
‑
8停止转动，螺距调节杆3
‑
16向后运动，直径调节电机3
‑
3带动上切刀3
‑
13向下运动，与成型固定板3
‑
9上的下切刀3
‑
12配合将成型后的螺旋钢丝切断；当打印不需要增加层间增强材料时，比如打印最上层时，只需使水泥砂浆挤出机构1工作，而层间增强材料成型机构3不工作，即可实现。
18.（3）水泥砂浆挤出速度调节通过调节挤出电机1
‑
1的转速可以控制水泥砂浆的挤出速度，以实现不同的打印速度或打印层厚。
19.（4）水泥砂浆打印宽度调节由打印宽度调节电机1
‑
9的转动可以控制出料嘴1
‑
13两边的挡板1
‑
12开合幅度，从而控制水泥砂浆的打印宽度。当需要并行打印时，将设置在出料嘴1
‑
13一侧的挡板1
‑
12抬起到水平位置以上，即可满足并行打印的需要。
20.（5）螺旋钢丝螺距的调节通过螺距调节电机3
‑
4带着齿轮3
‑
18驱动齿条3
‑
19，从而带动螺距调节杆3
‑
16移动，螺距调节杆3
‑
16下端的横杆拨动钢丝，以此控制螺旋钢丝的螺距。
21.（6）螺旋钢丝螺旋直径的调节通过直径调节电机3
‑
3带动调节螺母3
‑
7上下运动，从而改变成型压轮3
‑
10的上下位置，可以调节螺旋钢丝的螺旋直径。
22.（7）螺旋钢丝埋入深度的调节当需要改变螺旋钢丝埋入水泥砂浆深度时，层间增强材料调位机构2的调位电机2
‑
2启动，通过丝杠螺母机构带动下平台2
‑
9上下运动，进而改变层间增强材料成型机构3上下位置，从而调节螺旋钢丝在水泥砂浆中的埋入深度。