[发明专利]输送胶凝材料的方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于胶凝材料的沉积的新式构造技术及执行该技术的装置，这种技术可选地通过以受控方式施加“促凝剂”来进行。本发明还涉及一种用于多层胶凝材料的沉积的装置和技术，所述胶凝材料优选地在其沉积的位置处被进一步配给一个或多个促凝剂成分(accelerator compound)，由此允许在部分固化的胶凝材料上施涂其它多个层，而不会使所述材料在这些另外的一个或多个层的重量作用下过度变形。

背景技术

快速原型技术(rapid prototyping)在过去的十年中越来越广泛地应用于各工业设计领域，从一种适用领域较窄的技术演变为提供材料选择、分辨率及各种其它要素的多种技术的主流。其中较为常用的技术是立体平版印刷、选择性激光烧结(SLS)和熔融沉积建模(FDM)，后两者都是主要使用塑胶材料的叠加式制造技术，FDM还特别用于快速制造短期或小批量的塑胶部件。

发明内容

本发明旨在将快速原型技术所提供的优点应用于产品设计及制造的领域，并将其引入构造领域，切实地提供能够“打印”由胶凝材料形成的大型复杂且不规则的物件和结构的3D打印机。

目前已进行了若干次尝试来取得本发明所提供的一些优点，然而，所有的方案都有其缺点，且通常在能够制造的物件/结构的尺寸以及所述物件/结构的复杂性这两个方面中的任一者或两者上都非常受限制。

术语“速凝剂”应被理解为包括任何能够经由催化或其它过程来加速胶凝材料的固化/凝结的材料(物质)。

术语“缓凝剂”应被理解为是指使胶凝材料的固化/凝结迟缓或减慢的材料。这样可延长可加工性的开放时间(open time)以及/或者改善可加工性的流变性、可挤压性、可打印性及可构建性。

术语“胶凝材料”或“灌注材料”应被理解为包括能够以流体状态运送并随后在沉积之后变硬的一种或多种填料和粘结剂形成的任何集聚物(agglomeration)。

术语“稳定的胶凝材料”是指添加了缓凝剂的胶凝材料。

术语“支撑材料”是指被临时沉积以用来支撑后续的多个构造的层的材料，所述支撑材料在完成所述构造时被移除，并且可选地为针对后续的再利用而被回收/再循环。

术语“结合材料(cartilage material，软骨材料)”和“结合层”是指这样的材料或层，其被插置于支撑层与胶凝层之间、或者覆盖于完工的表面之上、或者围绕用以使这些层更容易分离的任一内部或外部特征，使建筑部件的表面与其它流体分离(例如在固化期间使胶凝材料的水分蒸发或其它成分的损失最小化)，以提高胶凝材料的表面光洁度以及/或者使所述胶凝材料能够产生纹理饰面。这种层可以是临时的或半永久式的，或者可形成完工的部件的永久特征。

术语“工作表面”不仅涉及开始构造的初始表面，而且涉及胶凝材料、支撑材料和结合材料中的任一者或所有的最上部露出层。

特别针对胶凝材料与支撑材料的沉积的相互关系描述的术语“大致同时”应被宽泛地解释，因为其不太可能为任何指定的层将需要相同的量、甚至相同的胶凝材料和支撑材料的分布的情况，因此支撑材料沉积而同时胶凝材料不沉积的情形将不可避免，反之亦然，因此这个术语应被理解为推断，胶凝材料与支撑材料的所述沉积可以是同步的(尽管不要求精确的同步性)。

术语“活化剂”应被理解为包括任何能够通过催化或其它工艺加速支撑材料的固化/凝结的材料。

当使用术语“喷嘴”时，其应被理解为指示单个喷嘴或多个相互接近的喷嘴，因此单数应被解释为也包括复数，反之亦然。

本发明克服了现有技术/技术状态的许多缺点，并且在第一方案中提供了一种多层构造方法，每层的构造均包括以下步骤：

提供胶凝材料；

将所述胶凝材料输送到喷嘴；

使所述喷嘴沿预定路径转位；以及

通过将所述胶凝材料从所述喷嘴挤出而将所述胶凝材料施涂到工作表面；以及

对于所要求的每个另外的构造层，重复这些步骤。

优选地，该胶凝材料是稳定的胶凝材料。优选地，在将胶凝材料输送到喷嘴之前并且在将胶凝材料施涂到工作表面之前，该胶凝材料是稳定的。优选地，所述胶凝材料是混凝土材料。