[实用新型]一种用于建筑3D打印的变径喷头及挤出装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及建筑3D打印领域，更具体地，涉及一种用于建筑3D打印的变径喷头及挤出装置，用于挤出固化的水泥砂浆砌体3D打印。

背景技术

3D打印技术是一种直接从数字模型制造三维结构的增材制造技术，它起源于20世纪80年代，融合了信息技术、机电控制技术、材料科学技术等诸多学科的前沿技术，目前已经成功运用于航空航天、汽车、生物医药等行业。3D打印技术为建筑业的发展与变革带来了全新的思路，在解决困扰传统建筑业的环境污染、资源浪费、人力资源短缺等问题方面具有强大的应用潜力，具体来看，主要包括：

1)无需模板，减少人工劳动力需求，从而降低施工成本；

2)依靠机器自动化建造手段极大地缩短现场施工时间，提高施工效率；

3)增材制造方式减少材料浪费和建筑垃圾排放，有效保护环境；

4)数字化设计突破现有设计自由度，实现更加复杂的建筑及结构设计。

现代工程建设中，水泥砂浆(混凝土)是使用最为广泛的一类复合型建筑材料，将水泥砂浆作为3D打印的原材料，是目前基于挤出固化工艺的建筑3D打印技术的主流选择。这类建筑3D打印硬件系统主要包括控制装置、运动装置、喂料装置和挤出装置，其中，挤出装置直接关系到打印建筑产品构件的成型质量，至关重要。然而，现有的此类建筑3D打印挤出装置在实际应用中普遍存在一些不足，主要包括以下几个方面：

(1)现有挤出装置的喷嘴尺寸在打印过程中是固定的，当用一个恒定的小口径喷嘴加工复杂的大图形时，往往需要进行多道加工，或在面积较大的区域停留较长的打印时间才能完成打印制造，直接导致打印效率低下。

(2)现有挤出装置的喷嘴为圆形，打印的构件产品外表面有明显的带弧度的分层纹理，尤其在棱角处、曲率变化明显的位置更是无法满足原设计的成型质量要求。

(3)现有挤出装置对打印后设备清洗的需求考虑不足，特别是喷嘴装置的拆装和清洗非常不便，由于采用管状喷嘴，常常因无法完全清洗干净喷嘴内部而导致部分物料残留淤积，轻则影响后续使用过程中的成型质量，重则直接导致装置损坏。

实用新型内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本实用新型旨在提供一种喷头，通过设置可变径的构造、正方形的喷嘴以及便于拆装的部件，解决现有技术中打印效率低下、难以满足成型质量要求、拆装清洗不便的技术问题。

为实现上述目的，按照本实用新型的一个方面，提供了一种用于建筑3D打印的变径喷头，包括：旋转拨盘、底板、四个直线导轨、四个滑块以及四个直角动片；

旋转拨盘周向开设有四个驱动槽；

底板位于旋转拨盘下方；四个直线导轨呈正方形分布，安装于底板上；

四个滑块一一对应滑动安装于四个直线导轨上，并且，四个滑块上各设有一个驱动部，共四个驱动部，一一对应插入四个驱动槽中；

四个直角动片位于底板下方，一一对应安装于四个滑块上，并且，四个直角动片的直角边两两贴合，在中间围成正方形喷嘴；其中，

底板和旋转拨盘均开设有对应正方形喷嘴的通孔；

当旋转拨盘与底板发生相对转动时，旋转拨盘通过四个驱动槽带动四个驱动部同步转动，进而带动四个滑块沿四个直线导轨同步滑动，四个滑块带动四个直角动片同步产生相对移动，从而改变正方形喷嘴的口径。

进一步地，包括限位板；限位板具有一平面，该平面紧贴四个直角动片，以保证四个直角动片在运动过程中始终处于同一平面上；限位板上开设有对应正方形喷嘴的通孔。

进一步地，包括四个轴承，一一对应设置于四个驱动槽内；四个驱动部均为轴状结构，一一对应插入四个轴承中。

另一方面，为了实现上述目的，本实用新型还提供了一种用于建筑3D打印的挤出装置，其包括前面所述的变径喷头。

进一步地，变径喷头包括第一旋转套筒和第一电机，第一电机用于驱动第一旋转套筒转动；旋转拨盘设于第一旋转套筒上，与第一旋转套筒同步转动。

进一步地，该挤出装置包括旋转模块，该旋转模块包括第二旋转套筒和第二电机；第二电机用于驱动第二旋转套筒转动，底板设于第二旋转套筒上；

旋转拨盘、底板、第一旋转套筒以及第二旋转套筒同轴布置，且第一旋转套筒套在第二旋转套筒外。

进一步地，该挤出装置包括搅拌模块和输料模块；搅拌模块、输料模块、旋转模块以及变径喷头从上至下依次布置；

搅拌模块包括第三电机、搅拌叶轮和料斗；第三电机连接搅拌叶轮，搅拌叶轮置于料斗中，料斗下部为物料出口；