[发明专利]一种现场作业式混凝土3D打印系统及其装配方法

说明书

本发明涉及一种现场作业式混凝土3D打印系统及其装配方法。本发明所述现场作业式混凝土3D打印系统，包括两条无砟轨道、两套X‑Z方向运动机构和一套Y方向运动机构，利用无砟轨道建立尺寸基准，实现大型混凝土3D打印系统的野外定位；通过轮式移动平台的模块化组合实现对不同载荷、不同打印尺寸的需求；合理设计装配方法，确保系统在保证精度的同时有效抵消由大载荷所引起机构变形对系统工作的影响。本发明所述一种现场作业式混凝土3D打印系统，结构简单，安全可靠，对环境要求性低，可广泛应用于各类建筑工地。

技术领域

本发明涉及一种现场作业混凝土3D打印系统及其装配方法，属于3D打印技术领域。

背景技术

3D打印技术的传统定义是指一种以数字模型为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，运用逐层打印的方式来构造物体的技术。将打印材料拓展为水泥等建筑材料便形成了建筑业的3D打印技术，建筑业3D打印起源于1997年美国学者Joseph Pegna 提出的一种适用于水泥材料逐层累加并选择性凝固的自由形态构件的建造方法，3D打印对建筑业实现信息化、绿色化有着极其重要的作用，相比传统建筑方法更加环保，可解决建筑业资源浪费、模型制作精确度低、施工过程安全得不到保障等问题，应用前景广阔。

现有技术中虽然已经有关于建筑业3D打印系统的研究，例如，中国专利CN201721393416.X公开了一种全地形建筑3D打印机，通过旋转机构和机械臂组件的配合，实现打印组件在三维空间内六个自由度的全方位打印。但由于其打印系统是车载的，被打印建筑件的尺寸受到了极大的限制，只能打印小件。中国专利CN201721399342.0公开了一种集装箱式建筑3D打印机，将两个集装箱设置在可移动底盘上，打印组件和控制装置设置在集装箱中。但作为室内作业系统，在生产过程中将所需要的建筑实体零构件在车间内打印好，冷却凝固，拖运至目的地，然后逐块组装。期间存在两个问题，其一是由于水泥原料密度大、单位时间内的挤出量大导致打印头的负载远大于传统3D打印机的承受范围，大的载荷极易带来打印头的颤动，影响加工精度，因此现有建筑业3D打印系统为了保证加工精度，可打印工件的尺寸均受限，无法满足建筑实体的需求。其二则是由于建筑实体具有体积庞大、质量超重的固有特性，给运输和装配过程都带来不小的风险，导致3D打印建筑实体的成本居高不下，严重限制了3D打印技术在建筑业的应用和推广。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种现场作业式混凝土3D打印系统。

本发明提供一种上述现场作业式混凝土3D打印系统的装配方法。

发明概述：

本发明所述一种现场作业式混凝土3D打印系统，利用无砟导轨为混凝土3D打印系统在野外快速找到定位基准，通过采用双边轨道、前后侧立柱、左右侧立柱以及不同配合公差的方式，实现系统在野外的大尺寸、高精度混凝土3D打印。

本发明的技术方案为：

一种现场作业式混凝土3D打印系统，包括两条无砟轨道、两套X-Z方向运动机构和一套Y方向运动机构。

所述无砟轨道包括两条无缝钢轨、一个X方向齿条和多个枕木；所述X方向齿条装配于无缝钢轨内侧。

所述X-Z方向运动机包括移动平台、前后侧立柱、左右侧立柱和Z方向移动机构；所述移动平台由多个模块单元组成，每个模块单元包括车体、轮轴、车轮、X方向电机和X方向齿轮，多个模块单元之间直接固联；所述车轮具有凸缘结构特征，通过轮轴对称装配于车体下方，凸缘位于无缝钢轨的内侧；所述X方向电机置于车体上表面，所述X方向齿轮与所述X方向电机输出轴连接，并与X方向齿条啮合。