[发明专利]用于建筑结构增材制造机器人的用于挤出胶结材料条的系统

说明书

本发明涉及一种用于建筑结构的增材制造的机器人的用于挤出胶结材料条的系统，其包括：用于沉积胶结材料条的头部，称为打印头(30)，其包括入口口部(31)和出口喷嘴(34)，该出口喷嘴被构造成形成胶结材料条；用于所述打印头(30)的供应回路(20)，其包括用于储存胶结材料的储罐(10)、将所述储罐(10)连接至所述打印头(30)的供应管道(21)、以及用于所述供应管道(21)的增压泵(22)；其特征在于，所述系统进一步包括传感器(33)，该传感器用于感测在所述打印头(30)中流动的胶结侧料的压力/流量，并且适于将压力/流量测量结果传送至所述增压泵(22)，并且增压泵(22)被构造成基于由传感器(33)传送的测量结果来控制供应管道(21)的增压。

技术领域

本发明涉及胶结材料的增材制造。本发明特别涉及一种用于建筑结构的增材制造的机器人的用于挤出胶结材料股流的系统。本发明还涉及一种设有这种系统的用于建筑结构的增材制造的机器人。

背景技术

胶结材料的3D打印是用于胶结材料的增材制造的一个行业分支，其在建筑和施工领域中的应用看起来是众多且有前途的。

实际上，胶结材料的3D打印显现出能够提供超过传统技术的许多优点，特别是包括通过添加胶结材料的连续层而能够生产复杂形状的可能性、施工操作的速度、降低的成本和人力、改善的施工场所安全性，等等。

对胶结材料的3D打印的掌握需要在流体力学、力学、电子学和土木工程领域中的技能。

贯穿本文，术语“建筑结构”指的是单独的结构元素(桥梁、立柱、墙壁、公共设施等)、完整结构(建筑物、房屋、公寓楼等)和各种建筑部件(艺术作品、雕塑等)。

旨在用于制造建筑结构的胶结材料的挤出涉及：胶结物打印头，其包括用于胶结材料的入口和用于胶结材料的出口的喷嘴；以及用于向打印头供应胶结材料的回路，其包括胶结材料储罐、连接储罐与打印头的入口的管道、以及用于用来自储罐的胶结材料填充管道的泵。

胶结材料的3D打印的困难之一在于以下事实：胶结材料必须以与泵送该材料相兼容的流变状态提供，即材料必须有足够的流动性，以能够从储罐泵送并输送至出口喷嘴，而其状态必须在出口喷嘴的下游非常粘稠(即，较少流动性)，以能够形成能够支撑下一层的自支撑层。

胶结物打印系统已经存在。这样一来，已经发现，所提出的系统尤其不允许在打印的产品(所生产的结构)中存在过多的悬突部，否则打印操作大大减慢(这造成了不连续性)，或者否则需要添加临时加强物(这减慢了打印并使打印复杂化)。先前解决方案的困难的原因之一在于以下事实：胶结材料处于接近其泵送极限的状态同时具有足以使其不松垂的剪切阈值。对材料的这种约束需要通过限制机器人的输出和速度来对制造部件的打印速度进行严格约束，并因此将所生产部件的复杂性限制于挤出材料的强度。

发明内容

因此，发明人寻求提供一种用于挤出胶结材料的系统，该系统使得可以解决现有解决方案的至少一些缺点，目的在于能够提供复杂部件而不影响打印性能。

特别地，发明人寻求提供一种允许使用类似于传统技术背景中浇筑的材料(特别是在强度方面)的胶结材料而不需要存在模具或模板的解决方案。

本发明还旨在在至少一个实施例中提供一种用于挤出胶结材料的系统，该系统使得可以制造复杂的建筑部件或结构部件。

本发明还旨在在至少一个实施例中提供一种允许连续且均匀地分配材料的挤出系统。

本发明还旨在在至少一个实施例中提供一种挤出系统，其允许打印具有悬突部的部件，然而这并不导致打印速度的减慢。

本发明还旨在在至少一个实施例中提供一种挤出系统，其允许以精确、稳定和可重复的方式且低成本地制造建筑或结构部件。

本发明还旨在提供一种设置有根据本发明的胶结物挤出系统的机器人。