[发明专利]一种采用铺砂辅助支撑方式的混凝土3D打印工艺及应用

说明书

本发明公开了一种采用铺砂辅助支撑方式的混凝土3D打印工艺及应用，包括以下步骤:步骤一，组装箍砂维护结构；步骤二，进行混凝土3D打印成型；步骤三，打印混凝土3D构件的悬空部位之前，安装箍砂维护结构，并铺设细砂进行辅助支撑；步骤四，在原有箍砂维护结构的基础上，竖向堆叠连接箍砂维护结构；步骤五，重复上述步骤四的作业内容，直至混凝土3D构件打印完成；步骤六，待混凝土3D打印材料完全硬化，拆除箍砂维护结构，除去砂粉，进行喷水养护；步骤七，达到养护龄期后，混凝土3D构件完成。采用铺砂辅助支撑方式的混凝土3D打印工艺打印的构件包括带有悬空和大倾斜角的景观塑像、景观构件、建筑屋顶、艺术品，但不限于以上物品。

技术领域

本发明涉及3D打印技术领域，更具体的说是涉及一种采用铺砂辅助支撑方式的混凝土3D打印工艺及应用。

背景技术

3D打印技术在打印过程中，打印制品悬空结构或者中空结构的部位成型过程中需要有支撑材料去支撑制品的悬空部位，打印完成后需要去除的材料。

目前一般的3D打印过程中，是将与本体同样的材料在需要支撑的部位打印成疏松的结构，打印完成后通过物理的方法用小刀等工具将支撑材料从主体材料上剥离，这种方法存在操作困难，支撑材料本身不容易去除干净且容易破坏主体材料等缺点。

另外在高分子3D打印市场研究热点的溶解型的支撑材料和工艺，支撑材料主要利用水溶性材料如聚乙烯醇、丙烯酸类共聚物等，打印完成后将成品浸泡在水中，利用支撑材料的水溶特性来去除。但此种支撑工艺和材料在混凝土3D打印工艺中很难应用。

所以在现有的混凝土3D打印研究和应用领域，一般仅将打印的模型的悬空倾斜角度控制在一个很小的范围内，没有采用打印支撑的方法打印完成悬空水泥混凝土构件制品的应用方法，因此导致混凝土3D打印技术在应用中具有一定的局限性。

因此，如何提供一种采用铺砂辅助支撑方式的混凝土3D打印工艺及应用是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种采用铺砂辅助支撑方式的混凝土3D打印工艺及应用，本发明专利采用铺砂辅助支撑复合成型工艺实现异形构件的混凝土3D打印制造，克服现有的混凝土3D打印工艺无法打印具有悬空和大角度悬挑构件制品的技术难题。

为了实现上述方案，本发明采用以下技术方案：

一种采用铺砂辅助支撑方式的混凝土3D打印工艺，包括以下步骤:

步骤一，组装箍砂维护结构；

步骤二，使用3D打印机根据三维模型在3D打印区域内进行混凝土3D打印成型；

步骤三，在步骤二打印过程中，打印混凝土3D构件的悬空部位之前，将步骤一中组装好的箍砂维护结构套设在混凝土3D构件外围，然后在混凝土3D构件的悬空部位所处空间内铺设细砂进行辅助支撑；

步骤四，随着混凝土3D构件高度增加以及铺砂高度的需要，在原有箍砂维护结构的基础上，竖向堆叠连接箍砂维护结构，以实现后续的打印和铺砂操作；

步骤五，重复上述步骤四的作业内容，直至混凝土3D构件打印完成，随即铺砂也停止；

步骤六，待混凝土3D打印材料完全硬化，拆除箍砂维护结构，除去混凝土3D构件的悬空部位周围砂粉，待打印的混凝土3D构件完全展现出来后，进行喷水养护；

步骤七，打印的混凝土3D构件达到养护龄期后，打印的混凝土3D构件即可进行使用。

优选的，在上述一种采用铺砂辅助支撑方式的混凝土3D打印工艺中，在步骤三中，采用机械自动或手动方式进行铺设细砂操作。