CN109760314B - 3d打印建筑喷头以及压印方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及技术领域，公开了一种3D打印建筑喷头以及压印方法，包括壳体，壳体设有第一空腔和第二空腔，第一空腔的下端连接有打印头，第二空腔中设有压印头以及驱动机构，通过打印头逐层重复铺设形成产品，控制器根据需要压印出的图案花纹的压印压力值，控制驱动机构驱动压印头在打印头铺设的建筑材料上压印出图案花纹，由于打印头和压印头分开设置，压印头不受打印头的尺寸大小以及打印速率限制，可以根据图案花纹的具体要求通过驱动机构单独控制，压印效果较好，而且，由于打印头和压印头设置在同一壳体上，打印头完成打印后压印头可以在建筑材料凝结变硬之前及时对打印头铺设的建筑材料进行图案花纹的压印，提高了压印施工效率。

Description

3D打印建筑喷头以及压印方法

技术领域

本发明涉及3D打印的技术领域，特别是涉及一种3D打印建筑喷头以及压印方法。

背景技术

随着3D打印技术的发展，3D打印在建筑行业上应用的越来越多。3D打印建筑是利用工业机器人逐层重复铺设材料层构件自由形式的建筑结构的新兴技术，通过逐层累积最终形成一个成品，一般地，为了增强打印成品的美观性，在打印过程中，打印喷头在压力的作用下使材料厚度发生变化，并根据预先设置的电脑程序按照一定的运动轨迹在材料表面压出起伏花纹或者字样。

对于一般的3D打印技术，打印的结构物一般都比较的小，采用小型打印头既能满足打印速度的要求，也能满足结构物对精度的需求，而且还可以打印出一些生动形象的图案，而对于建筑工业3D打印机来说，需要打印的建筑比普通的小结构大了很多，相应的打印机的喷头也大了很多，在实际打印过程中，对于一些细部图案，例如花纹等效果，大型的喷头由于自身尺寸以及运行速率的限制没法达到打印要求，需要后期另外进行压印操作，由于建筑材料在逐层累积的过程中逐渐凝结变硬，给后期压印操作带来了极大的困难，大大降低了施工效率。

发明内容

本发明的目的是提供一种3D打印建筑喷头以及压印方法，可以实现在建筑材料凝结变硬之前进行压印操作，且打印和压印操作分开进行，避免打印喷头的自身尺寸以及运行速率限制而影响打印效果。

为了解决上述问题，本发明提供一种3D打印建筑喷头，包括壳体，所述壳体设有第一空腔和第二空腔，所述第一空腔的下端连接有打印头，所述第二空腔中设有压印头以及用于驱动所述压印头做直线运动的驱动机构，所述压印头上连接有复位机构；

所述压印头的前端凸出于所述第二空腔设置，且在所述压印头的前端设有压力传感器，所述压力传感器以及所述驱动机构均电连接控制器。

进一步优选地，沿打印轨迹方向，所述压印头位于所述打印头的后方。

进一步优选地，所述驱动机构包括驱动电机、连接在所述驱动电机输出端的转盘以及连接在所述转盘上的连杆，所述压印头与所连杆连接，所述驱动电机与所述控制器电连接。

进一步优选地，所述复位结构包括复位弹簧，所述复位弹簧套设在所述连杆上，且所述复位弹簧一端与所述第二空腔内壁连接，另一端与所述压印头连接。

进一步优选地，所述壳体上端设有固定支架，所述驱动电机设于所述固定支架上，所述连杆一端连接于所述转盘，另一端贯穿所述壳体延伸至所述第二空腔内。

进一步优选地，所述壳体上设有用于与3D打印机夹持设备连接的夹持部。

为了解决相同的技术问题，本发明还提供一种3D打印建筑的压印方法，包括如下步骤：

S1、通过软件建立3D打印建筑的立体模型，确定立体模型上图案花纹的压印位置以及压印深度；

S2、根据图案花纹的压印位置以及压印深度确定压印头的压印压力值；

S3、打印头按照立体模型的轨迹打印，控制器根据压印压力值控制驱动机构驱动压印头在打印头铺设的建筑材料上压印出图案花纹；

S4、压印完成后，压印头在复位机构的作用下复位。

本发明提供一种3D打印建筑喷头，包括壳体，壳体设有第一空腔和第二空腔，第一空腔的下端连接有打印头，第二空腔中设有压印头以及用于驱动压印头做直线运动的驱动机构，压印头上连接有复位机构，第一空腔与建筑材料供给设备连接以将建筑材料挤压输送至打印头，通过打印头逐层重复铺设形成产品，控制器根据需要压印出的图案花纹的压印压力值，控制驱动机构驱动压印头在打印头铺设的建筑材料上压印出图案花纹，由于打印头和压印头分开设置，压印头不受打印头的尺寸大小以及打印速率限制，可以根据图案花纹的具体要求通过驱动机构单独控制，压印头在复位机构的作用下复位等待进入下一个压印行程，压印效果较好，而且，由于打印头和压印头设置在同一壳体上，打印头完成打印后压印头可以在建筑材料凝结变硬之前及时对打印头铺设的建筑材料进行图案花纹的压印，提高了压印施工效率。

本发明还提供一种3D打印建筑的压印方法，通过软件建立3D打印建筑的立体模型，确定主体模型上图案花纹的压印位置以及压印深度，根据图案花纹的压印位置以及压印深度确定压印头的压印压力值，打印头按照立体模型的轨迹打印，控制器根据压印压力值控制驱动机构驱动压印头在打印头铺设的建筑材料上压印出图案花纹，压印完成后，压印头在复位机构的作用下复位等待进入下一个压印行程，保证了压印效果，提高了压印效率。

附图说明

图1是本发明实施例中的3D打印建筑喷头的结构示意图；

图2是本发明实施例中的3D打印建筑的压印方法的流程示意图。

图中，100、壳体；1、第一空腔；2、第二空腔；3、固定支架；4、夹持部；101、打印头；201、压印头；202、压力传感器；203、驱动电机；204、转盘；205、连杆；206、复位弹簧。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、 “左”、“右”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

结合图1所示，示意性地显示了本发明实施例的一种3D打印建筑喷头，包括壳体100，壳体100设有第一空腔1和第二空腔2，第一空腔1的下端连接有打印头101，第二空腔2中设有压印头201以及用于驱动压印头201做直线运动的驱动机构，压印头201上连接有复位机构，压印头201的前端凸出于第二空腔2设置，且在压印头201的前端设有压力传感器202，压力传感器202以及驱动机构均电连接控制器，压力传感器202用于检测压印头201前端的压力，从而确定压印图案花纹的深度，第一空腔1与建筑材料供给设备连接以将建筑材料挤压输送至打印头101，通过打印头101逐层重复铺设形成产品，控制器根据需要压印出的图案花纹的压印压力值，控制驱动机构驱动压印头201在打印头101铺设的建筑材料上压印出图案花纹，由于打印头101和压印头201分开设置，压印头201不受打印头101的尺寸大小以及打印速率限制，可以根据图案花纹的具体要求通过驱动机构单独控制，压印完成后，压印头201在复位机构的作用下复位等待进入下一个压印行程，压印效果较好，而且，由于打印头101和压印头201设置在同一壳体100上，打印头101完成打印后压印头201可以在建筑材料凝结变硬之前及时对打印头101铺设的建筑材料进行图案花纹的压印，提高了压印施工效率。

进一步地，沿打印轨迹方向，压印头201位于打印头101的后方，打印时，打印头101在前面铺设建筑材料，压印头201接着在后面进行压印，以便于能在铺设的建筑材料凝结变硬之前及时对打印头101铺设的建筑材料进行图案花纹的压印，提高压印施工效率。

更进一步地，驱动机构包括驱动电机203、连接在驱动电机203输出端的转盘204以及连接在转盘204上的连杆205，压印头201与连杆205连接，驱动电机203驱动转盘204转动，带动与转盘204连接的连杆205沿着第二空腔2做竖直方向的直线运动，进而带动与连杆205连接的压印头201做竖直方向的直线运动，驱动电机203与控制器电连接，控制器根据需要压印出的图案花纹的压印压力值控制压印头201在竖直方向的运动行程，也即控制压印头201的伸缩长度，以达到压印出不同深度的图案花纹的效果。

本实施例中，复位结构包括复位弹簧206，复位弹簧206套设在连杆205上，且复位弹簧206一端与第二空腔2内壁连接，另一端与压印头201连接，当驱动机构驱动压印头201向下运动压印时，压印头201带动复位弹簧206拉伸，压印完成后，压印头201在复位弹簧206的弹力作用下复位，等待下一次压印。

优选地，壳体100上端设有固定支架，驱动电机203设于固定支架上，连杆205一端连接于转盘204，另一端贯穿壳体100延伸至第二空腔2内，通过驱动电机203通过固定支架固定安装在壳体100上，避免打印过程中驱动机构产生振动而影响压印的效果。

壳体100上设有用于与3D打印机夹持设备连接的夹持部，夹持设备设置在3D打印机上，夹持设备通过夹持在壳体100的夹持部上以实现壳体100与3D打印机的固定安装，具体地，夹持部包括固定板以及设置在固定板上的固定孔，固定板连接在壳体100侧壁上，夹持设备通过紧固件与固定板上的固定孔连接固定，需要说明的是，夹持部可以为其他能与夹持设备连接的结构，以便能实现将打印喷头与3D打印机固定安装的功能即可。

参照图2所示，本发明实施例还提供一种3D打印建筑的压印方法，具体包括如下步骤：

S1、通过软件建立3D打印建筑的立体模型，确定立体模型上图案花纹的压印位置以及压印深度，压印位置以及压印深度根据建筑模型的具体需求设定；

S2、根据图案花纹的压印位置以及压印深度确定压印头201的压印压力值；

S3、打印头101按照立体模型的轨迹打印，控制器根据打印头101打印的轨迹在设定的压印位置处压印，同时，控制器根据压印压力值控制驱动机构驱动压印头201在打印头101铺设的建筑材料上压印出图案花纹，压印头201的压力值通过压力传感器202实时反馈，以便于控制器控制；

S4、压印完成后，压印头201在复位机构的作用下复位，压印完成后，压印头201在复位机构的作用下复位等待进入下一个压印行程，保证了压印效果，提高了压印效率。

综上所述，本发明提供一种3D打印建筑喷头，包括壳体100，壳体100设有第一空腔1和第二空腔2，第一空腔1的下端连接有打印头101，第二空腔2中设有压印头201以及用于驱动压印头201做直线运动的驱动机构，压印头201上连接有复位机构，第一空腔1与建筑材料供给设备连接以将建筑材料挤压输送至打印头101，通过打印头101逐层重复铺设形成产品，控制器根据需要压印出的图案花纹的压印压力值，控制驱动机构驱动压印头201在打印头101铺设的建筑材料上压印出图案花纹，由于打印头101和压印头201分开设置，压印头201不受打印头101的尺寸大小以及打印速率限制，可以根据图案花纹的具体要求通过驱动机构单独控制，压印效果较好，而且，由于打印头101和压印头201设置在同一壳体100上，打印头101完成打印后压印头201可以在建筑材料凝结变硬之前及时对打印头101铺设的建筑材料进行图案花纹的压印，提高了压印施工效率。

本发明还提供一种3D打印建筑的压印方法，通过软件建立3D打印建筑的立体模型，确定主体模型上图案花纹的压印位置以及压印深度，根据图案花纹的压印位置以及压印深度确定压印头201的压印压力值，打印头101按照立体模型的轨迹打印，控制器根据压印压力值控制驱动机构驱动压印头201在打印头101铺设的建筑材料上压印出图案花纹，压印完成后，压印头201在复位机构的作用下复位等待进入下一个压印行程，保证了压印效果，提高了压印效率。

应当理解的是，本发明中采用术语“第一”、“第二”等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语，这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本发明范围的情况下，“第一”信息也可以被称为“第二”信息，类似的，“第二”信息也可以被称为“第一”信息。

以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种3D打印建筑喷头，其特征在于，包括壳体，所述壳体设有第一空腔和第二空腔，所述第一空腔的下端连接有打印头，所述第二空腔中设有压印头以及用于驱动所述压印头做直线运动的驱动机构，所述压印头上连接有复位机构，沿打印轨迹方向，所述压印头位于所述打印头的后方；

所述压印头的前端凸出于所述第二空腔设置，且在所述压印头的前端设有压力传感器，所述压力传感器以及所述驱动机构均电连接控制器；

所述驱动机构包括驱动电机、连接在所述驱动电机输出端的转盘以及连接在所述转盘上的连杆，所述压印头与所连杆连接，所述驱动电机与所述控制器电连接；所述复位结构包括复位弹簧，所述复位弹簧套设在所述连杆上，且所述复位弹簧一端与所述第二空腔内壁连接，另一端与所述压印头连接；

所述壳体上端设有固定支架，所述驱动电机设于所述固定支架上，所述连杆一端连接于所述转盘，另一端贯穿所述壳体延伸至所述第二空腔内。

2.如权利要求1所述的3D打印建筑喷头，其特征在于，所述壳体上设有用于与3D打印机夹持设备连接的夹持部。

3.一种3D打印建筑的压印方法，其特征在于，使用如权利要求1所述的3D打印建筑喷头，压印方法包括如下步骤：

S1、通过软件建立3D打印建筑的立体模型，确定立体模型上图案花纹的压印位置以及压印深度；

S2、根据图案花纹的压印位置以及压印深度确定压印头的压印压力值；

S3、打印头按照立体模型的轨迹打印，控制器根据压印压力值控制驱动机构驱动压印头在打印头铺设的建筑材料上压印出图案花纹；

S4、压印完成后，压印头在复位机构的作用下复位。

Images