一种3D打印混凝土流变调控装置及方法与流程

专利2026-02-06  2


本发明涉及混凝土3d打印,尤其是涉及一种3d打印混凝土流变调控装置及方法。


背景技术:

1、3d打印技术(3d printing,简称3dp)出现于20世纪90年代中期,其工作原理是通过电脑控制将“打印材料”一层层叠加起来,最终把计算机上的蓝图转变成实物产品。建筑3d打印技术是在熔融沉积成型(fused deposition modeling,简称fdm)基础上发展出来的新型应用,其原理是通过三维切片软件对建筑构件的三维模型进行切片分层生成打印机运动代码,然后由打印机的三坐标移动平台驱动挤出机逐层挤出水泥砂浆,多次堆叠成型具有实用功能的建筑构件。

2、3d打印混凝土材料必须具有足够的流动性以满足泵送与打印头挤出的需要,同时还具有一定的屈服应力和硬化速度以保持后续打印层的稳定堆积建造。

3、然而,目前现有的混凝土3d打印机无法实现对混凝土材料流变性的精细化调控:采用泵送供料时,高屈服应力的混凝土材料难以流畅泵送,在高泵送压力下温度迅速升高,导致水泥水化速度加快,加剧堵塞泵管;高流动性的混凝土材料挤出后屈服应力较低,无法保证后续打印层的稳定堆积建造。


技术实现思路

1、有鉴于此,本发明的目的之一在于提供一种3d打印混凝土流变调控装置,以解决现有技术中混凝土3d打印机无法实现对混凝土材料流变性的精细化调控,供料时,出现水泥水化速度快,堵塞泵管的情形,打印时,出现打印层无法稳定堆积建造的技术问题。

2、本发明的目的之二在于提供一种利用上述3d打印混凝土流变调控装置的流变调控方法。

3、为了实现上述目的之一,本发明提供了一种3d打印混凝土流变调控装置,包括:

4、送料环节温度控制机构,所述送料环节温度控制机构用于设于混凝土3d打印机的送料管路上,控制送料管路上输送物料的温度,使送料管路上输送物料的温度处于持续低温状态;

5、和/或建造环节温度控制机构,所述建造环节温度控制机构用于设于混凝土3d打印机的打印头上,控制打印头挤出物料的温度,使打印头上挤出物料的温度处于持续高温状态。

6、可选地,所述送料环节温度控制机构使用循环冷却的方式使送料管路上输送物料的温度处于持续低温状态。

7、可选地,所述送料环节温度控制机构设于与所述混凝土3d打印机连接的泵管的起始端。

8、可选地,所述送料环节温度控制机构包括送料套筒、入水管路和出水管路,所述送料套筒为环状筒,内设送料螺杆,所述送料套筒的环状部分为冷却液流动空间,所述入水管路和所述出水管路同时与所述冷却液流动空间连接并连通。

9、可选地,所述送料套筒上设有入水口和出水口,所述入水管路通过所述入水口与所述冷却液流动空间连通,所述出水管路通过所述出水口与所述冷却液流动空间流通。

10、可选地,所述送料套筒的出料端设有压力温度检测表。

11、可选地,所述建造环节温度控制机构使用喷蒸汽的方式使打印头上的待打印物料的温度处于持续高温状态。

12、可选地,所述建造环节温度控制机构包括卡扣、连杆和蒸汽喷头,所述卡扣设于所述打印头上,且同时设于所述连杆的一个端部,所述蒸汽喷头设于所述连杆剩余的端部,所述蒸汽喷头与蒸汽输送管路接通。

13、可选地,所述卡扣设为旋转卡扣,套设于所述打印头上;

14、所述连杆包括第一杆体、第二杆体和第三杆体,所述第二杆体和所述第三杆体同时与所述第一杆体垂直,且对称设于所述第一杆体的两端,所述第一杆体的自由端设于所述旋转卡扣上;

15、所述蒸汽喷头包括两个,且通过球铰与所述第二杆体和所述第三杆体转动连接。

16、为了实现上述目的之二,本发明提供了一种使用上述任一所述的3d打印混凝土流变调控装置的调控方法,包括以下步骤:

17、采用送料环节温度控制机构控制送料管路上输送物料的温度,使送料管路上输送物料的温度处于持续低温状态;

18、和/或采用建造环节温度控制机构控制打印头挤出物料的温度,使打印头上挤出物料的温度处于持续高温状态。

19、本发明提供的3d打印混凝土流变调控装置,具有以下技术效果:

20、该种3d打印混凝土流变调控装置,主要由送料环节温度控制机构和/或建造环节温度控制机构构成,本发明的送料环节温度控制机构能够安装在混凝土3d打印机的送料管路上,其作用在于控制送料管路上输送物料的温度,使送料管路上输送物料的温度处于持续低温状态,而本发明的建造环节温度控制机构则能够安装在混凝土3d打印机的打印头上,控制打印头挤出物料的温度,使打印头上挤出物料的温度处于持续高温状态,本发明的送料环节温度控制机构和建造环节温度控制机构可以单独存在,也可以一起存在,目的在于实现对物料3d打印过程流变性的精细化调控,使物料在供料和挤料过程保持高流动性的同时,在成型过程保持高屈服应力和高硬化速度。

21、本发明提供的3d打印混凝土流变调控方法,具有以下技术效果:

22、该种3d打印混凝土流变调控方法包括采用送料环节温度控制机构控制送料管路上输送物料的温度,使送料管路上输送物料的温度处于持续低温状态,和/或采用建造环节温度控制机构控制打印头挤出物料的温度,使打印头上挤出物料的温度处于持续高温状态,本发明的送料环节温度控制机构和建造环节温度控制机构可以单独存在,也可以一起存在,目的在于实现对物料3d打印过程流变性的精细化调控,使物料在供料和挤料过程保持高流动性的同时,在成型过程保持高屈服应力和高硬化速度。



技术特征:

1.一种3d打印混凝土流变调控装置,其特征在于,包括:

2.根据权利要求1所述的3d打印混凝土流变调控装置,其特征在于,所述送料环节温度控制机构使用循环冷却的方式使送料管路上输送物料的温度处于持续低温状态。

3.根据权利要求2所述的3d打印混凝土流变调控装置,其特征在于,所述送料环节温度控制机构设于与所述混凝土3d打印机连接的泵管的起始端。

4.根据权利要求2所述的3d打印混凝土流变调控装置,其特征在于,所述送料环节温度控制机构包括送料套筒、入水管路和出水管路,所述送料套筒为环状筒,内设送料螺杆,所述送料套筒的环状部分为冷却液流动空间,所述入水管路和所述出水管路同时与所述冷却液流动空间连接并连通。

5.根据权利要求4所述的3d打印混凝土流变调控装置,其特征在于,所述送料套筒上设有入水口和出水口,所述入水管路通过所述入水口与所述冷却液流动空间连通,所述出水管路通过所述出水口与所述冷却液流动空间流通。

6.根据权利要求4所述的3d打印混凝土流变调控装置,其特征在于,所述送料套筒的出料端设有压力温度检测表。

7.根据权利要求2-6任一所述的3d打印混凝土流变调控装置,其特征在于,所述建造环节温度控制机构使用喷蒸汽的方式使打印头上的待打印物料的温度处于持续高温状态。

8.根据权利要求7所述的3d打印混凝土流变调控装置,其特征在于,所述建造环节温度控制机构包括卡扣、连杆和蒸汽喷头,所述卡扣设于所述打印头上,且同时设于所述连杆的一个端部,所述蒸汽喷头设于所述连杆剩余的端部,所述蒸汽喷头与蒸汽输送管路接通。

9.根据权利要求8所述的3d打印混凝土流变调控装置,其特征在于,

10.一种使用权利要求1-9任一所述的3d打印混凝土流变调控装置的调控方法,其特征在于,包括以下步骤:


技术总结
本发明提供了一种3D打印混凝土流变调控装置及方法,涉及混凝土3D打印技术领域,该种3D打印混凝土流变调控装置,主要由送料环节温度控制机构和/或建造环节温度控制机构构成,本发明的送料环节温度控制机构和建造环节温度控制机构可以单独存在,也可以一起存在,目的在于实现对物料3D打印过程流变性的精细化调控,使物料在供料和挤料过程保持高流动性的同时,在成型过程保持高屈服应力和高硬化速度。

技术研发人员:张登平,潘俊铮,倪坤,佟琳,梁旭,潘定未,代佳龙,陈喜旺,丁宏
受保护的技术使用者:北京建工新型建材有限责任公司
技术研发日:
技术公布日:2024/6/26
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