[发明专利]一种3D建筑打印头及其移动3D建筑打印装置

说明书

本发明公开了一种3D建筑打印头，包括中空的打印头本体、进料装置、安装在打印头本体底部且与打印头本体的中空腔对接的喷嘴；打印头本体的外壁套装有至少两套上下错开布置的轴承组件，每一套轴承组件外壁上均对应连接有用于与打印设备连接的打印头连接架；打印头连接架与其相邻的另一打印头连接架之间可以以打印头本体为轴相对旋转，二者的交角可变。同时还提供一种移动3D建筑打印装置。本发明便于移动到工地现场直接打印3D建筑物，移动、组装和调试方便。增加了组合机械臂的负荷力和稳定性，送料量更大，移动速度快，重复定位精度高，提高了打印速度和打印质量，机械臂可以做得更长，能够打印出更大的建筑物。

技术领域

本发明属于增材造型技术领域，具体涉及一种3D建筑打印头及其移动3D建筑打印装置。

背景技术

3D打印是通过堆叠材料来直接形成最终产品的一种增材制造技术。

目前，公知的3D建筑打印机是由打印机主体、打印头、3D运动机构、送料装置、工作台、控制系统、辅助机械、电器装置等构造而成。主要分为如下几种结构形式：

1.龙门框架结构：用2-4个立柱布置，水平安装x、y轴，打印头安装在x轴上，立柱作为z轴，打印头在3D空间移动打印出建筑构件。它有两种生产方式，第一种方式是龙门3D打印机固定安装在工厂内，首先打印出建筑构件，然后运送到现场组装成建筑物，缺陷是打印、装配、运输等环节较多，增加了生产成本和周期。第二种方式是龙门3D打印机在工地现场安装、调试、打印和拆卸，缺陷是设备笨重、运输麻烦、安装调试技术复杂、生产成本高、周期长。

2.平行组合结构：由两台机械臂3D打印机组成，平行的两台3D打印机机械臂上分别连接水平x轴两端，共用的打印头安装在x轴上，2台3D打印机沿着地面y轴同步移动，依靠机械臂摆动调节z轴变化，打印头在3D空间移动完成打印。缺陷是要求两台组合的3D打印机底座同步移动的道路非常平整，甚至需要采用履带移动或者铺设轨道，增加了道路、设备或轨道建设、安装、调试的时间和成本。其对同步移动的精确度要求非常高，打印质量控制受到影响。这种结构的两台打印机的机械臂都朝着同一方向悬空，所以机械臂不能承受较大负荷，打印头送料装置质量不能太大，打印效率受影响。而且机械臂做得不能太长，打印空间受限制。另外，其不能克服两个同一方向的机械臂在移动时产生的加速度冲击的机械误差，打印头重复定位精度低，打印质量受影响。

3.单个机械臂结构：可以移动的机械臂3D打印机，通过机械臂上安装的打印头在3D空间移动完成打印。缺陷是不能克服单个机械臂移动产生的加速度冲击的机械误差，打印头不能移动太快，打印速度受影响，打印头重复定位精度低，打印质量受影响，同时悬空的单个机械臂，不能承受太大负荷，打印头送料装置质量不能太大，打印效率受影响，而且机械臂不能做得太长，打印空间受限制。

4.三角并联臂结构：用3组并联臂三角形连接一个打印头，通过并联臂的变化，打印头在3D空间移动完成打印。缺陷是并联臂3D打印机需要在工地现场装配、调试、打印和拆卸，设备笨重、运输麻烦、安装调试技术复杂和生产周期较长，被打印的建筑物处于并联三角臂的中间，打印空间受限制，打印的建筑面积较小，并联三角臂运行时震动大，打印精度低。

发明内容

针对上述问题，本发明旨在提供一种移动方便、便于安装调试、设备稳定性好、打印速度快、打印质量高的3D建筑打印头及其移动3D建筑打印装置。

本发明解决问题的技术方案是：一种3D建筑打印头，包括中空的打印头本体、安装在打印头本体顶部且可将物料送入打印头本体的中空腔内的进料装置、安装在打印头本体底部且与打印头本体的中空腔对接的喷嘴；

所述打印头本体的外壁套装有至少两套上下错开布置的轴承组件，每一套轴承组件外壁上均对应连接有用于与打印设备连接的打印头连接架；

打印头连接架与其相邻的另一打印头连接架之间可以以打印头本体为轴相对旋转，二者的交角可变。