[发明专利]桥梁工程3D打印装置及施工方法

说明书

本发明涉及一种桥梁工程3D打印装置及施工方法，属于建筑施工技术领域。所述3D打印装置包括导向架、导轨行走机构、桥梁3D打印机构和轨道3D打印机构，导向架为桥梁3D打印机构和轨道3D打印机构提供支撑，轨道3D打印机构实现轨道支撑结构的3D打印，导轨行走机构将导向架支撑于已施工完毕的轨道支撑结构上，桥梁3D打印机构实现桥梁基础和桥梁主体的打印。所述施工方法，充分利用已施工的轨道支撑机构作为支撑，实现了一边打印轨道支撑结构用于支撑导轨行走机构和供导轨行走机构行走，一边实现3D打印桥梁的打印施工，从而实现3D打印桥梁的全自动打印和连续打印，具有打印精度高、速度快、施工安全的优点。

技术领域

本发明涉及一种桥梁工程3D打印装置及施工方法，属于建筑施工技术领域。

背景技术

近年来世界各国先后出台了《先进制造国家战略计划(美国)》、《工业4.0计划(德国)》、《中国制造2025》等纲领性文件，均将增材制造(3D打印)作为国家优先发展的战略。

传统建筑业的机械化和自动化程度较低，其发展迫切需要转型升级。随着3D打印技术的发展并逐渐成熟，该技术将给劳动力密集型的建筑业带来技术革新。建筑3D打印技术具有机械化自动化程度高、一次成型、建筑耗材和工艺损耗少等特点，是实现建筑业转型升级的一种重要手段，是解决建筑高效、安全、数字化、自动化、智能化建造的有效途径，其研究已成为建筑业的发展趋势。

桥梁工程3D打印与常规建筑3D打印不同，其涉及到大跨度水平构件的建造。由于材料和装置的限制，在未经人工架设底部模板的条件下，很难实现水平构件的自动化建造，故3D打印钢筋混凝土桥梁需人工支撑底部模板，支模难度大，且打印不能完全实现自动化，另外，3D打印桥梁速度极慢，已打印桥梁表面平整度不能控制，打印装置借助于已打印的桥梁结构自动爬升，由于表面粗糙无法精确定位使得打印精度低且且存在误差累积的现象。

发明内容

针对现有桥梁工程3D打印装置及方法存在的上述问题，本发明提供了一种桥梁工程3D打印装置及施工方法，能够实现桥梁基础和桥梁主体的全自动、连续打印，打印速度快、精度高且施工安全。

为解决以上技术问题，本发明包括如下技术方案：

一种桥梁工程3D打印装置，包括：

导向架，所述导向架包括若干竖向导轨和设置于所述竖向导轨之间的若干水平杆，所述竖向导轨和水平杆组成框架结构；

导轨行走机构，顶部与所述导向架的底部固定连接，底部设置于水平设置的轨道支撑结构上并可沿所述轨道支撑结构行走；

桥梁3D打印机构，用于打印3D打印桥梁，包括设置于所述竖向导轨上的空间位移组件和固定在所述空间位移组件上的打印头一；以及，

轨道3D打印机构，用于打印所述轨道支撑结构，包括机械臂旋转基座、机械臂和打印头二，所述机械臂旋转基座通过旋转基座驱动制动组件固定在所述竖向导轨上，所述机械臂的一端固定在所述机械臂旋转基座上，另一端与所述打印头二的一端固定连接。

优选为，所述3D打印装置还包括万向行走机构；所述万向行走机构包括与所述导向架底部固定连接的联接座，设置于所述联接座两端并通过回转轴固定连接的行走车架，通过行走轴与所述行走车架连接的行走车轮，控制所述行走轴转动的车轮行走驱动制动组件，以及控制所述回转轴旋转的回转轴旋转驱动制动组件。

优选为，所述空间位移组件，包括设置于所述竖向导轨上2根平行间隔设置的导轨横梁、两端垂直固定在所述导轨横梁上的导轨纵梁、垂直固定于所述导轨纵梁上的导轨提升梁；所述导轨横梁和所述竖向导轨的连接处设置有驱动制动组件一；所述导轨纵梁与所述导轨横梁上的连接处设置有驱动制动组件二；所述导轨纵梁与所述导轨提升梁的连接处设置有驱动制动组件三。