[发明专利]一种大型复杂地质物理模型3D成型机

说明书

一种大型复杂地质物理模型3D成型机，包括三轴模型打印组件及模型承载与转运组件；三轴模型打印组件包括打印框架、Z向升降部件、Y向水平移动部件、X向水平移动部件及打印头；Z向升降部件安装在打印框架内，Y向水平移动部件安装在Z向升降部件上，X向水平移动部件安装在Y向水平移动部件上，X向水平移动部件上用于安装打印头，且至少为两个；模型承载与转运组件包括支撑框架、模型成型围板、围板升降驱动缸、模型承载转运台及转运框架；在Y向水平移动部件上安装有模型压实气缸，模型压实气缸竖直设置且活塞杆朝下，在模型压实气缸活塞杆端部水平安装有模型压实辊。本发明在物理模型制作过程中可对其密实度进行调整，可打印两种以上材料。

技术领域

本发明属于大型三维物理模型制备技术领域，特别是涉及一种大型复杂地质物理模型3D成型机。

背景技术

通过物理模型试验来模拟自然岩体工程开挖过程，是预测和预报大型岩体工程地质灾害的重要方法。目前，大型物理模型通常采用浇筑法、捣实法及小块砌筑法进行制作，但通过这些传统方法制作的物理模型的结构较为单一，并且无法制作出内部含有断层、褶皱及层理等结构面的物理模型。

3D打印技术是一种将复杂的物体层层切片后再堆叠起来形成一个完整物体的方法，因此，3D打印技术为制作内部含有不同类型结构面的物理模型提供了一种新思路。

目前，用于制作物理模型的3D打印方法主要有两种，一种是光固化法，另一种是三维喷涂粘结法。光固化法是利用光敏树脂在一定波长照射下可以固化的特点进行物理模型的制作。三维喷涂粘结法是利用滚筒将粉末材料铺成一层，然后在计算机控制下，按照下一个建造截面的成型数据有选择的喷射粘结剂来建造层面，最终完成一个三维粉体粘结模型。

尽管上述两种3D打印方法可以内部含有不同类型结构面的物理模型，但是，对于制作大型复杂地质物理模型仍存在不足：1、由于大型复杂地质物理模型需要由岩体相似材料制成，而岩体相似材料通常由水泥、石膏、砂子、铁粉及重晶石等组成，但由水泥、石膏、砂子、铁粉及重晶石等组成岩体相似材料是无法应用于上述两种3D打印方法的；2、制作物理模型时无法对密实度进行调整；3、只能打印一种材料，不能同时打印两种以上的材料。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种大型复杂地质物理模型3D成型机，适用于由水泥、石膏、砂子、铁粉及重晶石等组成岩体相似材料，在物理模型制作过程中可以对密实度进行调整，满足同时打印两种以上材料的要求。