[发明专利]采用热熔水泥的大型3D打印机

说明书

本发明公开了一种采用热熔水泥的大型3D打印机，包括：垂直支撑和垂直运动装置，包括垂直立柱、旋转平台和垂直驱动组件；水平支撑悬臂和极径运动装置，包括水平支撑悬臂和极径驱动组件；打印头装置，包括具有热熔功能的打印头和供料组件。通过旋转平台驱动的水平支撑悬臂的旋转(极角方向)运动、打印头沿水平悬臂(极径方向)的径向运动、与垂直运动装置的上下(Z向)运动实现三维运动；供料组件用于输送热熔水泥打印材料至打印头，打印头将热熔水泥热熔并挤压至打印喷嘴，完成打印工艺。该3D打印机结构轻便，安装简单、运输方便，可安装在建筑塔吊上或直接安装在现有建筑上，不但可用于车间的打印作业，也可直接应用于建筑现场的打印建造。

技术领域

本发明涉及3D打印和建筑建造技术领域，具体涉及一种多关节机器臂(SCARA)构造形式、采用热熔水泥的大型3D打印机。

背景技术

随着3D打印技术的发展，3D打印机已经可实现打印建筑模型、建筑浮雕、雕像和其他中小型新颖个性建筑。

现有的3D打印机主要采用石膏、ABS塑料、蜡、尼龙等以丝状供料打印，材料在喷头内被加热熔化，喷头沿零件截面轮廓和填充轨迹运动，同时将熔化的材料挤出，材料迅速凝固，并与底下的材料凝结。上述材料打印出的产品用于观赏或存储等作用，不能作为实用的建筑。

本发明公布的一种采用热熔水泥材料、具有类似多关节机器臂(SCARA)结构形式和极坐标体系、可用于打印实体建筑的大型3D打印机。该打印机由四大组件构成，包括：垂直支撑和垂直运动装置、水平支撑悬臂和极径向运动装置、打印头装置和控制箱。垂直支撑和垂直运动装置，包括垂直立柱、旋转平台和垂直驱动组件；水平支撑悬臂和极径驱动装置，包括水平悬臂和极径驱动组件；打印头装置，包括具有热熔功能的打印头和供料组件；控制箱，包括单片机主板，若干伺服电机控制器和步进电机控制器、交直流电源以及其它传感器和温度计的接线端子和线路。SCARA结构形式通过旋转平台和打印悬臂的活动与垂直运动装置实现三维打印运动；供料组件用于输送打印材料至打印头，打印头将热熔水泥热熔并挤压至打印喷嘴，完成打印工艺。该打印机结构轻便，安装简单、运输方便，可安装在建筑施工塔上或直接安装在现有建筑上，不但可用于车间的打印作业，也可直接应用于建筑现场的打印建造。

基于现有打印机设备本身结构及大小、水泥的输送和快速凝固等技术难点，现有技术中还没有出现可采用热熔水泥打印实用大型建筑的3D打印机。

发明内容

本申请提供一种采用热熔水泥打印大型实用建筑的3D打印机。

一种实施例中提供一种采用热熔水泥的大型3D打印机，包括：

垂直支撑和垂直运动装置，包括垂直立柱、旋转平台、机座和垂直驱动组件，所述垂直立柱安装在所述旋转平台上，所述旋转平台安装在所述机座内部，所述垂直驱动组件安装在所述垂直立柱内部，所述旋转平台安装在所述机座内部。

水平支撑悬臂和极径驱动装置，包括水平支撑悬臂和极径驱动组件，所述水平悬臂的一端可拆卸地安装在所述垂直立柱的垂直驱动组件的滑块上，所述垂直驱动组件用于驱动所述水平悬臂上下移动；所述极径驱动组件安装在所述水平悬臂内部；

打印头装置，包括具有热熔挤出和给料功能的打印头和供料组件，所述打印头可拆卸地安装在所述水平悬臂的滑块上，所述极径驱动组件与所述打印头滑块连接，用于驱动所述打印头沿所述水平悬臂做极径运动；所述供料组件包括冷料装置和热料装置，所述冷料装置安装在所述垂直立柱的上端，位置高于所述热料装置；所述热料装置安装在所述打印头的上端。

进一步地，热料装置下部设置有一对物料检测传感器，用于检测所述热料装置内材料的多少。

进一步地，水平悬臂包括基础悬臂和延长悬臂，所述基础悬臂的一端可拆卸地安装在所述垂直立柱的垂直驱动组件的滑块上，所述延长悬臂可拆卸地安装在所述基础悬臂的另一端。