[发明专利]一种现场混凝土3D打印设备和建筑施工方法

说明书

本发明公开了一种现场混凝土3D打印设备和建筑施工方法，打印设备包括：打印装置、供料系统、打印装置移动系统、打印控制系统、爬升立柱、爬升辅助立柱和爬升动力系统；打印装置移动系统安装在爬升立柱上；打印装置安装在打印装置移动系统上；供料系统的供料管连接打印装置的打印头上；打印控制系统用于控制打印装置移动系统和打印头的运行状态；爬升立柱与爬升辅助立柱通过爬升动力系统连接；通过立柱固定装置将爬升辅助立柱或爬升立柱与建筑结构内设置的预埋件固定连接。建筑施工方法利用上述的现场混凝土3D打印设备进行施工，解决了现场混凝土3D打印设备尺寸巨大的问题，大大降低了工程成本，提高了施工精度，保证施工质量。

技术领域

本发明属于建筑物建造施工设备技术领域，特别是涉及一种现场混凝土3D打印设备，以及利用该设备实现的建筑施工方法。

背景技术

目前的混凝土3D打印设备均是固定在地面的，3D打印建筑多采用工厂打印构件，现场拼装的方式建造，不仅增加了现场拼装的施工工序，并没有体现出3D打印建筑智慧建造的特点，而且拼装节点的安装在一定程度上影响了建筑物的整体性。如果采用固定在地面的3D打印设备现场原位打印多层建筑，设备的尺寸尤其是竖向高度需要很大，至少要高于打印的建筑物，各个轴向的设备支撑架体尺寸加大，这不仅大大提高了建筑物的制造成本，而且很难控制施工精度，影响建筑物的施工质量。

发明内容

本发明的目的是提供一种现场混凝土3D打印设备和建筑施工方法，以解决现有技术中现场原位打印混凝土3D建筑所使用的3D打印设备尺寸巨大及成本增加的问题，以及设备尺寸巨大导致的施工精度控制低、施工质量差的问题。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种现场混凝土3D打印设备和建筑施工方法，其包括：打印装置、供料系统、打印装置移动系统、打印控制系统、爬升立柱、爬升辅助立柱和爬升动力系统；所述打印装置移动系统安装在爬升立柱上；打印装置安装在打印装置移动系统上；供料系统的供料管连接打印装置的打印头上；打印控制系统用于控制打印装置移动系统和打印头的运行状态；所述爬升立柱与爬升辅助立柱通过爬升动力系统连接；通过辅助立柱固定装置将爬升辅助立柱与建筑结构内设置的预埋件固定连接，或者通过爬升立柱固定装置将爬升立柱与建筑结构内设置的预埋件固定连接。

本发明如上所述的现场混凝土3D打印设备，进一步，所述建筑结构为构造柱或预制楼板，在构造柱和预制楼板内设置预埋件。

本发明如上所述的现场混凝土3D打印设备，进一步，在构造柱设计的安装位置每二层建筑物单层设计高度设置一个构造柱，构造柱在与预制楼板等高的部位设置预埋件，上下相邻的构造柱通过套筒灌浆连接；在预制楼板内设置预埋件。

本发明如上所述的现场混凝土3D打印设备，进一步，所述爬升立柱的高度为建筑物单层设计高度的2.5倍-3倍；爬升辅助立柱的高度低于爬升立柱的高度。

本发明如上所述的现场混凝土3D打印设备，进一步，所述打印装置移动系统包括X轴桁架、Y轴桁架、Z轴支杆、X轴动力系统、Y轴动力系统和Z轴动力系统。

本发明如上所述的现场混凝土3D打印设备，进一步，所述爬升动力系统采用齿轮传动方式，所述爬升动力系统包括齿轮驱动电机、驱动齿轮和传动齿条；所述齿轮驱动电机与驱动齿轮连接并固定安装在爬升辅助立柱上，传动齿条固定在爬升立柱上。

本发明如上所述的现场混凝土3D打印设备，进一步，所述爬升动力系统采用丝杠传动方式，所述爬升动力系统包括丝杠驱动电机、电机固定板、丝杠轴和丝杠螺母；丝杠螺母与爬升辅助立柱固定连接；电机固定板与爬升立柱固定连接；电机固定在电机固定板上；丝杠轴一端与丝杠驱动电机连接并穿过电机固定板的圆孔，丝杠插入丝杠螺母。

本发明如上所述的现场混凝土3D打印设备，进一步，所述爬升动力系统采用液压传动方式，所述爬升动力系统包括压杆固定板、液压杆和液压缸；所述液压缸与爬升辅助立柱固定连接；所述液压杆插入液压缸内，液压杆端部与压杆固定板连接，压杆固定板与爬升立柱固定连接。