[发明专利]一种复杂大尺度结构模型的3D打印系统

权利要求书

1.一种复杂大尺度结构模型的3D打印系统，其特征在于，所述的3D打印系统包括：

支撑框架(1)、移动轨道(3)、操作平台(4)、第二滑轨(52)、第三滑轨(53)、结构打印组件(6)、机械臂群(8)；

支撑框架(1)与地面基础固接；移动轨道(3)通过安装在支撑框架(1)两边的支撑柱导轨能够上下移动；操作平台(4)连接移动轨道(3)上，能沿移动轨道(3)水平移动；

结构打印组件(6)位于操作平台(4)上方，并且结构打印组件(6)能通过第二滑轨(52)在操作平台(4)横移；结构打印组件(6)包括用于结构打印的第一打印喷头(61)、为第一打印喷头(61供给墨水的集料筒(62)和为机械臂群(8)供给墨水的供料管(63)；

机械臂群(8)通过可伸缩旋转柱(81)与连接在操作平台(4)下方的第三滑轨(53)连接，其包括打印臂、机械臂和出渣通道，从上至下间隔固定在可伸缩旋转柱(81)上；通过机械臂对实验对象进行开挖，开挖过程中由出渣通道集渣，开挖之后启动打印臂，在开挖处的上方打印衬砌。

2.根据权利要求1所述的一种复杂大尺度结构模型的3D打印系统，其特征在于，所述3D打印系统还包括：

第一机械手(7)和固定在操作平台(4)上的第一滑轨(51)；

所述第一机械手(7)位于操作平台(4)上方，所述第一机械手(7)能够通过第一滑轨(51)移动在操作平台上(4)横移。

3.根据权利要求2所述的一种复杂大尺度结构模型的3D打印系统，其特征在于，所述第一机械手(7)包括：

机械钻头(71)、旋转轴承(72)、第一可伸缩支撑臂(731)、第二可伸缩支撑臂(732)和旋转底座(74)；

机械钻头(71)连接于第一可伸缩支撑臂(731)并通过旋转轴承(72)固定在第二可伸缩支撑臂(732)上，第二可伸缩支撑臂(732)连接在旋转底座(74)上。

4.根据权利要求1、2或3所述的一种复杂大尺度结构模型的3D打印系统，其特征在于，所述机械臂群(8)包括：

三个伸缩臂(82)；

三个所述伸缩臂(82)从上至下间隔固定在可伸缩旋转柱(81)上，分别构成用于打印衬砌的打印臂、用于开挖的机械臂和出渣通道的一部分；可伸缩旋转柱(81)能够带动伸缩臂(82)在垂直方向调节，并且每个伸缩臂(82)在各自高程的平面内独立旋转，每个伸缩臂(82)能够自由地伸缩长度。

5.根据权利要求4所述的一种复杂大尺度结构模型的3D打印系统，其特征在于，所述打印臂还包括：

进料口(86)、第二打印喷头(87)；

所述打印臂通过第一个伸缩臂(82)固定在可伸缩旋转柱(81)上半部，第一个伸缩臂(82)连接第二打印喷头(87)，第二打印喷头(87)上方设有进料口(86)；所述进料口(86)的位置与所述供料管(63)对应。

6.根据权利要求4所述的一种复杂大尺度结构模型的3D打印系统，其特征在于，所述机械臂还包括：

球铰连接件(83)和第二机械手(88)；

所述机械臂通过第二个伸缩臂(82)固定在可伸缩旋转柱(81)的中部，第二个伸缩臂(82)通过球铰连接件(83)连接第二机械手(88)。

7.根据权利要求4所述的一种复杂大尺度结构模型的3D打印系统，其特征在于，

所述出渣通道位于机械臂群(8)的下半部分，所述出渣通道包括中空的第三个伸缩臂(82)与废物集料斗(84)；第三个伸缩臂(82)固定在可伸缩旋转柱(81)的下半部，伸缩臂(82)的一端与废物集料斗(84)连接，另一端与出渣口(85)相通；

所述废物集料斗(84)收集打印臂的掉落材料以及机械臂上的第二机械手(88)钻孔开挖时掉落的碎渣，通过中空的第三个伸缩臂(82)运送，从出渣口(85)排出。

8.根据权利要求1所述的一种复杂大尺度结构模型的3D打印系统，其特征在于，所述的3D打印系统还包括：

打印平台(2)和平衡顶升装置(9)；

所述打印平台(2)与所述支撑框架(1)固接；

所述平衡顶升装置(9)均匀布置在所述打印平台(2)下面。