[发明专利]智能混料装置、3D打印设备及打印方法

说明书

本发明提供一种智能混料装置、智能混料型水泥基材料3D打印设备及打印方法，智能混料装置包括用于混料的主罐，主罐包括壳体、出料管、搅拌器以及电机，壳体具有内部腔室；出料管设置于壳体的底部且与壳体连通，出料管具有出料口；搅拌器可转动地贯穿壳体设置，搅拌器包括中心搅拌轴、设置于搅拌轴外围的第一螺带和第二螺带或者螺杆，其中，第一螺带位于腔室内，第二螺带或螺杆位于出料管内，且第一螺带与第二螺带的旋向相同，或者第一螺带与螺杆的旋向相同；电机的输出轴与搅拌轴固定连接，该智能混料装置结构简单，降低制造成本。

技术领域

本发明属于水泥基材料3D打印技术领域，尤其涉及一种水泥基材料3D打印设备用的智能混料装置、具有该智能混料装置的智能混料型水泥基材料3D打印设备以及基于该智能混料型水泥基材料3D打印设备的打印方法。

背景技术

传统桥梁建造过程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，该技术将给劳动力密集型的桥梁建造业带来技术革新。3D打印技术具有自动化程度高、一次成型、耗材和工艺损耗少等特点，是实现桥梁建造业转型升级的一种重要手段，是解决高效、安全、数字化、自动化、智能化建造的有效途径，且具有低碳、绿色、环保的特点，其研究已成为桥梁建造业的发展趋势。同时，桥梁构件预制化、工厂化生产是另一个发展趋势，具有生产效率高、构件质量优的特点。将3D打印制造与桥梁构件工厂预制生产结合起来，将极大提升桥梁建造行业的智能化水平，是桥梁构件智能建造的重要方向之一。

水泥基材料3D打印最大的变量是材料，水泥基材料性能的不稳定将会极大地影响3D打印成型质量，尤其是面对变截面问题。目前，水泥基材料3D打印都是以某一份水泥基材料凝结时间和承受高度为打印工作开展的计算基础，即特定材料的承受高度一定，在特定截面大小下，拌和的水泥基材料体积是固定的，当遇到变截面问题时，每一份所需要的水泥基材料量是不一样的，这将导致打印工作不连续。甚至当材料性能发生变化时，可能会引起管路堵塞等问题，将成为水泥基材料3D打印应用至实际工程领域的一个重大障碍。

发明内容

本发明要解决的技术问题之一在于提供一种水泥基材料3D打印设备用的智能混料装置，以实现对水泥基材料性能的调控，保持材料性能稳定。

根据本发明的一个方面，提供一种智能混料型水泥基材料3D打印设备用的智能混料装置，所述智能混料装置包括用于混料的主罐，所述主罐包括壳体、出料管、搅拌器以及电机，所述壳体具有内部腔室；所述出料管设置于所述壳体的底部且与所述壳体连通，所述出料管具有出料口；所述搅拌器可转动地贯穿所述壳体设置，所述搅拌器包括中心搅拌轴、设置于所述搅拌轴外围的第一螺带和第二螺带或者螺杆，其中，所述第一螺带位于所述腔室内，所述第二螺带或所述螺杆位于所述出料管内，且所述第一螺带与所述第二螺带的旋向相同，或者所述第一螺带与所述螺杆的旋向相同；所述电机的输出轴与所述搅拌轴固定连接。

根据本发明的一具体实施方式，所述第一螺带的外缘与所述壳体的内壁面之间的距离的d₁，满足0＜d₁≤20mm；以及/或者，所述第二螺带或者所述螺杆的外缘与所述出料管的内壁面之间的距离为d₂，满足0＜d₂≤20mm。

优选地，所述主罐的下部设置有用于监测物料性能的测试装置，且所述主罐还包括控制器，所述控制器分别与所述测试装置和所述电机电连接，该测量装置能够感知材料性能并有针对性地进行调节，保持材料性能稳定。

优选地，所述测试装置为超声波测试装置、X射线测试装置、电阻率测试装置、介电常数测试装置、激光光源及背散射光检测器、温度传感器、扭矩传感器、稠度传感器中一种或几种的组合。

更进一步地，所述测试装置的测试性能参数为屈服应力、剪切应力、粘度、弹性模量中一种或几种的组合。

根据本发明的另一实施例，所述智能混料装置还包括辅罐，所述辅罐固定于所述壳体上且所述辅罐与所述主罐通过管路连通。