[发明专利]一种水平结构3D打印方法

权利要求书

1.一种水平结构3D打印方法，其特征在于，包括：

步骤1，安装移动3D打印机器人，所述移动3D打印机器人包括：若干第一绳索驱动导向机构、动平台、打印头机构以及打印头连接机构，所述第一绳索驱动导向机构包括第一绳索驱动制动机构、第一绳索、第一绳索导向机构以及第一固定组件；

步骤1.1，根据现有施工场地环境条件和待打印水平建筑的形状及大小，确定第一绳索驱动导向机构的数量；

步骤1.2，安装第一绳索驱动制动机构及第一绳索导向机构于动平台上，所述动平台为环形结构，所述第一绳索驱动制动机构围绕动平台圆心均匀布置于所述动平台上，所述第一绳索导向机构围绕动平台圆心均匀布置于所述动平台上，且第一绳索导向机构位于对应第一绳索驱动制动机构的外侧；

步骤1.3，将所述第一绳索的一端与对应的第一绳索驱动制动机构连接，另一端经对应的第一绳索导向机构导向后通过第一固定组件与外部支撑结构连接，使得第一固定组件处于同一水平面上，且第一固定组件距待打印水平结构的最低点距离H大于待打印水平结构高度与移动3D打印机器人高度的和，且所述第一绳索的反向延长线通过动平台圆心；

步骤1.4，根据待打印水平结构的类型选择合适的喷嘴，并将喷嘴安装在打印头机构上；

步骤1.5，通过打印头连接机构将打印头机构与动平台连接；

步骤1.6，通过材料输送管将移动材料泵站与材料输送连接器连接；

步骤2，安装自由随动模板装置，所述自由随动模板装置包括若干第二绳索驱动导向机构以及随动模板；

步骤2.1，根据现有施工场地环境条件和待打印水平建筑的形状，确定第二绳索驱动导向机构的数量；

步骤2.2，安装第二绳索驱动导向机构，第二绳索驱动导向机构包括第二绳索驱动制动机构、第二绳索、第二绳索导向机构以及第二固定组件，将各第二绳索穿过对应的第二绳索导向机构，并将各第二绳索导向机构的一端分别安装于随动模板的底部，通过若干第二固定组件将第二绳索的自由端分别固定于外部支撑结构上，使得所述第二固定组件处于同一水平面上，且使随动模板中的上表面与待打印水平结构的最低点齐平；

步骤3，水平结构3D打印建造；

步骤3.1，测量第一固定组件距待打印水平结构的最低点距离H，测量每个第一固定组件与打印头机构轴心的水平距离分别为R1，R2，…Rn，其中，n为第一绳索驱动导向机构的数量，将测量值输入打印控制软件系统，确定3D打印系统的可打印范围；

步骤3.2，通过控制系统向第一绳索驱动制动机构、打印头机构和移动材料泵站发送控制指令，通过控制第一绳索驱动制动机构，使得第一绳索伸缩，带动打印头机构进行移动；通过控制系统向第二绳索驱动制动机构发送控制指令，通过控制第二绳索驱动制动机构，使得第二绳索伸缩，将随动模板移动至设定的位置；同时控制打印头机构的出料系统，通过喷挤材料进行层层打印，完成当前打印区域水平结构打印；

步骤3.3，通过控制系统向自由随动模板装置中的第二绳索驱动制动机构发送控制指令，通过控制第二绳索驱动制动机构，使得第二绳索伸缩，将随动模板移动至后一打印区域；同时控制移动3D打印机器人，继续喷挤材料进行层层打印，完成后一打印区域水平结构打印；

步骤3.4，重复步骤3.2和步骤3.3，进行层层打印施工，实现水平结构的打印建造；

步骤4，待水平结构打印完成，通过控制第一绳索驱动制动机构以及第二绳索驱动制动机构分别使得移动3D打印机器人和自由随动模板装置移动指定位置，进行拆除作业。

2.如权利要求1所述的水平结构3D打印方法，其特征在于，所述第一绳索驱动制动机构包括节能电机、变速器、编码器、减速器、传感器组件、卷轴、制动器、主轴以及锁定组件；所述节能电机用于驱动主轴转动；所述卷轴固定套设于所述主轴上；所述第一绳索的一端固定于卷轴外表面上，第一绳索能够随卷轴的转动进行缠绕，实现自身长度的伸缩；变速器与节能电机连接，用于调节节能电机的输出转速；编码器设置于所述节能电机上，用以实现卷轴位置、角度和圈数信息的测量；减速器与节能电机连接，用于降低主轴的转速；传感器组件设置于主轴上，用于实现卷轴拉力和扭矩的测量；制动器与主轴连接，用于实现主轴的快速制动；所述节能电机与制动器分别通过锁定组件固定于动平台上。