[发明专利]一种建筑混凝土3D打印头及3D打印机

说明书

本发明提供了一种建筑混凝土3D打印头及3D打印机，建筑混凝土3D打印头包括料筒，料筒包括由上至下依次连接的搅拌筒、挤出筒和挤出头；料筒上安装有搅拌电机、挤出电机、混凝土输入管和添加剂注入管；混凝土输入管和添加剂注入管均与搅拌筒内部连通；搅拌筒内部转动安装有带有螺旋方向相反的搅拌叶片；挤出筒内部转动安装有带有挤出叶片的挤出轴，挤出轴的一部分穿过搅拌轴的内部并连接挤出电机的电机轴。本发明中的3D打印头配备有搅拌和挤出功能，省去了打印材料现场预先配置的工序，直接将商品混凝土与添加剂在搅拌筒中进行快速混合配置，从而提高混凝土建筑3D打印材料的适用性，既减少制作打印材料的劳动强度，以减少对打印现场的环境污染。

技术领域

本发明涉及建筑建造技术领域，具体为一种建筑混凝土3D打印头及3D打印机。

背景技术

由于3D打印的特性和独特优势，使得基于混凝土材料的3D打印能够生产出高度数字化的具有复杂三维内部构造的构件。与传统的建筑相比，3D打印建筑一次成型，有效避免了返工和因尺寸差别而导致的材料切割所造成的浪费，节约了大量材料成本和人工成本。

现有技术中的3D打印机在打印前，要将打印材料进行预先配置，通常做法是将商业混凝土跟添加剂在混合装置中充分混合后，通过输送装置将打印材料输送到打印头，最后由打印头输出进行建筑物实体的建造。这种打印机的问题在于，由于预先添加有添加剂，因此打印材料的整理流动性变差，影响整个输送管道的输送效率，也不利于打印头的挤出控制，最终影响建筑体的建造质量。

发明内容

本发明的目的在于提供一种建筑混凝土3D打印头及3D打印机，能够在打印头中完成添加剂的添加，提高物料进入打印头前的流动性，从而提高打印质量。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种建筑混凝土3D打印头，包括料筒，所述料筒包括由上至下依次连接的搅拌筒、挤出筒和挤出头，所述搅拌筒为圆柱状，其外壁安装有安装支架，所述挤出筒为圆锥状；所述料筒上安装有搅拌电机、挤出电机、混凝土输入管和添加剂注入管；所述混凝土输入管和添加剂注入管均与所述搅拌筒内部连通；所述搅拌筒内部转动安装有带有螺旋方向相反的搅拌叶片的搅拌轴，所述搅拌轴通过传动机构连接所述搅拌电机的电机轴；所述挤出筒内部转动安装有带有挤出叶片的挤出轴，所述挤出轴的一部分穿过所述搅拌轴的内部并连接所述挤出电机的电机轴；所述搅拌叶片的转速数倍于所述挤出叶片的转速。

进一步地，所述搅拌筒的顶部安装有支架和电机座，所述电机座、混凝土输入管的出口和添加剂注入管的出口均固定在所述支架上，所述搅拌电机和挤出电机均安装在所述电机座上，所述传动机构收容于所述电机座内部。

进一步地，所述搅拌轴内部两端安装有内轴承，所述挤出轴与所述内轴承连接，所述支架中央安装有外轴承，所述搅拌轴与所述外轴承连接。

进一步地，所述挤出筒外壁安装有振动电机。

进一步地，所述搅拌叶片和挤出叶片均为螺旋叶片。

进一步地，所述搅拌叶片包括外搅拌叶片和与外搅拌叶片螺旋方向相反的内搅拌叶片，所述外搅拌叶片通过连接杆连接在所述搅拌轴上，所述内搅拌叶片内沿连接在所述搅拌轴上。

进一步地，所述传动机构为皮带传动机构。

本发明还提供了一种3D打印机，包括机身和打印头，所述打印头通过安装支架安装在所述机身上，所述打印头为上述的一种建筑混凝土3D打印头。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明中的3D打印头配备有搅拌和挤出功能，省去了打印材料现场预先配置的工序，直接将商品混凝土与添加剂在搅拌筒中进行快速混合配置，从而提高混凝土建筑3D打印材料的适用性，既减少制作打印材料的劳动强度，以减少对打印现场的环境污染。

2、本发明的3D打印头采用振动电机对挤出筒进行振动，避免混凝土骨料堵塞挤出头，确保打印质量。