建筑3D打印头的制作方法

建筑3d打印头
技术领域
1.本发明涉及3d打印技术领域，尤其是涉及一种建筑3d打印头。


背景技术：

2.建筑(混凝土)3d打印工艺是根据设计的建筑或构件三维模型，确定打印路径，通过控制打印头行走，利用设备将打印材料输送至打印头输出，打印出建筑物的一种建造工艺。建筑3d打印有利于减少资源和能源消耗，缩短工期、降低劳动强度。在我国逐步步入老龄化时代、劳动力越趋紧张、人力成本越趋高涨的形势下，传统的劳动密集型建筑业发展面临巨大挑战。
3.另一方面，我国建筑能耗的总量逐年上升，在能源总耗比例已从20世纪70年代末的10％，上升到27.45％。在碳中和的目标和压力下，建筑耗能已成为我国经济发展的软肋。建筑3d打印可以充分利用打印智能控制，使建筑一次成型，可节约材料40％，同时可减少建造过程中的工艺损耗和能源消耗。建筑3d打印技术与现有施工技术是互补的、相互依靠的关系。3d打印技术无疑将推动制造业的数字化发展，有利于我国新型城镇化实现。发展工业生产级混凝土3d打印系统以及由此衍生的混凝土3d打印项目，在未来有较大的发展潜力。
4.目前市场上常用的打印头为一体挤出式，搅拌机整体式搅拌，外加剂(有促进水泥混凝土凝结硬化的功效)和砂浆(即胶凝材料和骨料)会同时从一个进料口投放到搅拌机内搅拌，外加剂和砂浆形成的混凝土浆体的凝结硬化时间段是固定值，混凝土浆体通过pvc泵送管输送到打印装置的料仓内，然后通过搅拌杆挤出的这段时间内，会存在混凝土浆体达到凝结硬化时间，进而硬化，就造成以下的后果：一，新拌混凝土浆体材料容易在料仓边角处有堆积，造成硬化堵管；二，泵送管道长，因为混凝土浆体为水硬性材料，易凝固难清洗，如果不能及时将混凝土浆体打印输送，混凝土浆体本身会在管道内凝结硬化，从而造成堵管，浪费材料。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供建筑3d打印头，以解决现有技术中的混凝土经搅拌机搅拌通过泵送至输料管及打印装置时，存在混凝土浆体易提前达到凝结硬化的状态，进而产生硬化堵管的技术问题。本发明提供的诸多技术方案中的优选技术方案所能产生的诸多技术效果详见下文阐述。
6.为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：
7.本发明提供的一种建筑3d打印头，包括搅拌装置、挤料装置、连接通道、第一驱动装置、第二驱动装置和安装座，其中，所述搅拌装置和所述挤料装置两者通过所述连接通道相连通，所述搅拌装置和所述挤料装置均位于所述连接通道的同一侧，所述第一驱动装置和所述第二驱动装置均位于所述连接通道的另一侧，所述搅拌装置与所述第一驱动装置传动连接，所述挤料装置与所述第二驱动装置传动连接，所述安装座与所述连接通道的侧面相连接，所述安装座能安装在平台上；
8.所述搅拌装置上设置有外加剂进料口和砂浆进料口，所述外加剂进料口位于所述砂浆进料口的上方且所述外加剂进料口和所述砂浆进料口存在高度差，砂浆从所述砂浆进料口进入到所述搅拌装置内，外加剂从所述外加剂进料口进入到所述搅拌装置内。
9.可选地，所述搅拌装置包括搅拌桶、搅拌机构和推料机构，所述搅拌桶的开口端与所述连接通道相连接，所述搅拌机构位于所述搅拌桶内，且所述搅拌机构的第一端穿过所述连接通道并与所述第一驱动装置相连接；所述推料机构位于所述连接通道内，所述推料机构套设于所述搅拌机构上，所述外加剂进料口和所述砂浆进料口设置在所述搅拌桶上。
10.可选地，所述搅拌机构包括传动轴和搅拌轮，所述传动轴穿过所述搅拌轮且两者配合连接，所述推料机构安装于所述传动轴上靠近所述第一端的位置；所述搅拌机构通过所述传动轴与所述第一驱动装置传动连接；
11.所述搅拌轮包括搅拌杆和转动盘，所述传动轴穿过所述转动盘且所述转动盘与所述传动轴可拆卸连接，所述搅拌杆可拆卸式安装于所述转动盘的外周侧。
12.可选地，所述搅拌轮的个数为多个，所有所述搅拌轮沿所述传动轴的轴向间隔设置，且所有所述搅拌轮均位于推料机构的一侧；
13.一个所述搅拌轮上的所述搅拌杆的个数为多个，多个所述搅拌杆沿所述转动盘的周向分布。
14.可选地，所述推料机构包括挡板和弧形推料片，所述传动轴穿过所述挡板并与其配合连接，所述弧形推料片与所述挡板固定连接；所述弧形推料片的个数为多个，所有所述弧形推料片沿挡板的周向方向分布。
15.可选地，所述挤料装置包括挤料筒、喷头和挤料机构，所述挤料筒的一端与所述连接通道相连接，所述挤料筒的另一端与所述喷头可拆卸连接，所述挤料机构位于所述挤料筒内，所述挤料机构的一端穿过所述连接通道并与所述第二驱动装置相连接。
16.可选地，所述挤料机构包括挤料杆、螺旋搅拌片和搅拌架，所述螺旋搅拌片与所述挤料杆固定连接，所述挤料杆的一端穿过所述连接通道并与所述第二驱动装置相连接，所述搅拌架与所述挤料杆固定连接。
17.可选地，所述连接通道包括连通筒、上盖和下盖，所述连通筒的上端与所述上盖相连接，所述连通筒的下端与所述下盖相连接；
18.所述下盖上设置有第一连接孔和第二连接孔，所述第一连接孔与所述搅拌装置上的搅拌桶相连接，所述第二连接孔与所述挤料装置上的挤料筒相连接；
19.所述上盖上设置有第三连接孔、第四连接孔和第五连接孔，所述搅拌装置上的传动轴能穿过所述第三连接孔，所述挤料装置上的挤料杆能穿过所述第四连接孔，第五连接孔的个数为多个，所述第一驱动装置和所述第二驱动装置通过螺栓与所述第五连接孔相连接。
20.本发明提供的一种建筑3d打印头，在使用时，先将砂浆(即胶凝材料和骨料)从砂浆进料口输送到搅拌装置中，并对其进行搅拌，由于外加剂进料口和砂浆进料口存在高度差，使得砂浆能够初步完成混合形成浆体，当浆体上升至外加剂进料口时，将外加剂从外加剂进料口输送到搅拌装置中，并与浆体混合搅拌，并再经过挤料装置搅拌，此时的外加剂和浆体的混合搅拌时间比现有技术的外加剂和砂浆混合搅拌时间要短，进而可以使得形成的混凝土浆体在达到凝结硬化时间之前，可以从挤料装置中喷出，进入到打印装置中，本装置
利用外加剂进料口和砂浆进料口两者的高度差，减少砂浆和外加剂的接触时间，进一步延缓混凝土浆体开始凝结硬化的时间，保持了混凝土浆体在建筑3d打印头内以及输送到打印装置过程中的流动性，降低了硬化堵管的风险，从而解决了现有技术中的混凝土经搅拌机搅拌通过泵送至输料管及打印装置时，存在混凝土浆体易提前达到凝结硬化的状态，进而产生硬化堵管的技术问题。
附图说明
21.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
22.图1是本发明实施例提供的建筑3d打印头的结构示意图；
23.图2是本发明实施例提供的建筑3d打印头的另一侧面的结构示意图；
24.图3是本发明实施例提供的建筑3d打印头的爆炸图；
25.图4是本发明实施例提供的建筑3d打印头的剖视图；
26.图5是本发明实施例提供的建筑3d打印头的搅拌机构和推料机构的结构示意图；
27.图6是本发明实施例提供的建筑3d打印头的挤料机构的结构示意图；
28.图7是本发明实施例提供的建筑3d打印头的连接通道的结构示意图；
29.图8是本发明实施例提供的建筑3d打印头的连接通道的另一侧面的结构示意图；
30.图中1、搅拌装置；11、外加剂进料口；12、砂浆进料口；13、搅拌桶；14、搅拌机构；141、传动轴；142、搅拌杆；143、转动盘；15、推料机构；151、挡板；152、弧形推料片；2、挤料装置；21、挤料筒；22、喷头；23、挤料机构；231、挤料杆；232、螺旋搅拌片；233、搅拌架；3、连接通道；31、连通筒；32、上盖；321、第三连接孔；322、第四连接孔；323、第五连接孔；33、下盖；331、第一连接孔；332、第二连接孔；4、第一驱动装置；5、第二驱动装置；6、安装座。
具体实施方式
31.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。
32.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有说明，
″
多个
″
的含义是两个或两个以上；术语
″
上
″
、
″
下
″
、
″
左
″
、
″
右
″
、
″
内
″
、
″
外
″
、
″
前端
″
、
″
后端
″
、
″
头部
″
、
″
尾部
″
等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语
″
第一
″
、
″
第二
″
、
″
第三
″
等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
33.在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语
″
安装
″
、
″
相连
″
、
″
连接
″
应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于
本领域的普通技术人员而言，可视具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
34.实施例1：
35.本发明提供了一种建筑3d打印头，包括搅拌装置1、挤料装置2、连接通道3、第一驱动装置4、第二驱动装置5和安装座6，其中，搅拌装置1和挤料装置2两者通过连接通道3相连通，搅拌装置1和挤料装置2均位于连接通道3的同一侧，即搅拌装置1和挤料装置2均位于连接通道3的下方，第一驱动装置4和第二驱动装置5均位于连接通道3的上方，搅拌装置1与第一驱动装置4相对应，搅拌装置1与第一驱动装置4传动连接，第一驱动装置4能驱动搅拌装置1搅拌混凝土浆体，挤料装置2与第二驱动装置5相对应，挤料装置2与第二驱动装置5传动连接，第二驱动装置5驱动挤料装置2搅拌混凝土浆体，安装座6与连接通道3的侧面相连接，安装座6能安装在平台上；
36.搅拌装置1上设置有外加剂进料口11和砂浆进料口12，外加剂进料口11和砂浆进料口12均位于搅拌装置1的下半段，即原料从搅拌装置1的底部进入到其内部，在经过搅拌和原料的填充使得混合后的原料上升到搅拌装置1的顶部，顶部的原料在经过搅拌装置1的推送经过连接通道3，进入到挤料装置2，再挤料装置2经过搅拌，从挤料装置2的底部喷出，外加剂进料口11位于砂浆进料口12的上方且外加剂进料口11和砂浆进料口12存在高度差，砂浆从砂浆进料口12进入到搅拌装置1内，外加剂从外加剂进料口11进入到搅拌装置1内。本发明提供的一种建筑3d打印头，在使用时，先将砂浆(即胶凝材料和骨料)从砂浆进料口12输送到搅拌装置1中，并对其进行搅拌，由于外加剂进料口11和砂浆进料口12存在高度差，使得砂浆能够初步完成混合形成浆体，当浆体上升至外加剂进料口11时，将外加剂从外加剂进料口11输送到搅拌装置1中，并与浆体混合搅拌，并再经过挤料装置2搅拌，此时的外加剂和浆体的混合搅拌时间比现有技术的外加剂和砂浆混合搅拌时间要短，进而可以使得形成的混凝土浆体在达到凝结硬化时间之前，可以从挤料装置2中喷出，进入到打印装置中，本装置利用外加剂进料口11和砂浆进料口12两者的高度差，减少砂浆和外加剂的接触时间，进一步延缓混凝土浆体开始凝结硬化时间，保持了混凝土浆体在建筑3d打印头内以及输送到打印装置过程中的流动性，降低了硬化堵管的风险，从而解决了现有技术中的混凝土经搅拌机搅拌通过泵送至输料管及打印装置时，存在混凝土浆体易提前达到凝结硬化的状态，进而产生硬化堵管的技术问题。
37.实施例2：
38.作为可选地实施方式，搅拌装置1包括搅拌桶13、搅拌机构14和推料机构15，搅拌桶13的开口端与连接通道3相连接，搅拌机构14位于搅拌桶13内，且搅拌机构14的第一端穿过连接通道3并与第一驱动装置4相连接，第一驱动装置4驱动搅拌机构14转动，进而能使其搅拌原料；推料机构15位于连接通道3内，推料机构15套设于搅拌机构14上，即搅拌机构14的一端穿过推料机构15且搅拌机构14与推料机构15相连接，搅拌机构14的转动时，也能够带动推料机构15转动，当搅拌装置1内的原料接触到推料机构15后，推料机构15就会将原料向挤料装置2中推送，外加剂进料口11和砂浆进料口12设置在搅拌桶13上。
39.作为可选地实施方式，搅拌机构14包括传动轴141和搅拌轮，传动轴141穿过搅拌轮且两者配合连接，推料机构15安装于传动轴141上靠近第一端的位置；搅拌机构14通过传动轴141与第一驱动装置4传动连接，即传动轴141的一端穿过连接通道3并与第一驱动装置4相连接；
40.搅拌轮包括搅拌杆142和转动盘143，传动轴141穿过转动盘143且转动盘143与传动轴141可拆卸连接，搅拌杆142可拆卸式安装于转动盘143的外周侧，第一驱动装置4能驱动传动轴141转动，进而传动轴141带动搅拌杆142和推料机构15转动，搅拌杆142的转动可以对原料进行搅拌。
41.作为可选地实施方式，搅拌轮的个数为多个，所有搅拌轮沿传动轴141的轴向间隔设置，且所有搅拌轮均位于推料机构15的一侧，搅拌轮的个数与转动盘143的个数一致；
42.一个搅拌轮上的搅拌杆142的个数为多个，多个搅拌杆142沿转动盘143的周向分布。可以根据原料的粘稠度的条件来选用搅拌杆142和转动盘143两者的个数以及位置。
43.作为可选地实施方式，推料机构15包括挡板151和弧形推料片152，传动轴141穿过挡板151并与其配合连接，挡板151是为了阻挡原料继续向上提升，弧形推料片152与挡板151固定连接，弧形推料片152可以将堆积在挡板151处的原料向侧面推送；弧形推料片152的个数为多个，所有弧形推料片152沿挡板151的周向方向分布，所有弧形推料片152位于挡板151上靠近转动盘143的一侧，弧形推料片152的弧形结构是为了便于推送原料。
44.实施例3：
45.作为可选地实施方式，挤料装置2包括挤料筒21、喷头22和挤料机构23，挤料筒21的一端与连接通道3相连接，挤料筒21与连接通道3的连接处低于搅拌桶13与连接通道3连接处，是为了方便原料进入到挤料筒21内，挤料筒21的另一端与喷头22可拆卸连接，挤料筒21与喷头22螺纹连接，喷头22的口径有多个规格，根据需要可以更换不同口径大小的喷头22，挤料筒21内的原料能从喷头22处喷出，挤料机构23位于挤料筒21内，挤料机构23的一端穿过连接通道3并与第二驱动装置5相连接，第二驱动装置5能驱动挤料机构23转动，并对原料进行二次搅拌和挤压打印。
46.作为可选地实施方式，挤料机构23包括挤料杆231、螺旋搅拌片232和搅拌架233，螺旋搅拌片232与挤料杆231固定连接，挤料杆231的一端穿过连接通道3并与第二驱动装置5相连接，搅拌架233与挤料杆231固定连接，搅拌架233位于挤料杆231的上半段，第二驱动装置5驱动挤料杆231转动，挤料杆231带动螺旋搅拌片232和搅拌架233转动，并且螺旋搅拌片232和搅拌架233均能对原料进行搅拌。
47.实施例4：
48.作为可选地实施方式，连接通道3包括连通筒31、上盖32和下盖33，连通筒31的上端与上盖32相连接，连通筒31的下端与下盖33相连接；
49.下盖33上设置有第一连接孔331和第二连接孔332，第一连接孔331与搅拌装置1上的搅拌桶13相连接，搅拌桶13的内部与连通筒31的内部相连通，第二连接孔332与挤料装置2上的挤料筒21相连接，挤料筒21的内部与连通筒31的内部相连通；
50.上盖32上设置有第三连接孔321、第四连接孔322和第五连接孔323，搅拌装置1上的传动轴141能穿过第三连接孔321，并与第一驱动装置4相连接，挤料装置2上的挤料杆231能穿过第四连接孔322，并与第二驱动装置5相连接，第五连接孔323的个数为多个，第一驱动装置4和第二驱动装置5通过螺栓与第五连接孔323相连接。第一驱动装置4和第二驱动装置5均包括电动机和电机座，电机座通过螺栓与第五连接孔323相连接，电动机安装在电机座上。
51.以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何
熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。