一种房屋3D打印方法与流程

本发明涉及一种房屋建造方法，尤其是涉及一种房屋3D打印方法。

背景技术：

建筑施工安全问题是目前我国经济运行中面临的一个非常突出的问题，不仅关系到建筑行业的发展，而且关系到社会的和谐与进步。目前我国的建筑施工存在比较多的安全问题。第一，建筑施工作业流动性强，在作业过程中往往需要建设临时性设施，而这么设施质量控制不足；第二，建筑施工高处作业过程存在的安全隐患突出，一方面是高处作业防护设施不够完善；第三，建筑施工现场其中设备数量多、分布广，而且作业现场环境复杂，容易发生事故。据不完全统计，2013年我国建筑施工安全事故全年发生86起，总共死亡243人；并且使用现有房屋的建造方法，建成一个2层的楼房，施工周期一般为3～4个月，由于施工速度慢，建房子的人只能住在临时搭建的帐篷里；在城镇建造大型的建筑，施工周期一般1～3年。现有的传统房屋建造技术，一般先采取预算材料用量及成本，雇佣人工劳动力进行建造房屋，其成本高、劳动效率低。同时，在施工过程中，工人不可避免的会造成材料的大量浪费。

技术实现要素：

本发明的目的在于，提供一种房屋3D打印方法，该3D打印方法可以防止建造施工事故的发生、减少人工劳动力的需求、大幅度的降低材料的使用量、显著的缩短房屋建造周期。

本发明所采用的技术方案是，一种房屋3D打印方法，包括以下步骤：

1)绘制房屋平面图纸，在计算机上生成该房屋的三维模型，根据所述房屋的三维模型进行分层薄片处理；

2)准备房屋建造材料，将所述建造材料输送至3D打印机内；

3)所述3D打印机根据所述分层薄片处理结果打印房屋的地板和墙体，然后在所述墙体上盖设房顶；所述3D打印机打印的房屋墙体为一体成型的空心墙体，所述空心墙体内具有保温材料。

较佳地，所述3D打印机打印的空心墙体包括平行设置的两个板体以及连接所述板体的支撑件，所述支撑件与所述两个板体一体成型，且来回交叉排布在所述两个板体之间。

较佳地，所述3D打印机打印房屋墙体时，在所述房屋墙体内预留门窗孔。

较佳地，在所述预留的门窗孔上方安装过渡梁，再通过3D打印机将浆料覆盖在所述过渡梁上。

较佳地，在所述步骤4)中，所述3D打印机打印房屋地板包括以下步骤：

1)使用3D打印机在地面上打印第一板体；

2)沿所述第一板体的边沿打印具有一定高度的边框；

3)向所述边框内填充保温材料；

4)使用3D打印机在所述保温材料上封盖第二板体。

较佳地，所述3D打印机的打印速率为0.1-1m/s。

较佳地，所述3D打印机的喷嘴按照x轴和y轴方向进行打印。

较佳地，在所述步骤3)中，所述房顶为预制件。

本发明的有益效果是：

1、本发明实现了房屋建造一体化，建造过程中完成了房屋的内外装修集成一体化，可以在房屋建造完成时入住。

2、本发明打印的空心墙体，比现有采用砖相互交叉砌筑的空心墙体，结构简单，节省材料；比现有采用混凝土浇筑墙体，节约空间，该空心墙体用于保温材料放置，可以方便的让电线在墙体内部布局。

3、本发明的空心墙在利用中空结构装填保温不燃材料时，相比于现有技术，减少了整体的外墙外保温系统厚度，节约空间；同时不用需要人工安装以及龙骨、锚固件等材料，做法简单。

4、本发明3D打印技术在施工过程中使用的设备少、不需要工人在高空施工、不需要建设供工人休息的临时住房，工人只需在施工区域外进行操作，因此可以防止施工事故的发生。

5、本发明在施工过程中全程采用机械作业，可以大幅降低人工劳动力需求，从而降低人工成本。

6、本发明在施工过程中全程采用即时出料的方式，不浪费原材料。

7、本发明建造一个200m²的房子仅需要20h，可以显著的缩短建造周期。

8、现有技术中现浇混凝土的浇筑工艺，需要对现浇后的房顶进行养护，由于现有技术房屋中，多数现浇的房顶在没有养护好的情况下，就开始对第二层施工，导致房顶容易出现裂纹；本发明的房顶采用整体定制的预制件，直接通过机械臂安装于每一层楼的顶部，只需在检验整体楼板的抗拉、抗压、抗裂等指标合格后，安装即可；建造时间短，房屋的质量容易控制。

附图说明

图1为本发明3D打印房屋的结构示意图；

图2为本发明3D打印房屋墙体一实施例的剖视图；

图3为本发明3D打印房屋墙体另一实施例的剖视图；

图4为本发明3D打印房屋第一墙板和边框的结构示意图；

图5为本发明3D打印房屋地板的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本发明的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。

如图1所示，一种房屋3D打印方法，使用的3D打印机喷嘴可在x轴、y轴方向调节，调节范围为10-100mm，3D打印机的出料宽度为1～10cm，出料高度为1～15cm；使用该3D打印机打印长度为13m，宽度为11m的房子，打印步骤如下：

1)绘制房屋平面图纸，在计算机上生成该房屋的三维模型，根据所述房屋的三维模型进行分层薄片处理，然后将处理结果转换成程序；

2)准备房屋建造需要的料浆、相应的过渡梁和房顶及保温材料等其它附属材料；

3)启动浆料输送系统，将所述建造材料输送至3D打印机的墨斗内，断开浆料输送系统，3D打印机根据所述分层薄片处理结果打印房屋的地板和墙体，然后在所述墙体上盖设房顶。

其中，如图4和图5所示，3D打印机打印房屋的地板的步骤为，按照程序打印房屋一楼的地面，控制一个打印机喷嘴工作，打印机喷嘴在x轴方向的尺寸为100mm，y轴方向的尺寸为30mm，打印速度为0.5m/s，先沿y轴正方向打印，然后沿y轴负方向打印，如此重复打印形成一个尺寸大小为x方向11m，y方向为13m，厚度为30mm的矩形第一板体1，控制一个打印机喷嘴工作，该打印机喷嘴在x轴方向尺寸为80mm，y轴方向尺寸为30mm，打印速度为0.5m/s，在第一板体1的四边的边沿处打印边框2，先沿x轴正方向打印，然后沿y轴正方向打印，再沿x轴负方向打印，最后沿y轴负方向打印；在边框2内部铺设厚度为50mm的保温材料，然后铺设地暖管道，最后根据地暖管道尺寸控制打印机喷嘴，沿y轴方向往返打印，覆盖地暖层，在地暖上面形成第二板体3。

在第二板体3的顶部打印墙体，该墙体为一体成型的空心墙体，如图2和图3所示，空心墙体包括平行设置的两个板体4以及连接所述板体的支撑件5，支撑件5与两个板体4为一体结构，所述支撑件5来回交叉排布在所述两个板体4之间，在所述两个板体4之间填充有保温材料，如图2所示，支撑件5之间来回交叉可成圆角过度，如图3所示，支撑件5之间来回交叉可成锐角过度，打印墙体的方法为，控制编号为1、2、3三个打印机喷嘴工作，喷嘴1和3固定，喷嘴2可以活动；喷嘴1和3的间距为80mm，喷嘴 1、2、3在x轴方向尺寸为30mm，喷嘴1和3在y轴方向尺寸为80mm，喷嘴2在y轴方向尺寸为30mm，如图1所示，以A点为起点，沿x轴正方向打印，根据设计方案依次建造双面空心墙体6，顺序为AG墙体、GN墙体、NU墙体、UA墙体；建造空心墙体6先打印两个板体4，然后打印两个板体4之间的支撑件5，然后打印电线穿孔柱，用于墙体走线；控制喷嘴2停止工作，调整喷嘴1和3的间距为50mm，根据设计方案依次建造空心墙体，顺序为BCD墙体、FED墙体、LH墙体、IJ墙体、wv墙体、RM墙体、NO墙体、OP墙体、QR墙体、SK墙体、JKL墙体；在所有墙体建造过程中，FED墙体和WV墙体按照设计方案进行阶梯打印，保证楼梯踏步能预埋；根据房屋电源设计原则安放插座盒；在墙体空心处安装保温材料；根据外墙板安装原则在AG、GN、NU、UA墙体预埋外墙挂件，其中电线、网线等信息化控制线路和燃气道、风道、水道等生活管道均采用建造过程中同时即装即用模式，在上述所有墙体中均预留门窗孔以及预埋件，并在门窗孔上方安装过渡梁，控制喷嘴2继续打印，将浆料覆盖过渡梁。

房屋空心墙体打印完成后，通过机械手臂将预制的房顶安装在房屋空心墙体顶部，再给房顶上面铺盖一层保温材料，然后，控制打印机喷头围绕保温材料打印墙体外框架，打印高度与保温材料铺垫的高度一样，重复上述步骤，打印房屋的第二层。

房屋墙体建造完成后，直接将按设计要求预制的外墙与AG、GN、NU、UA墙体的预埋件连接，墙体内侧与其它墙体的两侧采用机械化喷涂方式，进行石膏腻子、涂料等装修施工，房屋一楼顶部直接采用按区分类的整体楼板进行封顶处理，整体楼板下表面按照内装要求在预制的时候完成装饰。

虽然本发明所揭露的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属技术领域内的技术人员，在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。