一种混凝土3D打印工艺的制作方法

本发明涉及一种3D打印技术，具体涉及一种混凝土3D打印工艺。

技术背景

3D打印技术目前已经有了一定的应用基础和市场推广，但是在建筑领域的应用还鲜有报道，特别是具体的工艺方面，目前还在研究过程中，尚未有商品化的3D打印建筑材料的设备出现。为了促进3D打印在多领域的发展，解决3D打印在建筑领域应用过程中的瓶颈，本发明对3D打印在建筑领域中的应用提出了一种工艺，通过此工艺可以实现混凝土浆体的顺利挤出和成功成型。

技术实现要素：

本发明克服了3D打印技术应用领域的局限性，提出了一种混凝土3D打印工艺，所述工艺可以实现3D打印技术在建筑领域的应用，解决3D打印在建筑领域应用过程中的瓶颈。

本发明的技术方案为：

一种混凝土3D打印工艺，所述工艺包括混凝土浆体的搅拌、输送，液体速凝剂的添加，速凝剂添加及混合，间断打印时喷头组件内的清洗，混凝土浆体的回收，以及挤出后成型的过程；

所述工艺包含如下步骤：

步骤1：混凝土浆体的搅拌，将水泥粉末、水、骨料及相应添加剂，此步骤的添加剂不包含速凝剂，按照一定的比例混合后倒入平口混凝土强制搅拌机中进行进一步搅拌；

步骤2：混凝土浆体的输送，将搅拌机中的混凝土浆体传送至湿式螺杆式喷浆机中，利用喷浆机的泵出功能，使混凝土浆体能以一定压力输送至喷头组件中；

步骤3：速凝剂的添加，利用泵将速凝剂以一定压力输送至喷头组件中，通过喷头组件中的螺杆与混凝土浆体混合；

步骤4：间断打印时喷头组件内的清洗，利用截止阀停止混凝土浆体往喷头组件内的输送，同时利用水泵输出的高压水柱结合水阀控制快速对喷头内进行清洗；

步骤5：混凝土浆体的回收，利用平口混凝土强制搅拌机内装有的溢流装置将多余的混凝土浆体回收至搅拌机内，溢流装置主要是通过气压和混凝土浆体的压差来实现浆体的回收；

步骤6：挤出后进行成型，利用机床的控制软件输出G代码进行运动控制，实现三维成型。

所述步骤1中的平口混凝土强制搅拌机内装有类似于溢流阀的溢流装置，由于喷浆机泵出的浆体流量始终大于喷头挤出的流量，因此需要进行多余混凝土浆体的回收。

所述步骤3中的速凝剂为液体速凝剂，与常见在混合材料时加入不同，此步骤在混凝土输送至喷头组件内时再加入速凝剂，可以防止提前加入速凝剂时，在输送过程中过快硬化，或者也可以控制速凝剂添加比例，有助于工艺参数的调整。

在所述步骤2喷浆机与喷头组件之间加入截止阀装置，可以阻止混凝土浆体进入喷头组件内。

所述步骤4还包括利用高压水泵以及水阀输出带高压的水柱对速凝剂泵和喷头组件内进行清洗的步骤。

所述步骤6的挤出后成型的过程是通过将喷头组件安装在机床上，通过机床控制系统中的G代码实现喷头组件的相关位置运动，实现三维成型。

本发明具有如下有益效果：

1)本发明通过液压装置(溢流装置和截止阀)实现了对流体传输过程中的有效控制，避免了喷头的堵塞，回收了多余的浆体。

2)本发明在水泥浆体传输至喷头组件时，加入液体速凝剂，可以有效防止混凝土浆体在前面传输过程中提早硬化，还可以通过泵的调节控制速凝剂的添加比例，有助于实现相关工艺参数的调整。

3)本发明可以实现混凝土的挤出和三维成型，有助于3D打印技术在建筑领域的应用，创造一定的社会价值。

附图说明

以下结合附图和具体实施方式进一步说明本发明。

图1为本发明的工艺图。

图2为本发明的结构简化示意图。

具体实施方式

以下结合附图进一步说明：

参见图1和图2所示，本发明包括混凝土3D打印工艺，所述工艺主要包括混凝土浆体的搅拌、输送，液体速凝剂的添加，速凝剂添加及混合，间断打印时喷头组件内的清洗，混凝土浆体的回收，以及挤出后成型的过程；其中所述混凝土浆体的搅拌是利用平口混凝土强制搅拌机1实现的，所述输送是利用湿式螺杆式喷浆机4泵出输送的，所述速凝剂的添加及搅拌是通过速凝剂泵9和喷头组件11内的螺杆实现的，所述间断打印时喷头组件内的清洗是通过高压水泵5、第一截止阀3、第二截止阀6、第一水阀7、第二水阀8和第三水阀10共同作用实现的，所述混凝土浆体的回收是通过溢流装置2实现的，所述挤出后的成型过程是通过机床控制系统进行运动控制实现的。

步骤1：混凝土浆体的搅拌，将水泥粉末、水、骨料及相应添加剂，此处不包含速凝剂，按照一定的比例混合后倒入平口混凝土强制搅拌机1中进行进一步搅拌；

步骤2：混凝土浆体的输送，将搅拌机中的混凝土浆体传送至湿式螺杆式喷浆机4中，利用喷浆机的泵出功能，使混凝土浆体能以一定压力输送至喷头组件11中，在停止打印后，关闭第一截止阀3，阻止浆体向下输送；

步骤3：速凝剂的添加，利用速凝剂泵9将速凝剂以一定压力输送至喷头组件中，通过喷头组件11中的螺杆与混凝土浆体混合；

步骤4：间断打印时喷头组件内的清洗，利用第一截止阀3和第二截止阀6停止混凝土浆体往喷浆机和喷头组件内的输送，同时利用水泵5输出的高压水柱结合第一水阀7、第二水阀8和第三水阀10控制快速对喷头内进行清洗；

步骤5：混凝土浆体的回收，利用平口混凝土强制搅拌机1内装有的溢流装置2将多余的混凝土浆体回收至搅拌机内，溢流装置2主要是通过气压和混凝土浆体之间的压差来实现浆体的回收；

步骤6：挤出后进行成型，利用机床的控制软件输出G代码进行运动控制，实现三维成型。

所述平口混凝土强制搅拌机内装有类似于溢流阀的溢流装置，由于喷浆机泵出的浆体流量始终大于喷头挤出的流量，因此需要进行多余混凝土浆体的回收。所述速凝剂为液体速凝剂，与常见在混合材料时加入不同，此处在混凝土输送至喷头组件内时再加入速凝剂，可以防止提前加入速凝剂时，在输送过程中过快硬化，也可以控制速凝剂添加比例，有助于工艺参数的调整。

所述在喷浆机与喷头组件之间加入截止阀装置，可以阻止混凝土浆体进入喷头组件内。所述利用高压水泵以及水阀输出带高压的水柱对速凝剂泵和喷头组件内部进行清洗。所述的挤出后成型过程是通过将喷头组件安装在机床上，通过机床控制系统中的G代码实现喷头组件的相关位置运动，实现三维成型。

本发明中水泵的应用可以及时避免喷头内部组件的堵塞，减少了喷头容易堵塞、需要频繁更换的麻烦。本发明将3D打印技术应用在了新的领域，使用了新的不同材料，能够促进3D打印技术的多方向发展，通过3D打印成型可以节省时间，减少劳动力，与传统的建筑制造相比，保护了环境，保证了安全。

本发明所述的具体实施方式并不构成对本申请范围的限制，凡是在本发明构思的精神和原则之内，本领域的专业人员能够作出的任何修改、等同替换和改进等均应包含在本发明的保护范围之内。