本发明涉及建筑施工领域，尤其涉及一种建筑3d打印机及建筑3d打印方法。
背景技术：
众所周知，3d打印建筑可以充分利用打印智能控制，使建筑一次成型，减少建筑中的材料和工艺损耗，它能够让未来的建筑工人劳动强度大大降低，工作环境大大改善，工作更高效，它还可以做到让建筑能耗大幅度降低，可有效地改善施工粉尘和噪音的影响，避免对环境造成污染。
虽然，3d打印技术离我们越来越近，早已不再是纸面上的概念，但是，目前的3d打印技术在建筑市场的应用还仅限于住宅建筑、小型场馆等小体量建筑的施工，其原因如下：现有的建筑用3d打印装置体积较小，而龙门架式3d打印装置的打印高度又受限，对于体量巨大的建筑物的施工而言，不仅不适用，而且工作效率低下。
可见，如何克服现有3d打印装置结构及施工方法上的局限性，使其能够适应大体量建筑物的施工，使未来的3d打印技术能够在建筑领域真正得以推广、应用具有十分重要的意义。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种建筑3d打印机及建筑3d打印方法，以解决上述技术问题的至少一种。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种建筑3d打印机，包括：
两组z轴支柱，所述两组z轴支柱均竖直设置，且相对布置，所述z轴支柱的一侧连接有多根水平设置的挑架，所述挑架插接在墙体上的预留孔内；
两根平行设置的x轴横梁，所述x轴横梁与所述z轴支柱垂直设置，且滑动连接；
y轴移动梁，所述y轴移动梁的两端分别与两根所述x轴横梁滑动连接；
打印组件，所述打印组件设置在所述y轴移动梁上，且与所述y轴移动梁滑动连接；
所述挑架插接在所述墙体内，所述打印组件对所述墙体的上一层建筑进行打印操作。
本发明的有益效果是：本发明的建筑3d打印机，通过在z轴支柱上设置多根水平设置的挑架，穿设在墙体内，使得打印机可以设置在已建成的建筑墙体上，对上一层的建筑进行打印时，在该层墙体打印完成后，再将z轴支柱的挑架插入该层的预留孔内，对更上一层的建筑进行打印，重复这样的操作，能够使得打印机不受高度的限制；此外，本发明的建筑3d打印机建构简单化，整体结构的质量轻量化，稳定性好，便于实际施工需求，适合广泛应用。此外，还能够应用于打印除建筑以外的其他物品，应用范围广。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
进一步地，所述y轴移动梁上端沿其长度方向设置有y轴导轨，所述y轴导轨的一侧设置有y轴齿条；所述y轴移动梁向下连接有两组y轴导轮和y轴滚轮，两组所述y轴导轮和y轴滚轮位于所述y轴移动梁的两端。
进一步地，所述x轴横梁的顶端沿其长度方向开设有x轴导轨，所述x轴导轨的一侧开设有x轴齿条，所述y轴导轮位于所述x轴导轨的上方，且与所述x轴导轨滑动连接，所述y轴滚轮位于所述x轴齿条的一侧，且与所述x轴齿条传动连接。
进一步地，所述滑动组件包括：
打印头滑车，所述打印头滑车的下方设置有滑车导轮，所述滑车导轮与所述y轴导轨滑动连接，所述打印头滑车的侧面设置滑车滚轮，所述滑车滚轮与所述y轴齿条传动连接；
打印头，所述打印头与所述滑动件固定连接，所述打印头竖直设置，所述打印头的下端为出料口，上端通过导料管与物料箱连接。
进一步地，所述物料为混凝土、尼龙玻纤、耐用性尼龙材料、石膏材料、粉末状金属材料和橡胶材料中的一种。
采用上述进一步方案的有益效果是：可以根据不同的使用需要，使用不同的物料进行3d打印，满足了多种使用需求，应用范围广。
进一步地，所述物料为混凝土。
进一步地，所述z轴支柱的侧面连接有提升装置，所述x轴横梁与所述提升装置固定连接；所述z轴支柱的底端固定连接有卡槽底座，所述挑架与所述卡槽底座固定连接。
进一步地，所述挑架采用工字钢制成，所述挑架的一端与所述卡槽底座固定连接，另一端插接在墙体的预留孔内。
采用上述进一步方案的有益效果是：采用工字钢制成的挑架插入到墙体当中，既能够增加整体装置的牢固性，也可以使得打印的高度不受到限制，能够随着墙体的高度上升而提高z轴支柱的高度。
进一步地，每组所述z轴支柱的数量为4个。
采用上述进一步方案的有益效果是：每组均采用4个z轴支柱，两组z轴支柱相对设置，起到对整体结构的支撑作用，牢固可靠，稳定性强。
本发明还提供一种采用上述建筑3d打印机的建筑3d打印机建筑3d打印方法，包括以下步骤：
步骤1，固定设置z轴支柱，打印组件沿y轴移动梁滑动，所述y轴移动梁沿x轴横梁滑动，所述x轴横梁沿所述z轴支柱滑动，打印一级建筑墙体，所述第一级建筑墙体开设预留孔；
步骤2，所述z轴支柱的挑架插接在所述预留孔内，打印组件沿y轴移动梁滑动，所述y轴移动梁沿x轴横梁滑动，所述x轴横梁沿所述z轴支柱滑动，打印下一级建筑墙体，所述下一级建筑墙体开设预留孔；
步骤3，重复步骤2。
附图说明
图1为本发明所述建筑3d打印机的整体结构图；
图2为本发明所述z轴支柱与墙体的装配结构图；
图3为本发明所述z轴支柱与墙体另一个角度的装配结构图；
图4为本发明所述x轴横梁与y轴移动梁的装配结构图；
图5为本发明所述x轴横梁与y轴移动梁另一个角度的装配结构图。
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
1、z轴支柱；11、挑架；12、卡槽底座；2、x轴横梁；21、x轴导轨；22、x轴齿条；3、y轴移动梁；31、y轴导轨；32、y轴齿条；33、y轴导轮；34、y轴滚轮；4、喷头组件；41、打印头滑车；411、滑车导轮；412、滑车滚轮；42、打印头；5、提升装置。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
如图1所示，一种建筑3d打印机，包括两组z轴支柱1、两根x轴横梁2、y轴移动梁3和打印组件4。所述两组z轴支柱1均竖直设置，且相对布置，所述z轴支柱1的一侧连接有多根水平设置的挑架11，所述挑架插接在墙体上的预留孔内；两根x轴横梁2相互平行设置，所述x轴横梁2与所述z轴支柱1垂直设置，且滑动连接；所述y轴移动梁3的两端分别与两根所述x轴横梁2滑动连接；所述打印组件4设置在所述y轴移动梁3上，且与所述y轴移动梁3滑动连接；所述挑架11插接在所述墙体内，所述打印组件4对所述墙体的上一层建筑进行打印操作。
相对于现有技术，本发明的建筑3d打印机，通过在z轴支柱1上设置多根水平设置的挑架11，穿设在墙体内，使得打印机可以设置在已建成的建筑墙体上，能够使得打印机不受高度的限制；此外，本发明的建筑3d打印机建构简单化，整体结构的质量轻量化，稳定性好，便于实际施工需求，适合广泛应用。
如图2、3所示，所述y轴移动梁3上端沿其长度方向设置有y轴导轨31，所述y轴导轨31的一侧设置有y轴齿条32；所述y轴移动梁3向下连接有两组y轴导轮33和y轴滚轮34，两组所述y轴导轮33和y轴滚轮34位于所述y轴移动梁3的两端。
同时，所述x轴横梁2的顶端沿其长度方向开设有x轴导轨21，所述x轴导轨21的一侧开设有x轴齿条22，所述y轴导轮33位于所述x轴导轨34的上方，且与所述x轴导轨21滑动连接，所述y轴滚轮34位于所述x轴齿条22的一侧，且与所述x轴齿条22传动连接。
如图1-4所示，所述打印组件4包括打印头滑车41和打印头42，所述打印头滑车41的下方设置有滑车导轮411，所述滑车导轮411与所述y轴导轨31滑动连接，所述打印头滑车41的侧面设置滑车滚轮412，所述滑车滚轮412与所述y轴齿条32传动连接；所述打印头42与所述打印头滑车41固定连接，所述打印头42竖直设置，所述打印头42的下端为出料口，上端通过导料管与装有物料的物料箱连接。
在本发明的一些具体实施例当中，所述物料为混凝土。在进行打印时，由物料箱对整个打印装置进行供料，通过输送泵和导料管传输给打印头。当然，本发明的建筑3d打印机不仅仅可以应用到建筑领域，也可以在其他领域中进行打印操作。根据实际需求，所述物料为混凝土、尼龙玻纤、耐用性尼龙材料、石膏材料、粉末状金属材料和橡胶材料中的一种。在实际生产中，根据待打印物品的特性，选用不同的物料，将物料放置在物料箱内，经导料管送入打印组件4内，以完成打印操作。例如，可以选用粉末状的金属材料打印出某些金属配件。由此可见，本发明的建筑3d打印机不仅仅能够应用于建筑领域，还可以根据实际需要适用于多个技术领域，具有广泛的应用前景。
为了促进打印组件4的上下方向移动，所述z轴支柱1的侧面连接有提升装置5，所述x轴横梁2与所述提升装置5固定连接；所述z轴支柱1的底端固定连接有卡槽底座，所述挑架11与所述卡槽底座固定连接。在本发明的一些实施例当中，所述挑架11采用工字钢制成，所述挑架11的一端与所述卡槽底座固定连接，另一端插接在墙体的预留孔内。采用工字钢制成的挑架11插入到墙体当中，既能够增加整体装置的牢固性，也可以使得打印的高度不受到限制，能够随着墙体的高度上升而提高z轴支柱1的高度。在本发明的一些具体实施例当中，提升装置5可以通过与开设在z轴立柱1上的滑轨滑动连接或者是通过齿条啮合传动，在驱动电机的带动下进行竖直方向上的提升或下降。
在本发明的一个具体实施例当中，每组所述z轴支柱1的数量为4个，也就有8根z轴支柱1，此外，还有两根x轴横梁2和一根y轴移动梁3。在本发明当中，滑车滚轮412和y轴滚轮44均采用步进电机驱动，分别与x轴齿条22和y轴齿条32传动连接，能够提升装置的稳定性，尤其是在打印高度较高的情况下，能够进一步的提升安全性能。x轴导轨21和y轴导轨31均用于与y轴导轮33和滑车导轮411滑动连接，以实现打印组件的移动。
本发明还提供一种采用所述建筑3d打印机的建筑3d打印方法，包括以下步骤：步骤1，固定设置z轴支柱1，打印组件4沿y轴移动梁3滑动，所述y轴移动梁3沿x轴横梁2滑动，所述x轴横梁2沿所述z轴支柱1滑动，打印一级建筑墙体，所述建筑墙体开设预留孔；步骤2，所述z轴支柱1的挑架11插接在所述预留孔内，打印组件4沿y轴移动梁3滑动，所述y轴移动梁3沿x轴横梁2滑动，所述x轴横梁2沿所述z轴支柱1滑动，打印下一级建筑墙体，所述下一级建筑墙体开设预留孔；步骤3，重复步骤2。需要说明的是，所述一级建筑墙体和下一级墙体为根据实际情况确定的建筑墙体高度，而不是指代单层楼高的墙体。
本发明的工作原理是：z轴支柱1的挑架11插接在墙体的预留孔内，打印组件4随着y轴移动梁3在x轴横梁2上的滑动、打印头滑车41在y轴移动梁3上的移动和提升装置5在z轴立柱1内侧的移动，物料由导料管进入到打印头42，从而完成3d打印，打印时，在每层的墙体上预留多个供挑架11插入的预留孔；在一层的建筑打印成后，挑架11插接在该层建筑的预留孔内，实现了z轴支柱1的固定，进而打印下一层的建筑，根据实际需要重复多次上述操作，即可实现对高层建筑的3d打印操作。由此可见，本发明的建筑3d打印机不受待打印建筑物高度的限制，能够完成对高度较高的建筑物的3d打印操作，结构简单，效果明显，具有广泛的应用前景。
在本发明中，在对打印组件4进行定位时，采用激光测量装置进行水平定位和垂直定位。在使用本发明的建筑3d打印机进行打印时，z轴支柱1可以随着建筑的不断升高而进行移动，而无需像现有的龙门架那种，需要制造很大的支架，既节省物料，也不受高度限制。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。