一种车载式建筑3D打印设备的制作方法

本实用新型涉及一种打印系统，具体涉及一种车载式建筑3D打印设备。

背景技术：

3D 打印，又称增材制造技术，它是一种以数字模型文件为基础，运用可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。其已经成为一种潮流，尤其在工业设计领域得到广泛应用。目前基于计算机控制的快速成型技术日臻成熟，在全世界不同的国家和地区3D 打印技术在建筑领域也开始出现并得到关注。

现有的大型3D打印设备，都为固定框架式结构，由于占地空间大，运输不便，从而影响使用。

技术实现要素：

针对上述现有技术中存在的问题，本实用新型的目的在于，提供一种车载式建筑3D打印设备，采用整体收折式运输，提高了打印系统的运输效率和空间，从而节约施工成本。

本实用新型的技术方案

为了实现上述任务，本实用新型采用以下技术方案：

一种车载式建筑3D打印设备，其特征在于，包括运输搅拌系统和一对垂直伸缩立柱，所述的垂直伸缩立柱之间安装有伸缩式横梁，伸缩式横梁上装配有可沿伸缩式横梁滑动的伸缩式挤料打印头，且伸缩式横梁可相对于垂直伸缩立柱旋转；所述的运输搅拌系统中设置有第一滑轨，所述的一对垂直伸缩立柱中，其中一个垂直伸缩立柱的底部装配在所述的第一滑轨上，另一个垂直伸缩立柱的底部装配在一个横向折叠轨道上，在横向折叠轨道的底部安装有底盘动力装置。

进一步地，所述的运输搅拌系统包括运输车，运输车上设置有搅拌装置以及多个材料存储箱，材料存储箱通过分料器连接搅拌装置；所述的搅拌装置上设置有伸缩式的输料管，所述的第一滑轨位于搅拌装置的一侧。

进一步地，所述的横向折叠轨道包括多个活动式连接的轨道架，其中相邻的轨道架的端面为相互配合的斜面，且在每个轨道架的端面中设置有安装槽；所述的相邻的轨道架之间通过第一液压装置和第二液压装置连接，其中第一液压装置安装在相邻的轨道架的侧面，第二液压装置位于相邻的轨道架端面的安装槽中；所述的轨道架上设置有第三滑轨，当所述的横向折叠轨道展开后，所有的轨道架上的第三滑轨位于同一条直线上。

进一步地，所述的轨道架的底部设置有脚支撑。

进一步地，所述的伸缩式横梁包括多层依次套装的梁架、轨道板和内置双向的分级油缸，每个梁架的上表面均开设有通槽，使每个梁架的横截面为“凹”形结构；所述的每个梁架的通槽的端部均铰接有轨道板，轨道板上设置有第二滑轨；所述的每个梁架的端部均设置有轨道支撑架；所述分级油缸两端固定在梁架两顶端，通过液压伸缩实现横梁的伸缩。

进一步地，所述的多层依次套装的梁架中，每一层梁架均可以相对于上一层梁架沿轴向滑动；所述的梁架之间通过内凸块和内滑槽进行配合。

进一步地，所述的伸缩式挤料打印头包括储料箱，储料箱中设置有与储料箱不连通的滑腔，滑腔的侧壁上设置有轨道滑块；所述的储料箱的下端贯连有伸缩式多级空心管；其中在第一级空心管中设置有螺旋推进器，螺旋推进器由安装在滑腔中的电机驱动；伸缩式多级空心管由两级液压泵提高伸缩动力。

进一步地，所述的储料箱与滑腔之间形成下料通道，下料通道的内径沿靠近伸缩式多级空心管的方向减小。

进一步地，所述的底盘动力装置包括支撑底盘，支撑底盘的底部设置有车轮、驱动机构以及液压支撑作动器；支撑底盘通过旋转转盘与所述的横向折叠轨道的底部连接。

本实用新型有益效果：

本实用新型提供的一种车载式建筑3D打印设备，其结构合理，具有以下有益效果：

（1）本实用新型采用车载式结构和模块化设计，便于建筑3D打印过程中的运输、组装、检修以及操作，使得3D打印系统能更好地应用到建筑行业中；

（2）本实用新型中多采用折叠式的设计结构，使得各部件在运输时能占用较小的空间，从而提高了打印系统的运输效率，并且可扩展性好。

附图说明

通过结合以下附图所作的详细描述，本实用新型的上述优点将变得更清楚和更容易理解，这些附图只是示意性的，并不限制本实用新型，其中：

图1为本实用新型处于运输状态时的整体结构示意图。

图2为本实用新型处于工作状态时的整体结构示意图。

图3为横向折叠轨道中相邻的两个轨道架之间配合部分的结构示意图。

图4为伸缩式横梁在展开过程中的结构示意图。

图5为伸缩式横梁展开后的结构示意图。

图6为伸缩式挤料打印头的纵向剖视示意图。

图7为伸缩式横梁内部分级油缸的布设结构图。

附图中，各标号所代表的部件如下：

1—横向折叠轨道，1.1—轨道架，1.2—第一液压装置，1.3—第二液压装置，1.4—脚支撑，1.5—安装槽，1.6—第三滑轨，1.7—斜面，2—垂直伸缩立柱，3—伸缩式横梁，3.1—梁架，3.2—轨道板，3.3—第二滑轨，3.4—内凸块，3.5—内滑槽，3.6—轨道支撑架，4—伸缩式挤料打印头，4.1—储料箱，4.2—轨道滑块，4.3—伸缩式多级空心管，4.4—螺旋推进器，4.5—电机，4.6—滑腔，4.7—两级液压泵，5—运输搅拌系统，5.1—输料管，5.2—材料存储箱，5.3—分料器，5.4—搅拌装置，5.5—运输车，5.6—第一滑轨，6—底盘动力装置。

具体实施方式

下面结合具体实施例和附图对，本实用新型的一种车载式建筑3D打印设备进行详细说明。

在此记载的实施例为本实用新型的特定的具体实施方式，用于说明本实用新型的构思，均是解释性和示例性的，不应解释为对本实用新型实施方式及本实用新型范围的限制。除在此记载的实施例外，本领域技术人员还能够基于本申请权利要求书和说明书所公开的内容采用显而易见的其它技术方案，这些技术方案包括采用对在此记载的实施例的做出任何显而易见的替换和修改的技术方案。

本说明书的附图为示意图，辅助说明本实用新型的构思，示意性地表示各部分的形状及其相互关系。请注意，为了便于清楚地表现出本实用新型实施例的各部件的结构，相同的参考标记用于表示相同的部分。

如图1至图7所示，本实用新型公开了一种车载式建筑3D打印设备，包括运输搅拌系统5和一对垂直伸缩立柱2，所述的垂直伸缩立柱2之间安装有伸缩式横梁3，伸缩式横梁3上装配有可沿伸缩式横梁3滑动的伸缩式挤料打印头4，且伸缩式横梁3可相对于垂直伸缩立柱2旋转；所述的运输搅拌系统5中设置有第一滑轨5.6，所述的一对垂直伸缩立柱2中，其中一个垂直伸缩立柱2的底部装配在所述的第一滑轨5.6上，另一个垂直伸缩立柱2的底部装配在一个横向折叠轨道1上，在横向折叠轨道1的底部安装有底盘动力装置6。

本方案中，横向折叠轨道1包括多个活动式连接的轨道架1.1，其中相邻的轨道架1.1的端面为相互配合的斜面1.7，相互配合的斜面1.7是指相邻的轨道架1.1的端面能相互拼合，使轨道架1.1的上表面位于同一平面；如图3所示，在每个轨道架1.1的端面中设置有安装槽1.5；所述的相邻的轨道架1.1之间通过第一液压装置1.2和第二液压装置1.3连接，其中第一液压装置1.2安装在相邻的轨道架1.1的侧面，第二液压装置1.3位于相邻的轨道架1.1端面的安装槽1.5中；所述的轨道架1.1上设置有第三滑轨1.6，当所述的横向折叠轨道1展开后，所有的轨道架1.1上的第三滑轨1.6位于同一条直线上。这里的展开是指通过第一液压装置1.2和第二液压装置1.3使得所有轨道架1.1位于同一条直线上，此时每个轨道架1.1上的第三滑轨1.6的端部相互拼合。在图2和图3给出的示例中，每个横向折叠轨道1由5段轨道架1.1构成，当横向折叠轨道1收起后，折叠部分位于垂直伸缩立柱2的两侧，如图1所示。轨道架1.1的底部设置有脚支撑1.4，用于辅助支撑整个横向折叠轨道1。

横向折叠轨道1设置一个，用于支撑其中一个垂直伸缩立柱2；而另一个垂直伸缩立柱2的底部装配在运输搅拌系统5的第一滑轨5.6上，垂直伸缩立柱2的底部可在展开后的横向折叠轨道1的第三滑轨1.6以及第一滑轨5.6上运动，从而带动伸缩式横梁3和伸缩式挤料打印头4运动。

垂直伸缩立柱2外截面为椭圆柱型，通过立柱内部液压系统实现立柱逐级伸缩，调整伸缩式横梁3的高度。垂直伸缩立柱2的底部装配在所述的第一滑轨5.6和第三滑轨1.6上，在驱动装置，例如电动机的驱动下，可沿所述的两条滑轨移动，以带动伸缩式挤料打印头4调整位置；而在横向调整伸缩式挤料打印头4的过程中，还可以通过垂直伸缩立柱2调整打印头的高度，也能调整打印头在伸缩式横梁3上的纵向位置，从而使得打印头能位于空间当中的不同位置，以完成3D打印过程。

如图4和图5所示，伸缩式横梁3包括多层依次套装的梁架3.1、轨道板3.2和内置双向的分级油缸3.7，这里的套装是指梁架3.1之间采用嵌套的形式，一层梁架3.1位于另一层内部；每个梁架3.1的上表面均开设有通槽，使每个梁架3.1的横截面为“凹”形结构；所述的每个梁架3.1的通槽的端部均铰接有轨道板3.2，轨道板3.2上设置有第二滑轨3.3；所述的每个梁架3.1的端部均设置有轨道支撑架3.6；所述分级油缸3.7两端固定在梁架3.1两顶端，通过液压伸缩实现横梁的伸缩。具体地，所述的多层依次套装的梁架3.1中，每一层梁架3.1均可以相对于上一层梁架3.1沿轴向滑动；所述的梁架3.1之间通过内凸块3.4和内滑槽3.5进行配合，如图4所示，内凸块3.4位于外层梁架3.1的内壁上，而在内层梁架3.1的外壁上开设有与内凸块3.4配合的内滑槽3.5，这样两层梁架3.1之间可以相对位移。

图5为伸缩式横梁3的展开结构示意图，展开过程如图4所示。当伸缩式横梁3展开时，先将轨道板3.2相对于梁架3.1旋转，然后逐级抽出内部的梁架3.1，梁架3.1抽出后，将每个梁架3.1上的轨道板3.2放下，使轨道板3.2的端部支撑在该轨道板3.2所在梁架3.1端部设置的轨道支撑架3.6上，使轨道板3.2与梁架3.1平行，所有的轨道板3.2端部对接且位于同一平面，这样打印头可以平稳地在轨道上滑动。伸缩式横梁3内部设置有液压系统，为横梁的伸缩提供动力；如图7所示，本实施例中，液压系统具体采用分级油缸3.7，分级油缸3.7安装在伸缩式横梁3的内部，分级油缸3.7两端与横梁的两端固定，通过分级油缸3.7的伸缩，实现横梁整体长短的变化。本方案中，分级油缸3.7的驱动部位于中部，伸缩杆位于两端，这种两端细、中间粗的油缸结构，可以弥补横梁中间段截面小、刚度不足的特点。

如图6所示，伸缩式挤料打印头4包括储料箱4.1，储料箱4.1中设置有与储料箱4.1不连通的滑腔4.6，滑腔4.6的侧壁上设置有轨道滑块4.2；打印头安装时，使滑腔4.6穿过伸缩式横梁3，且使轨道滑块4.2与所述的第二滑轨3.3配合；所述的储料箱4.1的下端贯连有伸缩式多级空心管4.3；其中在第一级（与储料箱4.1连接的一级）空心管中设置有螺旋推进器4.4，螺旋推进器4.4由安装在滑腔4.6中的电机4.5驱动；伸缩式多级空心管4.3由两级液压泵4.7提高伸缩动力，其中一个两级液压泵4.7内嵌于伸缩式挤料打印头4上，另一个两级液压泵4.7外置于伸缩式挤料打印头4上。

储料箱4.1与滑腔4.6之间形成下料通道，下料通道的内径沿靠近伸缩式多级空心管4.3的方向减小；打印材料由储料箱4.1下端进入到第一级空心管中，在螺旋推进器4.4的作用下将打印材料向下挤出。伸缩式挤料打印头4上安装有驱动装置，以驱动打印头在伸缩式横梁3上移动。

如图1和图2所示，底盘动力装置6包括支撑底盘，支撑底盘的底部设置有车轮、驱动机构以及液压支撑作动器；支撑底盘通过旋转转盘与所述的横向折叠轨道1的底部连接。底盘动力装置6安装在横向折叠轨道1中段的下端，通过控制台控制所述的旋转转盘，以实现底盘动力装置6相对于横向折叠轨道1的旋转，从而实现变向功能；车轮通过驱动机构，例如柴油发动机驱动，来实现底盘动力装置6的移动。当所有伸缩结构确定定位后，通过液压支撑作动器，将整个系统提升，使车轮离地，以对底盘动力装置6的上部结构进行固定；而另外一侧的结构，则在运输搅拌系统5位置固定后，其位置也得到相对固定。

如图1和图2所示，本实用新型中的运输搅拌系统5，是集打印材料生产-运输-移动输料-打印为一体的集成系统。本装置在运输时，所有部件可集成在运输搅拌系统5上，如图1所示。而在使用时，则其中一个垂直伸缩立柱2及其下部的横向折叠轨道1、底盘动力装置6等，通过旋转和液压伸缩的方式，从运输搅拌系统5上卸下，使底盘动力装置6位于地面，并展开横向折叠轨道1，使得两个垂直伸缩立柱2分别能在第一滑轨5.6和第三滑轨1.6上移动，此时通过运输搅拌系统5和底盘动力装置6的同步移动，可使整套装置沿打印方向移动；与此同时，运输搅拌系统5也承担向伸缩式挤料打印头4输送打印材料的任务。

运输搅拌系统5包括运输车5.5，运输车5.5上设置有搅拌装置5.4以及多个材料存储箱5.2，材料存储箱5.2通过分料器5.3连接搅拌装置5.4；所述的搅拌装置5.4上设置有伸缩式的输料管5.1，所述的第一滑轨5.6位于搅拌装置5.4的一侧。材料存储箱5.2的个数根据打印材料原料的种类而定，分料器5.3将不同原材料按照设定的比例输送到搅拌装置5.4中，经过搅拌装置5.4的拌和，在泵的驱动下，使拌和后的打印材料进入到输料管5.1中，通过输料管5.1添加到打印头中，以实现移动式泵料。在运输车5.5上设置有第一滑轨5.6，如图1所示；垂直伸缩立柱2顶部与伸缩式横梁3之间采用活动式的连接方式，例如垂直伸缩立柱2的顶端设置有圆盘，而在伸缩式横梁3上开设有与圆盘配合的圆槽；即伸缩式横梁3可以相对于垂直伸缩立柱2旋转，即图2中标示的旋转方向a，旋转后的结构如图1所示。这样另外一侧的横向折叠轨道1、垂直伸缩立柱2以及底盘动力装置6可旋转至运输车5.5的后端，然后通过收缩该侧的垂直伸缩立柱2，使横向折叠轨道1、底盘动力装置6部分最终到达运输车5.5上，形成如图1所示的状态，由此在很大程度上方便了整个装置的运输与使用。

本实用新型的工作过程如下：

S1，将本设备通过运输搅拌系统5移动到指定位置，相对于装配在第一滑轨5.6上的垂直伸缩立柱2旋转伸缩式横梁3，将另一侧的垂直伸缩立柱2、横向折叠轨道1和底盘动力装置6等部分移动到地面上。

S2，使伸缩式横梁3伸长到指定长度，闭合每级轨道板3.2，打印头可在拼接后的轨道上平稳滑动。

S3，展开横向折叠轨道1，然后通过所述液压支撑作动器，将整个系统提升，车轮离地；同时打开脚支撑1.4，并支撑于地面，实现对打印装置的最终固定。

S4，使垂直伸缩立柱2伸长到指定高度。

S5，通过运输搅拌系统5对打印材料进行生产、运输，由伸缩式的输料管5.1将打印材料输送到所述伸缩式挤料打印头4中，开始打印。

S6，打印完毕后，先收缩垂直伸缩立柱2，后收横向折叠轨道1，最后在伸缩式横梁3旋转的同时，对伸缩式横梁3进行收缩，最终使横向折叠轨道1、底盘动力装置6等部分到达运输车5.5上，完成整个设备的收起。

本实用新型不局限于上述实施方式，任何人在本实用新型的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案，均落在本实用新型的保护范围之内。