CN109537455A - 3d打印建筑的装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种3D打印建筑的装置及方法。本发明的实施例所提供的所述3D打印建筑的装置包括：3D打印机***和挤出设备；所述3D打印机***包括：3D打印控制单元和至少一个轴运动单元；所述挤出设备包括：挤出控制单元和挤出终端；所述挤出终端固定设置于其中一个所述轴运动单元的运动方向，所述3D打印控制单元适于根据3D打印程序控制所述轴运动单元，并实时将所述轴运动单元的进给速度反馈给所述挤出控制单元；所述挤出控制单元适于根据所述轴运动单元的进给速度实时调节所述挤出终端的挤出速度。本发明的实施例中的技术方案可以提高3D打印整体打印建筑的工艺强度，以满足进行3D打印整体打印建筑的力学特性要求。

Description

3D打印建筑的装置及方法

技术领域

本发明涉及3D打印领域，尤其涉及一种3D打印建筑的装置及方法。

背景技术

3D打印技术诞生于20世纪90年代末，主要分为金属3D打印、建筑3D打印等。

目前在一些人行桥梁或者园林景观桥梁的应用上，可以采用3D打印的方式，设计成工程塑料材质，生产外形、结构复杂的景观桥梁。

荷兰阿姆斯特丹正在建造世界上第一座3D打印房屋。这座房屋名为“运河屋”，由荷兰DUS建筑师事务所设计，共有13个房间，所采用的特大型3D打印机被称之为“KamerMaker”(意为“房屋建造者”)。工作时，KamerMaker逐层打印熔塑层，凝固后形成塑料块。在此之后，建筑工人像玩乐高玩具一样建造运河屋。

在现有技术中，对于较大的3D打印构件，都采用上述这种小构件进行拼接的方式生产。但是，对于桥梁这种力学特性较高的建筑，若采用传统的小型3D打印成小构件进行拼接的方式，会让桥梁的工艺强度达不到要求。

本发明提供了一种大型建筑行业景观桥梁3D打印的生产控制方法，能有效解决上述问题。

发明内容

本发明实施例解决的技术问题是降低操作人员的工作量，以及提升数控机床的加工效率。

为解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种3D打印建筑的装置，包括：3D打印机***和挤出设备；所述3D打印机***包括：3D打印控制单元和至少一个轴运动单元；所述挤出设备包括：挤出控制单元和挤出终端；所述挤出终端固定设置于其中一个所述轴运动单元的运动方向，所述3D打印控制单元适于根据3D打印程序控制所述轴运动单元，并实时将所述轴运动单元的进给速度反馈给所述挤出控制单元；所述挤出控制单元适于根据所述轴运动单元的进给速度实时调节所述挤出终端的挤出速度。

可选的，所述轴运动单元包括：X轴运动单元、Y轴运动单元、Z轴运动单元中的一种或多种。

可选的，所述挤出终端固定设置于所述Z轴运动单元的运动方向。

可选的，所述挤出终端为挤出机，所述挤出机的主电机转速S(r/min)为：

其中，Ka值为模口出料速度与螺杆转速的比值，X轴的进给速度为V_x，Y轴的进给速度为V_y，Z轴的进给速度为V_z。

可选的，所述轴运动单元包括：伺服驱动器，电机编码器和伺服电机，所述伺服驱动器通过Ethercat总线与所述3D打印控制单元通讯连接；所述电机编码器适于实时反馈所述伺服电机转动的位置信息至所述伺服驱动器；所述3D打印控制单元适于实时从所述伺服驱动器中收集所述电机编码器反馈的位置信息。

可选的，所述3D打印机***为龙门机床，或/和所述挤出设备为双螺杆挤出机。

可选的，还包括3D打印代码生成单元，所述3D打印代码生成单元根据待打印的建筑的图纸生成3D打印程序。

本发明还提供了一种3D打印建筑的方法，包括：

根据建筑物的模型生成3D打印程序；

3D打印机控制单元根据所述3D打印程序驱动轴运动单元运动，并且所述3D打印机控制单元接受所述轴运动单元各轴的反馈的进给速度；所述3D打印机控制单元根据各轴反馈的速度计算出当前挤出终端的挤出速度；所述挤出控制单元接受所述3D打印机控制单元发送的所述挤出速度的指令。

可选的，包括：所述轴运动单元包括：X轴运动单元、Y轴运动单元、Z轴运动单元中的一种或多种。

可选的，包括：所述挤出终端为挤出机，所述挤出机的主电机转速S(r/min)为：

其中，Ka值为模口出料速度与螺杆转速的比值，X轴的进给速度为V_x，Y轴的进给速度为V_y，Z轴的进给速度为V_z。

与现有技术相比，本发明实施例的技术方案具有以下有益效果：

在本发明实施例中，通过提供了一种3D打印建筑的装置，其中所述3D打印控制单元与所述挤出控制单元之间通过信号线进行通讯连接，所述3D打印控制单元能够实时的控制所述挤出控制单元发出的挤出速度指令。

进一步，通过所述3D打印机的装置中，所述3D打印控制单元通过伺服驱动器实时反馈得到各运动轴单元当前的进给速度，从而实现根据当前运动轴的进给速度调整所述挤出机的挤出速度，使得当当前进给速度变慢时，挤出速度也能相应的变慢，当当前进给速度为零时，挤出速度也能相应的变为零，从而解决了在挤出头运动状态减速或者停止时候，挤出速度不变，引起的打印材料堆积的问题。从而使得大型建筑物采用整体3D打印的方式，也能实现了尺寸精度和工艺强度都合格，使得3D打印建筑的打印效率提升。

附图说明

图1～图2是本发明所提供实施例中3D打印建筑的装置的结构示意图；

图3～图5是本发明所提供实施例中一种具体实施方式中3D打印建筑的装置的机械结构示意图；

图6～图7是本发明所提供的实施例中3D打印建筑方法的流程图；

图8为现有技术中，采用恒定的挤出速度进行3D打印的局部效果图；

图9为采用本发明的实施例中所提供的3D打印建筑的方法所打印的局部效果图。

具体实施方式

如背景技术所述，现有技术中的3D打印建筑的加工方式为：打印构件，然后进行拼接，组装成完整建筑物。这样的加工方式形成的建筑强度难以符合一些建筑的要求，比如桥梁这种力学特性较高的建筑。本案发明人想到，使用整体打印生产的建筑物的工艺强度会更高。

但是传统的打印构件的3D打印设备工作平台尺寸小、打印喷嘴口径小，使用的打印材料多为打印丝，打印效率低。不能适用生产动辄十几吨重的建筑进行整体打印。

并且在一般传统的3D打印中，一般都只是在设备调试阶段调整打印模口和挤出速度，打印生产过程中都不对挤出速度进行控制，以恒定的挤出速度进行3D打印。

在传统的小型的3D打印中，打印喷头的挤出材料的半径较小，一般打印层单层层高约为0.05mm～0.4mm，在这种打印单层层高较小的情况下，不会出现严重的材料堆积情况。

但是而若为了提高生产效率，在打印时，使用挤出机喷头的直径较大，当挤出机挤出材料的尺寸较大(1mm～10mm)，在几个毫米甚至更大时，如果挤出机的挤出速度恒定的话，在挤出头在打印路径为直线的方向上保持恒速运动，而在打印路径为曲线或者需要调头时，会突然减速或者停下来，而挤出头的挤出速度不变，这样就会导致曲线处出现材料堆积的情况。

为了解决大型3D打印机的整体控制问题，本方案中提出了一种解决方法，既可以打印大型的建筑，也可以解决大型建筑整体打印会出现打印材料堆积的问题，以提升整体打印大型建筑产品的工艺强度，从而满足景观建筑的力学特性要求。

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

在本实施例中，如图1所示，本发明提供的3D打印建筑的装置的结构示意图，其中包括：

3D打印机***100和挤出设备200；其中，所述3D打印机***100包括：3D打印控制单元110和至少一个轴运动单元120；所述挤出设备包括：挤出控制单元210和挤出终端220。

本实施例中，所述挤出终端固定设置于其中一个所述轴运动单元的运动方向，所述3D打印控制单元110适于根据3D打印程序控制所述轴运动单元120，并实时将所述轴运动单元120的进给速度反馈给所述挤出控制单元210；

所述挤出控制单元210适于根据所述轴运动单元120的进给速度实时调节所述挤出终端220的挤出速度。

本实施例中，所述3D打印控制单元110与所述挤出控制单元210之间通过信号线进行通讯连接，所述3D打印控制单元110与所述轴运动单元120通过Ethercat进行通讯连接，所述挤出控制单元210与所述挤出终端220通过Ethercat进行通讯连接。

进一步的，如图2所示，本实施例中，本发明提供的3D打印建筑的装置还包括：3D打印程序转换单元300。所述3D打印程序转换单元适于将待打印的建筑图纸转换成3D打印程序。所述3D打印程序包括CNC可识别的G代码控制程序。

本实施例中，所述3D打印控制单元110适于运行所述3D打印程序，即由G代码组成的NC程序，并将3D打印程序中的G代码(G指令)进行实时插补运算，解析为运动控制指令，然后发送给各轴的伺服驱动器。

本实施例中，所述轴运动单元120包括：伺服驱动器，电机编码器和伺服电机，所述伺服驱动器通过Ethercat总线与所述3D打印控制单元通讯连接，所述电机编码器实时反馈所述伺服电机的转速至所述3D打印控制单元。

具体的，本实施例中，所述轴运动单元120包括X轴运动单元，Y轴运动单元和Z轴运动单元，各轴由伺服电机进行驱动。

参考图2所示，所述X轴运动单元包括：X轴伺服驱动器131，X轴电机132，X轴传动部件133和X轴134，所述X轴伺服驱动器131、X轴电机132和3D打印控制单元110之间通过Ethercat总线进行通讯连接，所述X轴伺服驱动器131、X轴电机132、X轴传动部件133和X轴之间机械连接，所述X轴伺服驱动器131接受所述3D打印控制单元110运行和解析所述3D打印程序时的指令，驱动所述X轴电机132旋转，从而通过X轴电机132的转动，带动所述X轴传动部件133联动所述X轴134移动。

与之相类似的，图2中，所述Y轴运动单元包括：Y轴伺服驱动器141，Y轴电机142，Y轴传动部件143和Y轴144，所述Z轴运动单元包括：Z轴伺服驱动器151，Z轴电机152，Z轴传动部件153和Z轴154。图2中，所述Y轴运动单元或/和Z轴运动单元中的机械连接和通讯连接方式与X轴运动单元类似。

本实施例中，所述各轴运动单元中的伺服电机(X轴电机132、Y轴电机142或Z轴电机152)中还设置有电机编码器(未图示)；所述电机编码器适于实时反馈各轴的所述伺服电机(X轴电机132、Y轴电机142或Z轴电机152)转动的位置信息至所述伺服驱动器；所述3D打印控制单元110适于实时接受各轴的所述电机编码器反馈的位置信息。

所述3D打印控制单元110适于通过各轴的电机编码器反馈的位置信息实时计算出各轴当前的进给速度V_x、V_y或V_z。

在本实施例中，如图2所示，所述挤出终端220包括：挤出机伺服控制器230、挤出机主电机240和挤出头250。

在本实施例中，所述挤出机伺服控制器230与所述挤出控制单元210通过Ethercat总线进行通讯连接。

所述3D打印控制单元110还适于根据各轴当前的进给速度V_x、V_y或V_z计算出挤出终端的主电机转速S(r/min)，然后发送给所述所述挤出控制单元210。其中，所述挤出终端的主电机转速S(r/min)为：

以上公式中，Ka值为模口出料速度与螺杆转速的比值，X轴的速度为V_x，Y轴的进给速度为V_y，Z轴的进给速度为V_z。

所述挤出控制单元210适于接受所述3D打印控制单元110发送的挤出机主电机转速S的值，所述挤出机伺服控制器230接受所述挤出控制单元210发出的挤出速度指令，驱动所述挤出机主电机240按照所述主电机转速S(r/min)转动，从而驱动所述挤出头250挤出打印材料。

在本发明的实施例中，采用实时Ethercat总线通讯，根据3D打印机反馈的实时进给速度，调试所述挤出机的挤出速度，能够避免大型尺寸3D打印中，产生材料堆积的问题，从而有效提升3D打印建筑构件的尺寸精度，以及提升打印建筑构件的工艺强度。

本实施例中，所述3D龙门打印***为三轴龙门机床，所述X轴方向采用龙门桁架式结构，X轴为龙门轴。高架桥式横梁安装于所述X轴导轨上，可由X轴电机拖动在X轴导轨上前后移动。在机床Y轴导轨上安装有Y轴横向移动滑枕，可由Y轴电机拖动，带动Y轴滑枕在Y轴导轨上左右移动。Z轴滑枕安装在Y轴运动滑枕上，可由Z轴电机驱动，带动Z轴垂直滑枕在机床Z轴导轨上进行上下移动。

在本实施例中，所述挤出设备为双螺杆挤出机。所述双螺杆挤出机包括：挤出头、双螺杆喂料***、CTS-26双螺杆主机、强制抽真空***、CTS-26挤出机控制柜、高温油温机、稳压熔体泵、真空吸料机、冷却循环水箱和冷水机。

所述挤出控制单元为CTS-26挤出机控制柜中的控制***单元，所述挤出终端包括所述挤出头。

在本实施例中，将所述双螺杆挤出机安装在所述高架桥式横梁上，在打印过程中，能跟随高架桥式横梁共同运动，解决了挤出机固定放置，挤出机喷嘴行程范围受限的问题；双螺杆挤出机出料***用金属软管从横梁上接出，经过拖链接入到Z轴滑枕中。

在本实施例中，3D打印机控制***还适于监控挤出控制单元的主机过流、过压、欠压、缺相、过热、堵转等故障报警，在3D打印控制单元中采用M功能代码方式交互，在NC程序中编程相应的M功能代码，经过***译码处理，由PLC实现挤出机***的主电机控制、喂料电机控制、加热套控制等。

图3为本实施例所提供的所述3D打印建筑的装置的一种具体实施方式，在这种具体实施方式中，所述3D打印的对象为待加工景观桥梁。所述3D打印建筑的装置包括：龙门机床运动平台1和挤出机构2。所述龙门机床运动平台1包括：一由混凝土浇筑构成的床身18以及设置于所述床身18上的龙门机床。

本实施例中的龙门机床为可移动式横梁高架桥结构的三轴龙门机床。所述3D打印控制单元为所述龙门机床的CNC***，所述轴运动单元为所述龙门机床的运动轴，包括X轴，Y轴和Z轴，各轴由伺服电机进行驱动。根据笛卡尔坐标系，所述龙门机床的X轴为平行设置的一对龙门轴11，Y轴为高架桥式横梁结构12，Z轴为垂直滑枕13。所述龙门轴11、高架桥式横梁结构12和垂直滑枕13由电镀焊接钢构成。所述挤出机构2设置于所述高架桥式横梁结构12上。

每根龙门轴11上安装有X轴导轨14。所述X轴导轨14为单侧双导轨，由单侧双电机驱动(驱动电机未示出)。本实施例中，根据待加工景观桥梁的跨距，来配置所述X轴导轨14的长度范围(即：机床在X轴方向行程)。若该长度范围设置过小，则机床的工作范围会显局促；若该长度范围设置过大，则将因机床尺寸的扩大而增加硬件成本。优选的，所述X轴导轨14的长度范围为待打印工件长度的115％-120％。

所述高架桥式横梁结构12的两端分别横跨安装在这一对龙门轴11的所述X轴导轨14上，可由X轴电机(驱动电机未示出)拖动在X轴导轨14上自由移动。在所述高架桥式横梁结构上12安装有一对Y轴导轨15。所述Y轴导轨15由双电机驱动(驱动电机未示出)。本实施例中，根据待加工景观桥梁的桥面宽度，来配置所述Y轴导轨15的长度范围(即：机床在Y轴方向行程)。若该长度范围设置过小，则机床的工作范围会显局促；若该长度范围设置过大，则将因机床尺寸的扩大而增加硬件成本；另一方面距离越长，越难保证挤出材料在长距离的输送过程中质量不受影响。优选的，所述Y轴导轨15的长度范围为待打印工件宽度的120％-150％。Y轴滑枕17安装于所述Y轴导轨15上，可以沿X轴方向自由移动。

在所述Y轴滑枕17上安装有Z轴导轨(图未示)。本实施例中，根据待加工景观桥梁的基础垫层底到桥铺装顶面高度，来配置所述Z轴导轨的长度范围(即：机床在Z轴方向行程)。若该长度范围设置过小，则机床的工作范围会显局促；若该长度范围设置过大，则距离越长，越难保证挤出材料在长距离的输送过程中质量不受影响。优选的，所述Z轴导轨的长度范围为待打印工件宽度的130％-150％。所述垂直滑枕13安装于所述Z轴导轨上，可以沿Z轴方向自由移动。

需要说明的是，本领域技术人员可以理解，为满足大尺寸景观建筑物打印的需要，三个运动轴为最低配置要求。在其他实施例中，可以进一步根据加工的需要，配置更多的运动轴。

图4是如图3所示实施例中挤出机构2的局部放大图。图5是如图3所示实施例中挤出机21的局部放大图。结合图4和如图5所示，本实施例中的挤出机机构包括：挤出机21和挤出头22。

由于适用于打印景观桥梁的三轴龙门机床X轴行程长度很长，可达十几二十米，甚至更长。而挤出机21的输料管长度越长，打印材料变质的程度越高。若按常规方式，将挤出机安装在机床床身中部位置，则输料管的长度至少需要几十米，输出的打印材料会发生很大程度的变质而无法使用。所以，本实施例中将所述挤出机21安装在所述龙门机床的高架桥式横梁结构12上，所述挤出机21可以跟随龙门机床一起运动。这样既可缩短挤出机输料管的长度，同时能有效保证打印材料的质量不受影响。

所述挤出头22安装于所述龙门机床的Z轴垂直滑枕13的末端。所述Z轴垂直滑枕13的末端预留有安装孔(图未示)，所述挤出头22通过螺栓连接，固定于所述安装孔上。

在本发明实施例中，如图6所示，本发明提供了一种3D打印建筑的方法，在本实施例中可以利用如上所述的实施例中所提供的3D打印建筑的装置。

本实施例所提供的3D打印建筑的方法包括：

步骤S10：根据建筑物的模型生成3D打印程序；

步骤S20：3D打印机控制单元根据所述3D打印程序驱动轴运动单元运动，并且所述3D打印机控制单元接受所述轴运动单元中编码器反馈的数据，得到各轴的反馈速度；

步骤S30：所述3D打印机控制单元根据各轴反馈的速度计算出当前挤出终端的挤出速度；

步骤S40：所述挤出控制单元接受所述3D打印机控制单元发送的所述挤出速度的指令。

具体的，参照图7的流程图，在本发明实施例的具体实施方式中，本发明的实施例提供的3D打印建筑的方法具体可以包括如下步骤：

执行步骤S101：3D打印程序转换单元根据待打印建筑三维模型图纸生成3D打印程序；

在本实施例中，所述3D打印代码生成单元为3D打印软件，比如CraftWare、EasyPrint 3D、cura、Simplify3D、SelfCAD等。所述3D打印程序包括CNC可识别的G代码控制程序。执行步骤S102：所述3D打印控制单元接受所述3D打印程序，并运行所述3D打印程序，生成运动控制指令，发送给轴运动单元中的伺服驱动器；

在本实施例中，所述3D打印控制单元为龙门机床的CNC数控***，接受3D打印程序，运行G代码组成的NC程序，并将NC程序中的G代码(G指令)进行实时插补运算，解析为各轴的进给运动控制指令，然后发送给各轴的伺服驱动器，从而控制各轴运动单元运动。

执行步骤S103：所述伺服驱动器驱动X、Y、Z轴伺服电机运动，并且带动挤出机运动；

在本实施例中，在上一步骤之后，各轴的伺服驱动器根据运动控制指令驱动伺服电机运转，伺服电机再驱动传动部件，以驱动各轴根据指令进行进给运动。

在本实施例中，所述挤出机包括：挤出头、双螺杆喂料***、CTS-26双螺杆主机、强制抽真空***、CTS-26挤出机控制柜、高温油温机、稳压熔体泵、真空吸料机、冷却循环水箱和冷水机。所述挤出头为挤出终端，与龙门机床的Z轴平行设置，当所述龙门机床的Z轴移动时候，带动所述挤出头一起移动。所述挤出头可挤出3D打印材料。

执行步骤S104：各轴伺服驱动器实时反馈各轴进给速度信息到所述3D打印控制单元；

在本实施例中，所述伺服电机中，还设置有光电编码器，所述光电编码器反馈各轴的所述伺服电机转动的位置信息到所述伺服驱动器，所述伺服驱动器将所述位置信息传输到所述龙门机床CNC***(即所述3D打印控制单元)中。

执行步骤S105：3D打印控制单元根据各轴进给速度计算各轴当前的进给速度V_x、V_y或V_z；

所述龙门机床CNC***(即所述3D打印控制单元)根据所述光电编码器传递的位置信息计算出光电编码器所在运动轴的进给速度。

执行步骤S106：3D打印控制单元根据各轴进给速度计算挤出机主电机转速S；

在本实施例中，所述3D打印控制单元按照以下公式计算出挤出机的主电机的转动速度。所述挤出机的主电机转速S(r/min)为：

其中，Ka值为模口出料速度与螺杆转速的比值，X轴的进给速度为V_x，Y轴的进给速度为V_y，Z轴的进给速度为V_z。

经过上面的计算，得到挤出机的主电机转动速度值S。

执行步骤S107：3D打印控制单元将得到的挤出机主电机转动速度值S传输给所述挤出控制单元。

执行步骤S108：所述挤出控制单元根据所述挤出机出料速度输出挤出机螺杆转速控制指令；

执行步骤S109：挤出机根据控制指令工作，挤出头出料。

所述挤出控制单元210适于接受所述龙门机床CNC(3D打印控制单元110)发送的挤出机主电机转速值S，所述挤出机伺服控制器230接受所述挤出控制单元210发出的挤出速度指令，驱动所述挤出机主电机240按照所述主电机转速S(r/min)转动，从而驱动所述挤出头250挤出打印材料。

本实施例中，所述挤出控制单元为上述双螺杆挤出机中的CTS-26挤出机控制柜中所安装的挤出机控制***。所述CTS-26挤出机控制柜与所述龙门机床的CNC控制***通过数字IO信号线进行通讯，所述挤出机控制***接收到所述龙门机床CNC传输的挤出机主电机转动速度值S后，通过Ethercat总线发送挤出机螺杆转速控制指令给双螺杆挤出机主电机的伺服驱动器，驱动所述挤出机的主电机运动。

本发明的实施例中所提供的3D打印建筑的方法中，所述3D打印控制单元通过伺服驱动器实时反馈得到各运动轴单元当前的进给速度，从而实现根据当前运动轴的进给速度调整所述挤出机的挤出速度，使得当当前进给速度变慢时，挤出速度也能相应的变慢，当当前进给速度为零时，挤出速度也能相应的变为零，从而解决了在挤出头运动状态减速或者停止时候，挤出速度不变，引起的打印材料堆积的问题。

参考图8～图9所示，可以对比了解到现有技术和本发明所提供的3D打印建筑中，挤出相同直径(4mm±0.1mm)的材料进行3D打印的效果对比。其中，图8为现有技术中，采用恒定的挤出速度进行3D打印的局部效果图，图9为采用本发明所提供的3D打印建筑的方法所打印的局部效果图。从图中可见，图8中所显示的打印构件的边缘调头处，打印材料的直径比直线部分的打印材料要大很多，显示出明显的材料堆积现象，而图9中所显示的打印构件的边缘调头处，打印材料的直径与直线部分的打印材料的直径接近，没有表现出明显的材料堆积现象。

正是因为本发明所提供的3D打印建筑的方法解决了较粗直径的挤出头进行3D打印时候，所产生的材料堆积现象，使得打印的建筑物结构均匀性好，尺寸精度高，强度较大，从而实现了大型建筑物采用整体3D打印的方式，也能够尺寸精度和工艺强度都合格。从而提高了3D打印大型建筑的效率。

另外，在本实施例中，还可以在打印路径为直线的时候适当的提高打印速度。因为在打印路径为曲线时候，打印过程中会出现频繁换向、加减速的情况，进给速度相对会低，在直线方向上适当的提高打印速度可以提升整体的打印效率。

在本发明提供的实施例中，可以根据进给轴速度实时提高挤出机挤出速度，从而提升整体3D打印效率，将PC材料的最大挤出效率提升至8kg/h，适合较大工业构件的打印。

为使本发明的上述目的、特征和有益效果能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。

虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (10)

1.一种3D打印建筑的装置，其特征在于，包括：

3D打印机***和挤出设备；所述3D打印机***包括：3D打印控制单元和至少一个轴运动单元；所述挤出设备包括：挤出控制单元和挤出终端；

所述挤出终端固定设置于其中一个所述轴运动单元的运动方向，所述3D打印控制单元适于根据3D打印程序控制所述轴运动单元，并实时将所述轴运动单元的进给速度反馈给所述挤出控制单元；

所述挤出控制单元适于根据所述轴运动单元的进给速度实时调节所述挤出终端的挤出速度。

2.根据权利要求1所述的3D打印建筑的装置，其特征在于，所述轴运动单元包括：X轴运动单元、Y轴运动单元、Z轴运动单元中的一种或多种。

3.根据权利要求2所述的3D打印建筑的装置，其特征在于，所述挤出终端固定设置于所述Z轴运动单元的运动方向。

4.根据权利要求2或3所述的3D打印建筑的装置，其特征在于，所述挤出终端为挤出机，所述挤出机的主电机转速S(r/min)为：

其中，Ka值为模口出料速度与螺杆转速的比值，X轴的进给速度为V_x，Y轴的进给速度为V_y，Z轴的进给速度为V_z。

5.根据权利要求1所述的3D打印建筑的装置，其特征在于，所述轴运动单元包括：

伺服驱动器，电机编码器和伺服电机；

所述伺服驱动器通过Ethercat总线与所述3D打印控制单元通讯连接；所述电机编码器适于实时反馈所述伺服电机转动的位置信息至所述伺服驱动器；

所述3D打印控制单元适于实时从所述伺服驱动器中收集所述电机编码器反馈的位置信息。

6.根据权利要求1所述的3D打印建筑的装置，其特征在于，所述3D打印机***为龙门机床，或/和所述挤出设备为双螺杆挤出机。

7.根据权利要求1所述的3D打印建筑的装置，其特征在于，还包括3D打印代码生成单元，所述3D打印代码生成单元根据待打印的建筑的图纸生成3D打印程序。

8.一种3D打印建筑的方法，其特征在于，包括：

根据建筑物的模型生成3D打印程序；

3D打印机控制单元根据所述3D打印程序驱动轴运动单元运动，并且所述3D打印机控制单元接受所述轴运动单元中各轴反馈的进给速度；

所述3D打印机控制单元根据各轴反馈的速度计算出当前挤出终端的挤出速度；

所述挤出控制单元接受所述3D打印机控制单元发送的所述挤出速度的指令。

9.如权利要求8所述的3D打印建筑的方法，其特征在于，包括：所述轴运动单元包括：X轴运动单元、Y轴运动单元、Z轴运动单元中的一种或多种。

10.如权利要求9所述的3D打印建筑的方法，其特征在于，包括：所述挤出终端为挤出机，所述挤出机的主电机转速S(r/min)为：

其中，Ka值为模口出料速度与螺杆转速的比值，X轴的进给速度为V_x，Y轴的进给速度为V_y，Z轴的进给速度为V_z。