CN116816092A - 基于双混泵的建筑3d打印自动供料的打印施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于双混泵的建筑3D打印自动供料的打印施工方法，包括：通过双混泵制备打印材料，双混泵包括干粉泵、水泵及混合器，通过混合器将干粉和水混合成混合物输出；利用气动运输线和自动控制***进行打印材料的自动供料，通过自动控制***控制打印速度和施工进度，气动运输线采用气力输送***且连接于混合器的出口与3D打印设备之间，自动控制***控制连接3D打印设备和双混泵。本发明利用双混泵进行拌料，使得材料均匀，避免了管道堵塞和浪费材料的现象。同时，利用气动运输线和自动控制***实现自动供料，实现建筑3D打印材料的高效供应。通过远程控制***，可以方便地对设备进行控制和调节，提高施工的灵活性和效率。
Description
技术领域
本发明涉及建筑3D打印技术领域，尤其涉及一种基于双混泵的建筑3D打印自动供料的打印施工方法。
背景技术
建筑3D打印技术是一种将数字模型快速转化为实体建筑构件的制造技术。相较于传统的建筑施工方式，建筑3D打印技术具有施工速度快、构件精度高、适用于复杂结构、可大幅度减少人工等优点。在建筑3D打印中，材料供料是其中重要的一环。目前，常用的建筑3D打印材料主要包括砂浆、水泥、石膏、混凝土等。在打印过程中，这些材料需要通过泵或压力机等设备进行供料。然而，这种供料方式在实际使用中常常出现供料不均匀、材料浪费等问题。
建筑3D打印工艺是可实现无模板/膜具的条件下实现快速3D打印成型，因此建筑3D打印所用的水泥基材料具时变性特性，在短时间内会出现硬化的现象，因此对打印材料的泵送设备及清洗设备都有很高的要求。打印材料不能在泵送设备内停留时间过长，即在其水化热反应导致硬化前需泵送至打印头装置，并将其按照规定的打印路线打印成所需构件，同时，要求打印结束后快速清洗，以避免堵管。
同时，在湿混后，材料经常长时间不泵出，容易导致管道堵塞，增加施工难度。3D打印技术在建筑施工中的应用越来越广泛，可以通过机器人操作，实现高效、快捷、精度高等优点。但是在实际应用过程中，3D打印设备寻求稳定的原料供应一直是一个瓶颈问题。传统的方法是短距离湿法输送，加水到泵送完毕所需时间较长，在施工过程中可能会发生因为湿混物料而造成的堵塞现象。
常规使用的3D打印供料***有搅拌机、砂浆泵、供料管等，所需打印材料的硬化时间一般控制在20-40分钟左右，根据所打印构建的尺寸、线条宽度、外部环境等因素，选择合适的配比，实现构件的3D打印成型。
常用的施工方法是先进行所需材料组分的称量，然后按照配比要求，将所需粉料进行充分的搅拌，使其均匀后，按照比例要求掺入一定量的水，再进行充分的搅拌，使干料与水充分的搅拌均匀，然后将其送入砂浆泵，并由砂浆泵泵送至打印头。如果打印构件线条较细，那打印效率相对就较慢，期间材料会发生水化热反应使其硬化，因此砂浆泵的料仓内的湿料不能停留时间过长，否则面临堵管、都设备的风险。
受限于搅拌和泵送设备的限制，建筑3D打印***及工艺在供料环节存在较大的问题。同时该供料模式也使得打印构件的线条与线条之间的材料性能(材料流变性能)有所不同。从而打印线条间出现一定的色差。
发明内容
本发明旨在提供一种基于双混泵的建筑3D打印自动供料的打印施工施工，能够有效避免供料不均匀和管道堵塞等问题，提高施工效率和质量。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种基于双混泵的建筑3D打印自动供料的打印施工方法，其包括：
通过双混泵制备打印材料，所述双混泵包括用于输送干粉的干粉泵、用于输送水的水泵以及连接两个泵的混合器，通过所述混合器将干粉和水混合成混合物输出；
利用气动运输线和自动控制***进行打印材料的自动供料，通过自动控制***控制打印速度和施工进度，所述气动运输线采用气力输送***且连接于所述混合器的出口与3D打印设备之间，所述自动控制***控制连接所述3D打印设备和所述双混泵。
作为本发明进一步的方案，通过双混泵制备打印材料的步骤包括：
确定需要混合的干粉种类和比例，将不同种类的干粉分别放入干粉箱中；
双混泵开始工作，干粉泵将对应的干粉从干粉箱中抽出，水泵将水从水箱中抽出；
干粉和水从两个泵的出口进入混合器中，混合器中的搅拌设备将其混合均匀；
混合器中配备有流量计和计量泵，实时监测干粉和水的流量，确保按照预设比例混合。
作为本发明进一步的方案，所述3D打印设备入口安装具有物料容量检测功能的送料器，当检测到物料容量低于最低位时，发送信号控制所述双混泵提高或降低泵送速度。
作为本发明进一步的方案，所述自动控制***通过远程控制***控制所述3D打印设备和所述双混泵。
本发明采用了以上技术方案，使其具有以下有益效果：
利用双混泵进行拌料，使得材料均匀，避免了管道堵塞和浪费材料的现象。同时，利用气动运输线和自动控制***实现自动供料，实现建筑3D打印材料的高效供应。通过远程控制***，可以方便地对设备进行控制和调节，提高施工的灵活性和效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例的基于双混泵的建筑3D打印自动供料的打印施工方法的流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
本发明实施例提供了一种基于双混泵的建筑3D打印自动供料的打印施工方法，其实施步骤如下：
1.制备打印材料：选择合适的材料及配比，通过双混泵进行混合技术制备出打印材料；
双混泵是一种能够定量混合干粉和水，并输出混合液体的设备。它由两个独立的泵(干粉泵和水泵)以及一个混合器组成，干粉泵和水泵分别用于输送干粉和水。这两个泵通过一个混合器将干粉和水混合成均匀的混合物，然后将混合物输出。工作时，通过控制干粉和水的流量，就可以精确地控制混合比例和输出量。
双混泵一般配备有流量计、计量泵、混合器和PLC控制***等配件，可以实现多成分的聚合物砂浆干粉等量输出，且输出材料成分一致。具体实现过程如下：
(1)确定需要混合的干粉种类和比例，将不同种类的干粉分别放入干粉箱中；
(2)双混泵开始工作，干粉泵和水泵分别将对应的干粉和水从箱中抽出；
(3)干粉和水从两个泵的出口进入混合器中，混合器中的搅拌设备将其混合均匀；
(4)混合器中配备有流量计和计量泵，可以实时监测干粉和水的流量，确保按照预设比例混合；
该供料方法，是前端进行多组分干料的混合，然后干混料注入料仓，料仓与双混泵送设备之间通过蝶阀或其他开关阀门连接，工作是为常开状态，料仓上部自带仓门密封，料满后关闭仓门，实现干混料与外部环境的隔离，避免干混料受潮。
双混泵与盘式批次搅拌机和其他连续混浆泵相比，双混泵的“水平+竖直”两次搅拌技术使之具有无与伦比的搅拌功能，回旋式自动加水技术使得水和干粉料更快亲和，“横向+纵向”两个超大的搅拌腔体给予湿浆更充分的搅拌；此外，竖向搅拌腔内的料位计用以控制湿浆料位，杜绝其他混浆泵存在的湿浆“返流”的问题。选用多种形式的纵向搅拌轴可以更好地获得所需的搅拌效果，甚至是极轻的砂浆产品。
因此，利用双混泵实现水平-垂直两次搅拌，以及独特的水灰结合方式使得干混砂浆在短时间内可搅拌混合均匀，边混边泵送，更有利于泵送及打印施工，减少了堵管的可能性。
本发明创新采用双混泵泵送设备，改变了现有建筑3D打印材料拌合与泵送的模式，实现了等量混料、等量泵送、实时湿混、实时泵送等，并且构件的打印线条之间的材料水化热反应的时间基本保持一致，使其构件整体材料性能稳定。
2.设计打印构件：根据建筑物CAD模型和实际需求，设计出合适的打印构件，包括结构尺寸、强度和韧性等要求；
3.设计打印路径：根据打印构件的设计要求，设计合适的打印路径，以保证打印构件的精度和质量；
4.双混泵拌料：利用双混泵进行拌料，以确保材料的均匀性和稳定性。双混泵是将混合物经过反复地往返泵送和高速剪切等多道工艺处理，以达到均匀混合的目的。
5.自动供料：利用气动运输线和自动控制***(PLC)实现建筑3D打印材料的自动供料，并通过控制***控制打印速度和施工精度。在材料供料过程中，双混泵能够保证材料的均匀性，避免管道堵塞和浪费材料。
其中，气动运输线采用气力输送***且连接于所述混合器的出口与3D打印设备(即3D打印机)的入口之间，自动控制***控制连接3D打印设备和双混泵。较佳的，3D打印设备入口安装具有物料容量检测功能的送料器，当检测到物料容量低于最低位时，发送信号控制双混泵提高或降低泵送速度。
气力输送***可以将移动筒仓中的散装砂浆以干粉的形态自动输送至位于工作面的其他设备或料仓中，输送高度可达100-150米；并且不会产生离析的问题。
6.远程控制：利用远程控制技术，可以在远程位置进行设备操作和监控。通过远程控制***，可以实现对双混泵自动上料的控制和调节，自动控制***通过远程控制***控制连接3D打印设备和双混泵。
通过计算机网络、接入Internet、异地拨号等不同手段对处于不同网络范围内的两台或多台计算机进行互连的方式称之为远程控制；远程控制***则泛指整合了远程控制技术，可用于远程计算机配置、软件安装、修改等工作的软件***。
配合图1，为本发明基于双混泵的建筑3D打印自动供料的打印施工方法的一个具体实施例的流程图，具体实施步骤如下：
1.准备工作：包括准备好建筑3D打印设备、双混泵、自动控制***等设备和材料，并进行设备和管道的检查和维护工作。
2.制备打印材料：选择合适的材料，通过混合技术制备出打印材料，其中可包括水泥、纤维、砂浆、添加剂等。
3.设计打印构件：根据建筑物CAD模型和实际需求，设计出合适的打印构件，包括结构尺寸、强度和韧性等要求。
4.设计打印路径：根据打印构件的设计要求，设计合适的打印路径，以保证打印构件的精度和质量。
5.启动双混泵：通过控制***启动双混泵搅拌和泵送设备，在使用前对设备和管道进行检查和清洁。
6.远程控制双混泵自动上料：通过远程控制***，对双混泵的运行进行监控和调节，保证材料的均匀性和稳定性。
7.开始打印：在打印前，确保打印构件、打印路径和打印速度等参数符合设计要求。启动建筑3D打印设备，开始打印。
8.监控和调整：通过控制***，对打印过程进行实时监控和调整，保证施工的质量和效率。
本发明的优点在于，利用双混泵进行拌料，使得材料均匀，避免了管道堵塞和浪费材料的现象。同时，利用气动运输线和自动控制***实现自动供料，实现建筑3D打印材料的高效供应。通过远程控制***，可以方便地对设备进行控制和调节，提高施工的灵活性和效率。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，但本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对发明的限制，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合，本领域技术人员在阅读完本说明书后可在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下，可以根据需要对实施例做出没有创造性贡献的修改、替换和变型等，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。
Claims (4)
1.一种基于双混泵的建筑3D打印自动供料的打印施工方法，其特征在于，包括：
通过双混泵制备打印材料，所述双混泵包括用于输送干粉的干粉泵、用于输送水的水泵以及连接两个泵的混合器，通过所述混合器将干粉和水混合成混合物输出；
利用气动运输线和自动控制***进行打印材料的自动供料，通过自动控制***控制打印速度和施工进度，所述气动运输线采用气力输送***且连接于所述混合器的出口与3D打印设备之间，所述自动控制***控制连接所述3D打印设备和所述双混泵。
2.如权利要求1所述的基于双混泵的建筑3D打印自动供料的打印施工方法，其特征在于，通过双混泵制备打印材料的步骤包括：
确定需要混合的干粉种类和比例，将不同种类的干粉分别放入干粉箱中；
双混泵开始工作，干粉泵将对应的干粉从干粉箱中抽出，水泵将水从水箱中抽出；
干粉和水从两个泵的出口进入混合器中，混合器中的搅拌设备将其混合均匀；
混合器中配备有流量计和计量泵，实时监测干粉和水的流量，确保按照预设比例混合。
3.如权利要求1所述的基于双混泵的建筑3D打印自动供料的打印施工方法，其特征在于，所述3D打印设备入口安装具有物料容量检测功能的送料器，当检测到物料容量低于最低位时，发送信号控制所述双混泵提高或降低泵送速度。
4.如权利要求1所述的基于双混泵的建筑3D打印自动供料的打印施工方法，其特征在于，所述自动控制***通过远程控制***控制所述3D打印设备和所述双混泵。
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