3Д принтер, применяемый для возведения зданий и конструкций

Предлагаемая полезная модель - 3Д принтер, применяемый для возведения зданий и конструкций, относится к области трехмерной печати изделий из многокомпонентных смесей, и может быть использована, в частности, в строительстве, при печати зданий из бетона и его производных.
В настоящее время известно значительное количество различных устройств, предназначенных для трехмерной печати, применяемых в строительстве, например, известно устройство содержащее печатающую головку и механизм трехмерного позиционирования выполняющее нанесение материала стен печатающей головкой в процессе перемещения печатающей головки по координатам расположения стен в трехмерном пространстве (см. патент Китая CN 204728708 U от 21 апреля 2015 Кл. E04G 21/00, E04G 21/04). Известное устройство способно печатать здания и конструкции из бетона и его производных, но не способно выполнять армирование печатаемой конструкции, что критически снижает прочностные и эксплуатационные показатели конструкции и делает применение устройства не целесообразным. Известно так же устройство и способ трехмерной печати зданий, заключающийся в нанесении материала стен печатающей головкой в процессе перемещения печатающей головки по координатам расположения стен в трехмерном пространстве, отличающийся тем, что в качестве печатающей головки используют стекловаренную печь (см. патент РФ RU 2618235 C1 от 04.04.2016 Кл. E04G 21/16) Известное устройство использует в качестве печатающей головки стекловаренную печь, что делает напечатанную конструкцию более прочной, но значительно сужает область применения устройства и делает невозможным его применение для печати бетонами.
Задачами, решаемыми предлагаемой полезной моделью, является улучшение прочностных и эксплуатационных характеристик строительных конструкций из бетона, изготовленных с помощью 3Д печати, за счет выполнения их с полноценным армированием, с сохранением полностью автоматического режима работы, а также усложнение возможных форм и геометрии напечатанных конструкций, за счет выполнения их с армированием.
Технический результат в предлагаемой полезной модели достигают за счет того, что 3Д принтер, применяемый для возведения зданий и конструкций с использованием бетонов, состоящий из башни-основания, стрелы с экструдером и устройством фиксации элементов армирующей сетки, стрелы с устройством гибки и резки элементов армирующей сетки, при этом каждая стрела имеет возможность независимо вращаться относительно оси башни, укорачиваться или удлинятся вдоль своей оси, перемещаться вверх и вниз по башне, а устройства на стрелах имеют возможность поворачиваться вокруг оси стрелы, при этом стрела с устройством гибки и резки элементов армирующей сетки расположена на оси башни выше стрелы с экструдером.
- Возможно исполнение устройства, в котором стрела с устройством гибки и резки элементов армирующей сетки имеет дополнительную степень свободы в виде шарнира на стреле и возможность опускать участок стрелы с устройством вниз и поворачивать вбок, относительно оси стрелы.
- Возможно исполнение устройства, в котором стрела с устройством фиксации элементов армирующей сетки и экструдером имеет дополнительную степень свободы в виде шарнира на стреле и возможность опускать участок стрелы с устройством вниз и поворачивать вбок относительно оси стрелы.
Исполнение устройства с башней-основанием, стрелой с экструдером и устройством фиксации элементов армирующей сетки и стрелой с устройством гибки и резки элементов армирующей сетки позволит выполнять с помощью одного устройства, последовательно, операции гибки, резки в размер, укладки и фиксации арматуры, для создания армирующей сетки и операцию печати бетоном и его производными, таким образом устройство способно выполнять печать строительных конструкций с полноценным армированием, что значительно повышает их прочностные и эксплуатационные характеристики, в сравнении с конструкциями без армирования и приближает их к конструкциям полученным по классической технологии.
Исполнение устройства с башней-основанием, стрелой с экструдером и устройством фиксации элементов армирующей сетки и стрелой с устройством гибки и резки элементов армирующей сетки, в котором каждая стрела имеет возможность независимо вращаться относительно оси башни, укорачиваться или удлинятся вдоль своей оси, перемещаться вверх и вниз по башне, а устройства на стрелах имеют возможность поворачивается вокруг оси стрелы, и при этом стрела с устройством гибки и резки элементов армирующей сетки расположена на оси башни выше стрелы с экструдером, а так же исполнение устройства в котором стрела с устройством гибки и резки элементов армирующей сетки имеет дополнительную степень свободы, в виде шарнира на стреле и возможность опускать участок стрелы с устройством вниз и поворачивать вбок относительно оси стрелы и исполнение устройства в котором стрела с устройством фиксации элементов армирующей сетки и экструдером имеет дополнительную степень свободы, в виде шарнира на стреле и возможность опускать участок стрелы с устройством вниз, и поворачивать вбок, относительно оси стрелы, позволит выполнять печать объектов сложной пространственной формы с помощью компактного устройства башенного типа, с минимальными затратами ресурсов на подготовку и установку устройства, при этом обеспечивается оптимальное соотношение площади печати и массо-габаритных параметров устройства, минимизируется количество вспомогательных и холостых ходов.
Предлагаемая конструкция 3Д принтера, применяемого для возведения зданий и конструкций, отличается простотой и технологичностью изготовления, надежностью и удобством эксплуатации, при этом позволяет получать напечатанные объекты из бетонов с полноценным армированием с сохранением полностью автоматического режима работы, а также получать объекты сложной формы, изготовление которых без армирования невозможно, таким образом достигаются все основные цели изобретения.
Сущность предлагаемой полезной модели поясняется схемами и рисунками, где
На Фиг. 1 показана принципиальная компоновка 3Д принтера, применяемого для возведения зданий и конструкций, со стрелой с экструдером и устройством фиксации элементов армирующей сетки и стрелой с устройством гибки и резки
3Д принтер, применяемый для возведения зданий и конструкций (Фиг. 1) содержит башню основание (1), стрелу с экструдером для подачи бетона и устройством фиксации элементов армирующей сетки (2), стрелу с устройством гибки и резки элементов армирующей сетки (3).
3Д принтер, применяемый для возведения зданий и конструкций (Фиг. 1) работает следующим образом, на подготовленном, в том числе методом 3Д печати, фундаменте, размещаются крепления для вертикального армирования, например, в виде элементов армирования фундамента, выступающих из бетона, устройство гибки и резки элементов армирующей сетки (3) формирует элемент вертикального армирования, и размещает его над креплением, устройство фиксации элементов армирующей сетки (2) фиксирует сформированный элемент на креплении, операция выполняется необходимое количество раз, после ее завершения в зависимости от конструкции армирующей сетки, с помощью экструдера (2) выполняется печать нескольких слоев бетона, которые образуют контур изделия (4) или формируются горизонтальные элементы армирующей сетки, горизонтальные элементы так же формируются по ходу печати, через заданный промежуток напечатанных слоев, горизонтальный элемент армирования формируется устройством гибки и резки элементов армирующей сетки (3), и размещается в необходимом положении, после устройством фиксации элементов армирующей сетки (2) выполняется его фиксация к вертикальным элементам армирующей сетки, количество точек фиксации зависит от конструкции армирующей сетки и может изменятся от двух, до фиксации в каждой точке пересечения с вертикальными элементами, после фиксации полученный элемент закрывается напечатанным слоем бетона. В связи с ограничениями, накладываемыми конструкцией 3Д принтера на максимальную высоту вертикальных армирующих элементов, операция размещения вертикальных армирующих элементов может повторятся, в таком случае операция выполняется аналогично операции размещения вертикальных элементов на фундаменте, а креплениями выступают элементы предыдущего слоя вертикального армирования.
Таким образом, при использовании предлагаемого 3Д принтера, применяемого для возведения зданий и конструкций, появляется возможность печати строительных конструкций в автоматическом режиме с полноценным армированием, а также возможность усложнения форм и геометрии напечатанных конструкций, за счет выполнения их с армированием, что значительно повышает прочностные и эксплуатационные характеристики напечатанных конструкций, в сравнении с конструкциями без армирования и приближает их к конструкциям полученным по классической технологии, обеспечивая при этом значительно более высокую степень автоматизации процесса.