МОБИЛЬНЫЙ СТРОИТЕЛЬНЫЙ 3D-ПРИНТЕР ДЛЯ ПЕЧАТИ ВРЕМЕННЫХ И КАПИТАЛЬНЫХ ЗДАНИЙ Российский патент 2024 года по МПК E04G21/04 B33Y30/00 B33Y40/00 B29C67/00 

Изобретение относится к строительной отрасли и применению технологии послойного синтеза и может быть использовано для возведения строительных конструкций и сооружений на строительной площадке или в полевых условиях. Технический результат, достигаемый при реализации заявленного изобретения, состоит в снижении стоимости строительных работ, расширении эксплуатационных возможностей, а также области использования способа возведения строительных объектов. Технический результат достигается тем, что строительный 3D-принтер содержит опоры, состоящие из вертикальных раздвижных стоек, к которым крепятся гидравлические подъемные механизмы, постепенно поднимающие рабочий каркас до установленной проектной отметки; установленные на рабочем каркасе датчики, фиксируют уклон рабочего каркаса и передают параметры на блок управления 3D-принтером с ЧПУ, который на основании полученных данных формирует управляющие действия гидравлическому узлу с распределителем для выравнивания рабочего каркаса. Для крепления 3D-принтера на грунт основания стоек оснащены складными (выдвижными) упорами с технологическими отверстиями для фиксации к грунту с помощью анкеров. Входящее в комплектацию дробильное оборудование позволяет изготавливать наполнитель для бетонного раствора путем переработки камня, горных пород или строительного мусора.

Известен аналог «Строительный 3D-принтер «АМТ» S-300» (Регистрационный номер Декларации о соответствии TC N RU Д-RU. AJI92.B. 17528 Код ТН ВЭД ТС 8479100000, Серийный выпуск), принятый за прототип.

Он содержит каркас, состоящий из четырех стоек, которые крепятся к существующему фундаменту на строительной площадке. К стойкам крепятся электроподъемники, которые постепенно поднимают рабочий каркас, состоящий из двух балок и закрепленной на них подвижной балкой со стрелой с прямоточной печатающей головкой для быстрой печати. Для обеспечения быстрой печати в комплектацию входит станция приготовления и подачи бетона в печатающую головку, для промывки оборудования предусмотрена мойка высокого давления. Устройство оборудовано ноутбуком, комплектом лицензионного программного обеспечения, шкафом управления, подъемниками, станцией автоматизированного приготовления и подачи смеси. Строительный принтер печатает товарными и конструкционными бетонами на основе цемента серии 400-500 с фракцией нерудных материалов до 6 мм, геополимерными бетонами. Данный строительный 3D-принтер обладает простым каркасом, большим рабочим полем до 120 м² (максимальные габариты 11,5×11,5×4 м).

Основными недостатками прототипа являются фиксированные по высоте стойки, не позволяющие возводить строительные объекты высотой более 4 м; отсутствие системы автоматического выравнивания рабочего каркаса; отсутствие возможности установки 3D-принтера на неподготовленную поверхность.

Задача, на решение которой направлено заявленное техническое решение, состоит в снижении стоимости и сокращении времени строительных работ, расширении эксплуатационных возможностей строительного 3D-принтера, а также области использования способа возведения строительных объектов.

Технический результат, достигаемый при реализации заявленного изобретения, заключается в разработке способа возведения строительного объекта с применением установленного на неподготовленную поверхность грунта строительного 3D-принтера, обеспечивающего возможность возведения строительного объекта высотой более 4 м с применением материалов местной экономической базы.

Указанные результаты достигаются путем расчленения каркаса на единообразные модули, к которым крепится оснастка и механизмы; применением раздвижных стоек, позволяющих автоматизировать процесс сборки и установки 3D-принтера в рабочее положение. Ввиду установки раздвижных стоек высота строительства ограничивается лишь максимальным ходом выбранного штока, и количества составных элементов конструкции.

Сущность изобретения заключается в разборной конструкции 3D-принтера. Основные модули - главные элементы в каркасе, из которых состоят рельсовые балки, стыковочные балки, подвижная балка, стойки, гидравлическая система. Складные (выдвижные) упоры, с возможностью закрепления анкерами, устанавливаются на рабочую поверхность, позволяя повысить устойчивость конструкции. Рельсовые балки расположены по длинной стороне каркаса и служат для перемещения подвижной балки с механизмом стойки экструдера. Стыковочные балки располагаются по короткой стороне рабочей зоны и служат для соединения каркаса главных стоек и балок. Подвижная балка перемещается с помощью устройств перемещения по оси X по рельсовым балкам вместе со стойкой экструдера, которая в свою очередь, перемещается относительно подвижной балки по оси Z и Y с помощью устройства перемещения.

За счет взаимосвязи установленных датчиков уровня и гидравлической системы, системы управления ею, происходит автоматическое выравнивание конструкции в процессе работы.

Строительная смесь подается по гибкому шлангу из автоматического устройства приготовления и подачи смеси. Автоматическое устройство приготовления и подачи смеси представляет из себя устройство по типу автоматической бетономешалки, в которую может подаваться готовая бетонная смесь, а также перемолотый заполнитель из дробильного оборудования, цементный раствор и фибра. После приготовления бетонная смесь по установленному насосу подается по шлангу к печатающей головке. Строительный 3D-принтер управляется посредством оператора и аппаратной части. Она содержит блок управления устройством приготовления и подачи смеси, блок управления 3D-принтером с ЧПУ, рабочее место оператора.

Строительный мобильный 3D-принтер содержит основания (1), раздвижные стойки (2), гидравлические подъемные механизмы (3), рельсовые балки (4), стыковочные балки (5), подвижную балку (6), стойку экструдера (7), экструдер (8), устройство перемещения экструдера по оси Z и оси Y (9), устройства перемещения экструдера по оси X (10), жесткие стыковочные модули (11), дробильное оборудование (12), устройство приготовления и подачи смеси в печатающую головку (13), систему подачи фибры оборудованную шнеком (14), гидравлического узла с распределителем (15), аппаратная часть (16), блок управления 3D-принтером с ЧПУ (17), блок управления устройством приготовления и подачи смеси (18), складных (выдвижных) упоров (19), технологические отверстия (20), анкеры (21) и датчиков уровня (22).

Электропитание устройства может осуществляться от стационарных систем электроснабжения или передвижных дизельных электростанций.

Устройство поясняется фиг. 1 и фиг. 2, на которых изображены общий вид строительного 3D-принтера, его составные части и укрупненный вид основания его стойки.

На фиг. 1 изображен мобильный строительный 3D-принтер для печати строительных объектов с раздвижными стойками, где:

1. Основание стоек;

2. Раздвижные стойки

3. Гидравлические подъемные механизмы

4. Рельсовые балки

5. Стыковочные балки

6. Подвижная балка

7. Стойка экструдера

8. Экструдер

9. Устройство перемещения экструдера по оси Z и оси Y

10. Устройства перемещения экструдера по оси X

11. Жесткие стыковочные модули

12. Дробильное оборудование

13. Устройство приготовления и подачи смеси в печатающую головку

14. Система подачи фибры оборудованную шнеком

15. Гидравлический узел с распределителем

16. Аппаратная часть

17. Блок управления 3D-принтером с ЧПУ

18. Блок управления устройством приготовления и подачи смеси

19. Складные (выдвижные) упоры

20. Технологические отверстия

21. Анкер

22. Датчики уровня.

На фиг. 2 изображен укрупненный вид основания стойки мобильного строительного 3D-принтера, где:

19. Складные (выдвижные) упоры

20. Технологические отверстия

21. Анкер.

Изобретение относится к строительной отрасли и применению технологии послойного синтеза и может быть использовано для возведения строительных конструкций и сооружений на строительной площадке или в полевых условиях, в частности к строительным 3D-принтерам, применяемым в области возведения стен, частей зданий и сооружений, а также малых архитектурных форм. Технический результат, достигаемый при реализации заявленного изобретения, состоит в снижении стоимости строительных работ, расширении эксплуатационных возможностей, а также области использования способа возведения строительных объектов. Технический результат достигается тем, что мобильный строительный 3D-принтер для печати временных и капитальных зданий состоит из каркаса, включающего в себя рельсовые балки, располагаемые по длинной стороне каркаса, и стыковочные балки, располагаемые по короткой стороне каркаса, подвижную балку, перемещающуюся по рельсовым балкам, стойки каркаса, печатающую головку, автоматическое устройство приготовления и подачи бетонной смеси, датчики уровня, расположенные на каркасе и фиксирующие его уклон, рабочее место оператора, при этом стойки каркаса выполнены раздвижными с гидравлическими подъёмными механизмами, принтер содержит насос со шлангом для передачи бетонной смеси к печатающей головке, а также снабжён основанием с выдвижными упорами с анкерами, а автоматическое устройство приготовления и подачи бетонной смеси снабжено дробильным оборудованием. 2 ил.

Мобильный строительный 3D-принтер для печати временных и капитальных зданий, состоящий из каркаса, включающего в себя рельсовые балки, располагаемые по длинной стороне каркаса и стыковочные балки, располагаемые по короткой стороне каркаса, подвижную балку, перемещающуюся по рельсовым балкам, стойки каркаса, печатающую головку, автоматическое устройство приготовления и подачи бетонной смеси, датчики уровня, расположенные на каркасе и фиксирующие его уклон, рабочее место оператора, отличающийся тем, что стойки каркаса выполнены раздвижными с гидравлическими подъёмными механизмами, принтер содержит насос со шлангом для передачи бетонной смеси к печатающей головке, а также снабжён основанием с выдвижными упорами с анкерами, а автоматическое устройство приготовления и подачи бетонной смеси снабжено дробильным оборудованием.