一种基于BIM的3D打印房子的打印装置

摘要

本发明公开了一种基于BIM的3D打印房子的打印装置，包括有3D打印机，所述3D打印机包括有工作平台组件、材料储备箱体和主操控平台组件，所述工作平台组件包括有工作平台和固定夹组件，所述材料储备箱体内部设有材料搅拌槽，所述主操控平台组件的上表面固定有主杆旋转装置，所述主杆旋转装置上端固定有伸缩杆组件，所述伸缩杆组件顶部固定有滑动杆支撑组件，所述滑动杆支撑组件的一端设有稳定架装置，所述稳定架装置下端连接有喷头，所述稳定架装置的一侧安装有紫外线灯。本发明直接基于BIM数据建模分析后传输给3D打印机进行打印，利用BIM的数据精确和自动分析建模，为3D打印机打印模型更加真实稳定。

说明书

技术领域

本发明主要涉及了3D打印的技术领域，具体为一种基于BIM的3D打印房子的打印装置。

背景技术

2013年2月，英国伦敦Soft kill Design建筑设计工作室首次建立了一个3D打印房屋概念，3D打印房屋需要用尼龙搭扣或者像钮扣一样的扣合件起到固定作用，同时借助传统建造技术。这一设计概念是2012年10月在3D打印展上提出的，它并非采用固体墙壁建造，而是在骨骼基础上建造纤维尼龙结构，它被命名为“打印房屋2.0”，采用相同的极简抽象派工艺，使用足够的塑料来保证结构的完整性。这种3D打印房屋概念将是房屋建造的革命性改变，甚至能够最终解决英国住房危机。

现有的3D打印机技术，在房屋方面的涉及较少，多数为打印出墙板模型进行拼搭，房屋的稳定性较差，构造单一，使人们在这种房屋内居住没有安全感。

因此，有必要研究出结合现实的房屋构造来从建模开始就精确的设计和符合房屋建造的3D打印机技术，尤其是直接一体打印出房屋模型，给建筑行业带来更加完善的铸造方案和稳固的建筑数据模型。

发明内容

本发明为一种基于BIM的3D打印房子的打印装置，包括有3D打印机，所述3D打印机包括有工作平台组件、材料储备箱体和主操控平台组件；

所述工作平台组件包括有工作平台和固定夹组件，所述固定夹组件设有四个，多个所述固定夹组件两两对称设置在所述工作平台的两侧，且多个所述固定夹组件安装有直角活动杆，多个所述直角活动杆的下端设有滑动定位组件，多个所述滑动定位组件的下端设有支撑杆，两个所述支撑杆对称设置在所述工作平台的下端，所述工作平台下表面的四个顶角逐一固定有支撑腿，两个所述支撑杆对称固定在所述支撑腿上；

所述材料储备箱体内部逐一设有四个材料搅拌槽，多个所述材料搅拌槽内部设有螺旋搅拌棒，多个所述螺旋搅拌棒的后端逐一通过链条与第一驱动电机相连接，所述第一驱动电机位于所述材料储备箱体后端，且所述第一驱动电机一侧设有抽料增压设备，所述抽料增压设备与所述材料储备箱体后端相连接；

所述主操控平台组件的上表面固定有主杆旋转装置，所述主杆旋转装置上端固定有伸缩杆组件，所述伸缩杆组件顶部固定有滑动杆支撑组件，所述滑动杆支撑组件远离所述伸缩杆组件的一端设有稳定架装置，所述稳定架装置下端连接有喷头，且所述稳定架装置远离所述滑动杆支撑组件的一侧安装有紫外线灯。

进一步的，多个所述滑动定位组件包括有定位销钉和滑轮。

进一步的，两个所述支撑杆上设有定位孔和滑槽，且多个所述滑轮为两两对称形式分别位于所述滑槽内。

进一步的，所述主杆旋转装置包括有第二驱动电机和滚珠轴承转盘。

进一步的，所述伸缩杆组件一侧固定有红外线测距装置，且所述红外线测距装置射线朝向为所述伸缩杆组件的顶端。

进一步的，所述滑动杆支撑组件一端设有固定平台，所述固定平台上端固定有第三驱动电机，所述第三驱动电机输出端固定有主支撑杆，所述主支撑杆外部环套有滑动连杆，所述滑动连杆的两端对称设有第四驱动电机和第五驱动电机。

进一步的，所述主支撑杆上端面设有长条凹槽，且所述主支撑杆两侧设有滚轮行程槽。

进一步的，所述滑动连杆的内壁上端与所述长条凹槽之间设置有滚珠，且所述滑动连杆的内壁两侧对称设有滚轮，两个所述滚轮与第四驱动电机的输出端相连接。

进一步的，所述第五驱动电机输出端连接有螺旋体，所述螺旋体上端设有传动齿轮轴，所述传动齿轮轴远离所述螺旋体的一端设有联动轮组，且所述联动轮组设置在所述稳定架装置的内部，所述联动轮组的下端设有活动轮支架，所述活动轮支架下端与所述喷头相连接。

进一步的，所述喷头上固定有智能加热装置，所述智能加热装置下端设有两个微孔喷射头，且两个所述微孔喷射头为可拆卸。

与现有技术相比较，本发明的有益效果为：本发明基于BIM的技术支持下，使得3D打印机建模过程更加的精确，具体是通过计算机端的BIM进行建模，生成建筑模型和精确数据，传输到3D打印机的控制端，驱使3D打印机进行工作；

通过本发明展示的3D打印机，因结构设计类似建筑类塔吊装置，更好的展示了3D打印机在建造房屋模型时的真实性，利用主杆旋转装置，使得在打印过程中的灵活全方位转换方向，之后利用伸缩杆组件配合红外线测距，精确的在房屋模型建造过程中的稳步抬升，再利用滑动杆支撑组件前后的移动稳定架装置，包括安装在稳定架装置下的喷头也可通过联动轮组进行左右横向移动，整个建造过程，各个部件的配合使得3D打印机非常灵活和精准，在前端的喷头带有双喷孔的结构，分工合作精确的喷射材料，利用紫外线灯使得材料快速凝固成型，模仿现实的房屋建造，给予3D打印房屋技术提供了一些较好的技术特点，并且模型为一次成型，无需拼接和搭建等繁琐程序，展现了方便、快捷和高建造质量的实施技术。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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为本发明的工作流程示意图；

图2为本发明的整体构造示意图；

图3为本发明的材料储备箱体具体构造示意图：

图4为本发明的工作平台组件具体构造示意图；

图5为本发明的主杆旋转装置具体构造示意图；

图6为本发明的滑动杆支撑组件具体构造示意图；

图7为本发明的滑动定位组件零件构造示意图；

图8为本发明的图4中的A区域放大图；

图9为本发明的滑动杆支撑组件内部零件构造示意图；

图10为本发明的稳定架装置内部构造示意图；

图11为本发明的喷头外部构造示意图。

附图标记：

1-3D打印机、11-工作平台组件、11a-固定夹组件、11a-1-直角活动杆、11a-2-滑动定位组件、11a-3定位销钉、11a-4-滑轮、11b-支撑杆、11b-1-定位孔、11b-2-滑槽、111-工作平台、111a-支撑腿、12-材料储备箱体、12a-材料搅拌槽、12b-螺旋搅拌棒、12c-第一驱动电机、12d-抽料增压设备、13-主操控平台组件、13a-主杆旋转装置、13b-第二驱动电机、13c-滚珠轴承转盘、14-伸缩杆组件、14a-红外线测距装置、15-滑动杆支撑组件、15a-固定平台、15b-第三驱动电机、15c-主支撑杆、15d-滑动连杆、15f-第四驱动电机、15c-1-长条凹槽、15c-2-滚珠、15f-1-滚轮行程槽、15f-2-滚轮、16-稳定架装置、16a-第五驱动电机、16a-1-螺旋体、16a-2-传动齿轮轴、16b-紫外线灯、16c-联动轮组、16c-1-活动轮支架、16d-喷头、16d-1-智能加热装置、16d-2-微孔喷射头。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

通常在此处附图中描述和显示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。

基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

请着重参照附图1至11所示，具体为一种基于BIM的3D打印房子的打印装置，包括有3D打印机1，所述3D打印机1包括有工作平台组件11、材料储备箱体12和主操控平台组件13。

具体的，所述工作平台组件11包括有工作平台111和固定夹组件11a，所述固定夹组件11a设有四个，多个所述固定夹组件11a两两对称设置在所述工作平台111的两侧，且多个所述固定夹组件11a安装有直角活动杆11a-1，多个所述直角活动杆11a-1的下端设有滑动定位组件11a-2，多个所述滑动定位组件11a-2的下端设有支撑杆11b，两个所述支撑杆11b对称设置在所述工作平台111的下端，所述工作平台111下表面的四个顶角逐一固定有支撑腿111a，两个所述支撑杆11b对称固定在所述支撑腿111a上，在本实施例中，通过所述工作平台111可放置需要使用的光滑底板，利用四个所述固定夹组件11a进行固定，在需要调整固定位置时，可使用多个所述滑动定位组件11a-2来实现调整位置。

具体的，所述材料储备箱体12内部逐一设有四个材料搅拌槽12a，多个所述材料搅拌槽12a内部设有螺旋搅拌棒12b，多个所述螺旋搅拌棒12b的后端逐一通过链条与第一驱动电机12c相连接，所述第一驱动电机12c位于所述材料储备箱体12后端，且所述第一驱动电机12c一侧设有抽料增压设备12d，所述抽料增压设备12d与所述材料储备箱体12后端相连接，在本实施例中，将打印材料准备好后，分类放入多个所述材料搅拌槽12a，通过多个所述螺旋搅拌棒12b进行搅拌，防止液体材料凝固，不需要使用时，关闭第一驱动电机的开关即可。

具体的，所述主操控平台组件13的上表面固定有主杆旋转装置13a，所述主杆旋转装置13a上端固定有伸缩杆组件14，所述伸缩杆组件14顶部固定有滑动杆支撑组件15，所述滑动杆支撑组件15远离所述伸缩杆组件14的一端设有稳定架装置16，所述稳定架装置16下端连接有喷头16d，且所述稳定架装置16远离所述滑动杆支撑组件15的一侧安装有紫外线灯16b，在本实施例中，设备工作时所述喷头16d通过灵活的部件配合，以及BIM的精确数据传输控制所述喷头16d进行非常精准的喷射点位。

请着重参照附图4、附图7和附图8所示，多个所述滑动定位组件11a-2包括有定位销钉11a-3和滑轮11a-4，两个所述支撑杆11b上设有定位孔11b-1和滑槽11b-2，且多个所述滑轮11a-4为两两对称形式分别位于所述滑槽11b-2内，在本实施例中，通过滑动定位组件11a-2配合所述定位销钉11a-3和所述定位孔11b-1，对于合适的位置进行定位，有效的防止了光滑底板移位。

请着重参照附图1和附图5所示，所述主杆旋转装置13a包括有第二驱动电机13b和滚珠轴承转盘13c，所述伸缩杆组件14一侧固定有红外线测距装置14a，且所述红外线测距装置14a射线朝向为所述伸缩杆组件14的顶端，在本实施例中，通过所述红外线测距装置14a的精确测量，稳步抬升伸缩杆组件，实现建筑房屋模型材料的叠加制作过程。

请着重参照附图1和附图6所示，所述滑动杆支撑组件15一端设有固定平台15a，所述固定平台15a上端固定有第三驱动电机15b，所述第三驱动电机15b输出端固定有主支撑杆15c，所述主支撑杆15c外部环套有滑动连杆15d，所述滑动连杆15d的两端对称设有第四驱动电机15f和第五驱动电机16a，所述主支撑杆15c上端面设有长条凹槽15c-1，且所述主支撑杆15c两侧设有滚轮行程槽15f-1，所述滑动连杆15d的内壁上端与所述长条凹槽15c-1之间设置有滚珠15c-2，且所述滑动连杆15d的内壁两侧对称设有滚轮15f-2，两个所述滚轮15f-2与第四驱动电机15f的输出端相连接，在本实施例中，通过多个零件配合使用，实现所述滑动连杆15d在主支撑杆15c上进行前后活动。

请着重参照附图1、附图10和附图11所示，所述第五驱动电机16a输出端连接有螺旋体16a-1，所述螺旋体16a-1上端设有传动齿轮轴16a-2，所述传动齿轮轴16a-2远离所述螺旋体16a-1的一端设有联动轮组16c，且所述联动轮组16c设置在所述稳定架装置16的内部，所述联动轮组16c的下端设有活动轮支架16c-1，所述活动轮支架16c-1下端与所述喷头16d相连接，所述喷头16d上固定有智能加热装置16d-1，所述智能加热装置16d-1下端设有两个微孔喷射头16d-2，且两个所述微孔喷射头16d-2为可拆卸，在本实施例中，通过活动轮支架16c-1在横向移动时，带动喷头同时进行移动，再利用智能加热装置16d-1给喷头内部的材料进行加温，有效防止材料凝固造成喷头16d堵塞，同时两个所述微孔喷射头16d-2可喷射不同材料。

本发明的工作原理：

本发明基于BIM的技术支持下，使得3D打印机1建模过程更加的精确，通过本发明展示的3D打印机1，因结构设计类似建筑类塔吊装置，更好的展示了3D打印机1在建造房屋模型时的真实性，利用主杆旋转装置13a，使得在打印过程中的灵活全方位转换方向，之后利用伸缩杆组件14配合红外线测距14a，精确的在房屋模型建造过程中的稳步抬升，再利用滑动杆支撑组件15前后的移动稳定架装置16，包括安装在稳定架装置16下的喷头16d也可通过联动轮组16c进行左右横向移动，整个建造过程，各个部件的配合使得3D打印机1非常灵活和精准，在前端的喷头16d带有双喷孔的结构，分工合作精确的喷射材料，利用紫外线灯16b使得材料快速凝固成型，模仿现实的房屋建造。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。