一种3D打印墙体制作方法

技术领域

本发明涉及现浇石膏墙制作技术领域，特别是涉及一种3D打印墙体制作方法。

背景技术

目前，石膏墙体一般采用砌块、条板等预制方式，或现浇方式进行制备，预制方式需要较高的运输费用，而现浇方式需要提前支模，耗费大量的时间成本。而预制和现浇石膏墙体用水量较大，一般粉料与水的重量比为1:0.5～1:0.8，除去反应的水约20％外，剩余的水分需要耗费较长的时间散发。在现有的石膏墙体的制作工艺下，石膏条板和石膏砌块需要约20天时间进行晾晒，现浇石膏墙需要约28天时间进行常温晾干。

另外预制和现浇石膏墙体，需要利用模具浇筑，成型凝固后脱模，在浇筑过程中，当浆料溅射到模具内模面上时，由于溅射到模具内模面上凝结时间与后面浇筑的石膏浆体凝结时间不一致，易造成墙体表面分层起皮、起泡等问题。

发明内容

基于此，有必要针对如何提高石膏墙体制备效率的技术问题，提供一种3D打印墙体制作方法。

一种3D打印墙体制作方法，采用左清水喷头、右清水喷头以及粉料喷头进行3D打印墙体作业，包括以下步骤：

喷嘴组装：将所述左清水喷头和所述右清水喷头分别设置在所述粉料喷头的左右两侧，使所述左清水喷头、所述粉料喷头以及所述右清水喷头依次成排设置，形成3D打印喷嘴；

安装喷嘴：将所述3D打印喷嘴安装在往复式移动机构上；

料水接入：将所述左清水喷头接入具有左阀门的左清水输送管，将所述右清水喷头接入具有右阀门的右清水输送管中，将所述粉料喷头接入具有粉料阀门的粉料输送管中；

启动待喷：启动所述往复式移动机构，关闭所述左阀门、关闭所述右阀门以及关闭所述粉料阀门；

逐层打印：检测所述往复式移动机在预设打印区域的左右两侧的移动方向，

若所述往复式移动机从左侧向右侧移动，则开启所述左阀门以及开启所述粉料阀门，关闭所述右阀门；

若所述往复式移动机从右侧向左侧移动，则开启所述右阀门以及开启所述粉料阀门，关闭所述左阀门。

在其中一个实施例中，在喷嘴组装步骤之前，还包括步骤：

喷头形状设置：将所述左清水喷头的开口、所述右清水喷头的开口以及所述粉料喷头的开口分别设置为扇形结构。

在其中一个实施例中，所述喷嘴组装步骤包括：

将所述粉料喷头的开口竖直朝向设置；

将所述左清水喷头设置在所述粉料喷头的左侧，设置所述左清水喷头的开口方向与所述粉料喷头的开口方向相交，该相交点记为喷雾交点；

将所述右清水喷头设置在所述粉料喷头的右侧，设置所述右清水喷头的开口方向与所述粉料喷头的开口方向相交于所述喷雾交点；

将所述左清水喷头、所述粉料喷头以及所述右清水喷头依次成排设置，形成3D打印喷嘴。

在其中一个实施例中，在所述将所述左清水喷头、所述粉料喷头以及所述右清水喷头依次成排设置，形成3D打印喷嘴的步骤之前中，包括步骤：

设置所述左清水喷头的开口与所述喷雾交点的距离大于所述粉料喷头的开口与所述喷雾交点的距离。

在其中一个实施例中，在所述将所述左清水喷头、所述粉料喷头以及所述右清水喷头依次成排设置，形成3D打印喷嘴的步骤之前中，包括步骤：

设置所述右清水喷头的开口与所述喷雾交点的距离大于所述粉料喷头的开口与所述喷雾交点的距离。

在其中一个实施例中，在所述将所述左清水喷头、所述粉料喷头以及所述右清水喷头依次成排设置，形成3D打印喷嘴的步骤之前中，包括步骤：

设置所述左清水喷头的开口与所述喷雾交点的距离等于所述右清水喷头的开口与所述喷雾交点的距离。

在其中一个实施例中，在所述喷头形状设置步骤中，包括：

将所述左清水喷头的开口、所述右清水喷头的开口以及所述粉料喷头的开口分别设置为扇形结构

将所述左清水喷头的开口的面积设置为小于所述粉料喷头的开口的面积。

在其中一个实施例中，在所述喷头形状设置步骤中，包括：

将所述左清水喷头的开口、所述右清水喷头的开口以及所述粉料喷头的开口分别设置为扇形结构

将所述右清水喷头的开口的面积设置为小于所述粉料喷头的开口的面积。

在其中一个实施例中，在所述喷头形状设置步骤中，包括：

将所述左清水喷头的开口、所述右清水喷头的开口以及所述粉料喷头的开口分别设置为扇形结构；

将所述右清水喷头的开口的面积设置为等于所述右清水喷头的开口的面积且小于所述粉料喷头的开口的面积。

在其中一个实施例中，在所述逐层打印步骤之后，还包括喷嘴调整步骤，包括：

将所述粉料喷头的开口与所述喷雾交点的距离设定为所述粉料喷头的开口额定喷雾距离；

实时检测所述粉料喷头的开口与当前打印墙体表面的距离，设为打印距离；

判断所述打印距离是否等于所述额定喷雾距离；

若是，则所述3D打印喷嘴以及所述往复式移动机构正常工作；

若否，则当所述打印距离大于所述额定喷雾距离时，则计算所述打印距离与所述额定喷雾距离的第一差值，控制所述往复式移动机构沿竖直方向上升所述第一差值所对应的高度；

当所述打印距离小于所述额定喷雾距离，则计算所述打印距离与所述额定喷雾距离的第二差值，控制所述往复式移动机构沿竖直方向下降所述第一差值所对应的高度。

上述3D打印墙体制作方法，采用3D打印技术，制备出的石膏浆体直接成型，不需要提前支模，更不会产生因模具变形而出现的墙体变形问题。在该方法进行墙体打印，粉水比为1:0.18～1:0.25，可以有效节省清水用量，避免了水资源的浪费，同时由于使用水量较少，在建筑石膏与水产生化学反应形成二水石膏时，约有重量比20％左右的清水发生反应，后期需要蒸发的水量几乎没有，可有效缩短养护时间。同时，该3D打印方法不需要料浆流动，而是直接将粉和清水喷洒到对应的位置成型，所以，不需要掺加增加流动性的辅料等材料，节省了成本。同时，由于该方法逐层打印，可以避免目前现浇方式由流动性和凝固因素造成的墙体表面起泡问题。再次，该打印方法不使用模板，不会出现目前现浇方式凝固不一致造成的墙体分层起皮、空鼓问题。同时，不需要在浇筑过程中调整浆料配比，不会出现由于凝固时间不统一而出现的如分层、空鼓、起皮等墙体的质量问题，从而有效地提高了石膏墙体的制备效率。

附图说明

图1为3D打印墙体制作方法采用的3D打印喷嘴的结构示意图；

图2为图1所示3D打印喷嘴的喷头的结构示意图以及3D打印喷嘴的喷头与打印墙体的侧面的位置关系结构示意图；

图3为图1所示3D打印喷嘴与打印墙体的正面的位置关系的结构示意图；

图4为一个实施例中3D打印墙体制作方法的步骤流程示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

请参阅图1，图1示出了本发明的3D打印墙体制作方法所采用的3D打印喷嘴10，该3D打印喷嘴10包括左清水喷头110、右清水喷头120以及粉料喷头130，左清水喷头110、粉料喷头130以及右清水喷头120依次成排设置。左清水喷头110也称为左喷雾出口，从左清水喷头110喷出的为雾状的清水。右清水喷头120也称为右喷雾出口，从右清水喷头120喷出的为雾状的清水。粉料喷头130也称为粉料出口，从粉料喷头130喷出的为粉状的建筑石膏粉。

如图1、图2以及图3所示，左清水喷头110、粉料喷头130以及右清水喷头120的喷头的形状均采用图2所示喷头150的扇形出口。通过左清水喷头110、右清水喷头120以及粉料喷头130的打印作业，即可形成石膏墙体160。石膏墙体160、打印墙体的侧面170以及打印墙体的正面180均可作为本发明的一种3D打印墙体制作方法的参考。

为进一步阐述本发明的3D打印墙体制作方法，请一并参阅图1、图2、图3以及图4，该3D打印墙体制作方法20，采用左清水喷头110、右清水喷头120以及粉料喷头130进行3D打印墙体作业，包括以下步骤：

S101、喷嘴组装：将左清水喷头和右清水喷头分别设置在粉料喷头的左右两侧，使左清水喷头、粉料喷头及右清水喷头依次成排设置，形成3D打印喷嘴。

S102、安装喷嘴：将3D打印喷嘴安装在往复式移动机构上。

S103、料水接入：将左清水喷头接入具有左阀门的左清水输送管，将右清水喷头接入具有右阀门的右清水输送管中，将粉料喷头接入具有粉料阀门的粉料输送管中。

S104、启动待喷：启动往复式移动机构，关闭左阀门、关闭右阀门以及关闭粉料阀门。

S105、逐层打印：检测往复式移动机在预设打印区域的左右两侧的移动方向，若往复式移动机从左侧向右侧移动，则开启左阀门以及开启粉料阀门，关闭右阀门。若往复式移动机从右侧向左侧移动，则开启右阀门以及开启粉料阀门，关闭左阀门。

可以理解，S105、逐层打印为重复性步骤，直至完成墙体制作为止。

上述3D打印墙体制作方法，采用3D打印技术，制备出的石膏浆体直接成型，不需要提前支模，更不会产生因模具变形而出现的墙体变形问题。在该方法进行墙体打印，粉水比为1:0.18～1:0.25，可以有效节省清水用量，避免了水资源的浪费，同时由于使用水量较少，在建筑石膏与水产生化学反应形成二水石膏时，约有重量比20％左右的清水发生反应，后期需要蒸发的水量几乎没有，可有效缩短养护时间。同时，该3D打印方法不需要料浆流动，而是直接将粉和清水喷洒到对应的位置成型，所以，不需要掺加增加流动性的辅料等材料，节省了成本。同时，由于该方法逐层打印，可以避免目前现浇方式由流动性和凝固因素造成的墙体表面起泡问题。再次，该打印方法不使用模板，不会出现目前现浇方式凝固不一致造成的墙体分层起皮、空鼓问题。同时，不需要在浇筑过程中调整浆料配比，不会出现由于凝固时间不统一而出现的如分层、空鼓、起皮等墙体的质量问题，从而有效地提高了石膏墙体的制备效率。

为使得喷出的石膏粉与清水形成一定宽度的覆盖，在其中一个实施例中，在喷嘴组装步骤之前，还包括步骤：喷头形状设置：将左清水喷头的开口、右清水喷头的开口以及粉料喷头的开口分别设置为扇形结构。这样，扇形结构的喷头形状保持与墙体之间的预设距离，即可形成一定的预设宽度覆盖。该预设宽度以及预设距离可根据实际的打印环境进行调整设定。

可选地，在喷头形状设置步骤中，包括：

将左清水喷头的开口、右清水喷头的开口以及粉料喷头的开口分别设置为扇形结构。将左清水喷头的开口的面积设置为小于粉料喷头的开口的面积。设置所述左清水喷头与所述粉料喷头的喷射速度相同，且在单位时间内，粉料与清水的使用量为1:0.18～1:0.25。这样，在墙体形成一定的预设宽度覆盖的同时，可保证在相同喷射速度的情况下，单位时间内，粉料与清水的使用量为1:0.18～1:0.25。

可选地，在喷头形状设置步骤中，包括：

将左清水喷头的开口、右清水喷头的开口以及粉料喷头的开口分别设置为扇形结构将右清水喷头的开口的面积设置为小于粉料喷头的开口的面积。设置所述右清水喷头与所述粉料喷头的喷射速度相同，且在单位时间内，粉料与清水的使用量为1:0.18～1:0.25。这样，在墙体形成一定的预设宽度覆盖的同时，可保证在相同喷射速度的情况下，单位时间内，粉料与清水的使用量为1:0.18～1:0.25。

可选地，在喷头形状设置步骤中，包括：

将左清水喷头的开口、右清水喷头的开口以及粉料喷头的开口分别设置为扇形结构。将右清水喷头的开口的面积设置为等于右清水喷头的开口的面积且小于粉料喷头的开口的面积。这样，在墙体形成一定的预设宽度覆盖的同时，可保证在相同喷射速度的情况下，单位时间内，粉料与清水的使用量为1:0.18～1:0.25。可以有效节省清水用量，避免了水资源的浪费。

可选地，在喷头形状设置步骤中，包括：将左清水喷头的开口、右清水喷头的开口以及粉料喷头的开口分别设置为扇形结构。将左清水喷头的开口的面积设置为小于粉料喷头的开口的面积。将右清水喷头的开口的面积设置为小于粉料喷头的开口的面积。将右清水喷头的开口的面积设置为等于右清水喷头的开口的面积且小于粉料喷头的开口的面积。这样，在墙体形成一定的预设宽度覆盖的同时，可保证在相同喷射速度的情况下，单位时间内，粉料与清水之间的粉水比为1:0.18～1:0.25，可以有效节省清水用量，避免了水资源的浪费,同时由于使用水量较少，在建筑石膏与水产生化学反应形成二水石膏时，约有重量比20％左右的清水发生反应，后期需要蒸发的水量几乎没有，可有效缩短养护时间。

为避免石膏粉通过粉料扇形出口喷出时扬尘，在其中一个实施例中，喷嘴组装步骤包括：将粉料喷头的开口竖直朝向设置。将左清水喷头设置在粉料喷头的左侧，设置左清水喷头的开口方向与粉料喷头的开口方向相交，该相交点记为喷雾交点。将右清水喷头设置在粉料喷头的右侧，设置右清水喷头的开口方向与粉料喷头的开口方向相交于喷雾交点。将左清水喷头、粉料喷头以及右清水喷头依次成排设置，形成3D打印喷嘴。如此，石膏粉从粉料喷头喷出后，左清水喷头或者右清水喷头的清水水雾马上覆盖墙体上的石膏粉，从而避免石膏粉通过粉料扇形出口喷出时扬尘。

可选地，在将左清水喷头、粉料喷头以及右清水喷头依次成排设置，形成3D打印喷嘴的步骤之前中，包括步骤：设置左清水喷头的开口与喷雾交点的距离大于粉料喷头的开口与喷雾交点的距离。

可选地，在将左清水喷头、粉料喷头以及右清水喷头依次成排设置，形成3D打印喷嘴的步骤之前中，包括步骤：设置右清水喷头的开口与喷雾交点的距离大于粉料喷头的开口与喷雾交点的距离。

可选地，在将左清水喷头、粉料喷头以及右清水喷头依次成排设置，形成3D打印喷嘴的步骤之前中，包括步骤：设置左清水喷头的开口与喷雾交点的距离等于右清水喷头的开口与喷雾交点的距离。

如此，左清水喷头的开口与喷雾交点的距离的设置以及右清水喷头的开口与喷雾交点的距离的设置，可保证在相同喷射速度的情况下，单位时间内，石膏粉先喷射到墙体上，随之才是清水形成的水雾，在避免石膏粉通过粉料扇形出口喷出时扬尘的同时，可有效降低建筑石膏与水产生化学反应形成二水石膏的耗时，进而有效缩短养护时间。

为实现墙体的自动3D打印，提高石膏墙体制备效率，在逐层打印步骤之后，还包括喷嘴调整步骤，包括：

将粉料喷头的开口与喷雾交点的距离设定为粉料喷头的开口额定喷雾距离。实时检测粉料喷头的开口与当前打印墙体表面的距离，设为打印距离。判断打印距离是否等于额定喷雾距离。若是，则3D打印喷嘴以及往复式移动机构正常工作。若否，则当打印距离大于额定喷雾距离时，则计算打印距离与额定喷雾距离的第一差值，控制往复式移动机构沿竖直方向上升第一差值所对应的高度。当打印距离小于额定喷雾距离，则计算打印距离与额定喷雾距离的第二差值，控制往复式移动机构沿竖直方向下降第一差值所对应的高度。如此，该打印方法不仅不使用模板，不会出现目前现浇方式凝固不一致造成的墙体分层起皮、空鼓问题。而且可实现墙体的自动3D打印，提高了石膏墙体制备效率。

可以理解，本发明的3D打印墙体制作方法属于现浇石膏墙体3D打印方法，建筑石膏粉通过粉料扇形出口喷出，根据出口与墙体之间的距离，形成一定宽度覆盖。清水通过喷雾出口喷出，喷雾出口与墙体之间的距离一定时，水雾形成与墙体一致的宽度覆盖。本发明的3D打印墙体制作方法为逐层打印。当粉料出口及喷雾出口从左向右移动时，粉料出口和左喷雾出口工作，右喷雾出口跟随移动但不工作；反之，当粉料出口及喷雾出口从右向左移动时，粉料出口和右喷雾出口工作，左喷雾出口跟随移动但不工作。该方式可以确保墙体打印过程中，先覆盖一层建筑石膏粉，再紧接着在建筑石膏粉上覆盖一层水雾，起到建筑石膏粉和清水均匀混合的效果。本发明的3D打印墙体制作方法中，单位时间内，粉料与清水的使用量为1:0.18～1:0.25。

本发明的3D打印墙体制作方法是对现有现浇石膏墙体制备方式进行改进，采用3D打印技术，制备出的石膏浆体直接成型，不需要提前支模，更不会产生因模具变形而出现的墙体变形问题。

本发明的3D打印墙体制作方法的墙体打印，粉水比为1:0.18～1:0.25，可以有效节省清水用量，避免了水资源的浪费,同时由于使用水量较少，在建筑石膏与水产生化学反应形成二水石膏时，约有重量比20％左右的清水发生反应，后期需要蒸发的水量几乎没有，可有效缩短养护时间。

本发明的3D打印墙体制作方法不需要料浆流动，而是直接将粉和清水喷洒到对应的位置成型，所以，不需要掺加增加流动性的辅料等材料，节省了成本。同时，由于该方法逐层打印，可以避免目前现浇方式由流动性和凝固因素造成的墙体表面起泡问题。

本发明的3D打印墙体制作方法不使用模板，不会出现目前现浇方式凝固不一致造成的墙体分层起皮、空鼓问题。不需要在浇筑过程中调整浆料配比，不会出现由于凝固时间不统一而出现的墙体质量问题：如分层、空鼓、起皮等。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。