br>[0036]
實(shí)施例2: 本發(fā)明也可打印含有多種材料有機(jī)混合的建筑物，以下通過(guò)實(shí)施例，結(jié)合圖3和圖4進(jìn)行說(shuō)明。
[0037]根據(jù)預(yù)打印的多材料建筑物建立其三維CAD實(shí)體模型，該實(shí)體模型包括三種成型材料，分別為木料20、塑料30和石膏12，木料20和塑料30為該建筑的實(shí)體部分，石膏12為該建筑的支撐部分，同時(shí)也起著裝飾性作用，打印完成后不拆除;該建筑的實(shí)體部分由木料20和塑料30兩種材料有機(jī)組成，底部為近100%木料，頂部為近100%塑料，中間部分為此兩者按不同比例進(jìn)行混合的木塑材料；當(dāng)打印該建筑的某一層110時(shí)，該層包括兩個(gè)部分111和112，其中111為木料20和塑料30按照一定的比例進(jìn)行有機(jī)混合的木塑材料，112為純石膏材料；當(dāng)打印該層110中的111時(shí)，供應(yīng)木料20的噴頭和供應(yīng)塑料30的噴頭按照設(shè)定的比例分別擠出相應(yīng)的材料進(jìn)行充分混合后成型出111;按照上述方法，依次打印出各層，從而完成該建筑物的打印。
[0038]
以上僅是根據(jù)混凝土材料、塑料材料、木塑材料、石膏材料等常用建筑材料為例，闡述該發(fā)明的實(shí)施過(guò)程。如果采用其他如光敏樹(shù)脂、玻璃纖維、金屬合金等兩種以上的實(shí)體材料及支撐材料，或者采用兩個(gè)以上的實(shí)體材料噴頭和支撐材料噴頭制作多材料建筑，實(shí)施過(guò)程與上述實(shí)施方法類似，可做適當(dāng)變更。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.多材料建筑三維打印成型方法，包括以下步驟: 1)建立模型:針對(duì)預(yù)三維打印的多材料建筑物，根據(jù)該建筑物的功能和設(shè)計(jì)要求等要素，利用三維建模軟件或數(shù)字化掃描技術(shù)以及數(shù)據(jù)處理技術(shù)，建立其三維CAD實(shí)體模型，該CAD實(shí)體模型含有該建筑物的結(jié)構(gòu)信息和材料信息； 2)模型切片分層處理:對(duì)該CAD實(shí)體模型進(jìn)行離散化切片分層處理，切片厚度根據(jù)建筑物的成型精度、成型效率等要素而定，從而獲得一系列切片，再通過(guò)數(shù)據(jù)處理獲取每層的實(shí)體結(jié)構(gòu)信息、材料分布信息、運(yùn)動(dòng)軌跡等加工信息； 3)切片信息轉(zhuǎn)化:將各二維切片的結(jié)構(gòu)信息轉(zhuǎn)化成相應(yīng)的數(shù)控加工軌跡，使得各二維切片中的成型材料信息與相應(yīng)成型材料的噴頭相對(duì)應(yīng)，以控制噴頭的開(kāi)與關(guān);通過(guò)數(shù)控運(yùn)動(dòng)和噴頭噴射材料，實(shí)現(xiàn)每個(gè)二維切片分層的精確堆積； 4)打印:多材料建筑物的打印過(guò)程采取多個(gè)打印頭分別輸送多種成型材料、逐層堆積而打印成型； 5)打印后處理:對(duì)打印的建筑模型進(jìn)行打磨、噴涂、布線、去支撐處理，從而得到含有多種材料的建筑物。2.如權(quán)利要求1所述的多材料建筑三維打印成型方法，其特征在于，在步驟I)和步驟2)中，根據(jù)需建筑物的功能和結(jié)構(gòu)而進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，每種材料的分布均在該CAD實(shí)體模型中有所定義;該多材料建筑三維CAD模型中的各材料分布，根據(jù)功能和設(shè)計(jì)需要，可以為彼此不同比例混合，彼此間無(wú)明顯材料分界面;也可以為獨(dú)立性分布，彼此間有明顯材料分界面，具體為根據(jù)制作的建筑模型的材料分布要求，用某個(gè)特定的色彩來(lái)表示或?qū)?yīng)建筑物的某相材料，色彩表示方法可以采取以下幾種方式的一種或幾種進(jìn)行: Al)直接對(duì)三維造型軟件設(shè)計(jì)的CAD模型進(jìn)行上色； A2)把三維造型軟件設(shè)計(jì)的CAD模型轉(zhuǎn)換為VRML、PLY/ZCP、WRL等數(shù)據(jù)格式后進(jìn)行上色； A3)把三維造型軟件設(shè)計(jì)的CAD模型進(jìn)行格式轉(zhuǎn)換、尤其是轉(zhuǎn)化為STL格式后上色； A4)直接對(duì)三維造型軟件設(shè)計(jì)的CAD模型上色后，再把上過(guò)色的模型轉(zhuǎn)換為VRML、PLY/ZCP、WRL、STL數(shù)據(jù)格式； A5)通過(guò)各類文本編輯軟件打開(kāi)該建筑物CAD模型文件，在該文件內(nèi)增加或修改相應(yīng)的色彩信息進(jìn)行上色； A6)把建筑物CAD模型進(jìn)行切片分層，對(duì)所獲得的切片進(jìn)行上色。3.如權(quán)利要求1所述的多材料建筑三維打印成型方法，其特征在于，可以采用色彩分布函數(shù)來(lái)進(jìn)行材料定義，該分布函數(shù)能反映出建筑物內(nèi)部的多種或多相材料在高度方向和水平方向連續(xù)地變化過(guò)程，該分布函數(shù)視建筑物的功能和材料分布而確定。4.如權(quán)利要求1所述的多材料建筑三維打印成型方法，其特征在于，可以采用貼圖方式進(jìn)行色彩滲透的方法完成上色處理和材料定義。5.如權(quán)利要求1所述的多材料建筑三維打印成型方法，其特征在于，步驟2)中每個(gè)切片的厚度為l-100mm。6.如權(quán)利要求1所述的多材料建筑三維打印成型方法，其特征在于，步驟3)中，多材料打印頭含有多個(gè)能噴射或擠出不同材料的打印頭，每個(gè)打印頭可實(shí)現(xiàn)獨(dú)立的材料噴射或擠出控制;該多材料建筑成型時(shí)采用的多個(gè)打印頭可以采用相同的供料方式集中進(jìn)行材料輸出，也可以采用獨(dú)立的供料方式分別進(jìn)行材料輸出；打印開(kāi)始時(shí)，計(jì)算機(jī)控制各打印噴頭按照每一層的結(jié)構(gòu)信息做設(shè)定的打印運(yùn)動(dòng)，并按照材料分布信息有選擇性地控制某個(gè)或某幾個(gè)打印頭噴射或擠出混凝土、金屬、塑料、木料或其它建筑成型材料。7.如權(quán)利要求1所述的多材料建筑三維打印成型方法，其特征在于，步驟3)和步驟4)中，在打印過(guò)程中，根據(jù)建筑物的功能和設(shè)計(jì)需求，對(duì)已經(jīng)打印的部分建筑物進(jìn)行表面打磨、噴涂或快速凝固處理以獲得較好的表面質(zhì)量或性能;或者在打印過(guò)程中，根據(jù)建筑物的功能和設(shè)計(jì)等需求，在適當(dāng)?shù)牟课煌ㄟ^(guò)機(jī)器人或手工方式進(jìn)行布線或材料鋪設(shè)，以完成不易或不必通過(guò)打印噴頭噴射或擠出的材料的準(zhǔn)確分布;或者在打印完成后，通過(guò)對(duì)整體建筑物進(jìn)行噴涂、布線、拆除支撐等后處理工藝，得到含有多種材料的建筑物。8.如權(quán)利要求1所述的多材料建筑三維打印成型方法，其特征在于，對(duì)于所述的多材料建筑物所采用的多種建筑材料可為漿料類建筑材料，包括:樹(shù)脂砂漿類、粘土類、混凝土類、石膏類、礦石粉類、鋼渣粉類材料，此類材料也可適當(dāng)添加纖維、鋼筋、鎂質(zhì)膠凝材料等添加物或助劑，粗細(xì)骨料的質(zhì)量以滿足3D打印的需要為依據(jù)，可以采用多種破碎工藝獲得粗粒度不同的材料;成型時(shí)與水、固化劑等攪拌均勻混合成漿料經(jīng)噴頭擠出成型。9.如權(quán)利要求1所述的多材料建筑三維打印成型方法，其特征在于，也可采用粉末類建筑材料，如樹(shù)脂類、塑料粉末類低熔點(diǎn)材料，成型時(shí)快速加熱成熔融態(tài)經(jīng)噴頭擠出成型。10.如權(quán)利要求1或8所述的多材料建筑三維打印成型方法，其特征在于，骨料優(yōu)選小而圓的以保證每個(gè)打印層之間粘結(jié)牢固的同時(shí)無(wú)明顯翹曲變形;骨料粒徑優(yōu)選范圍為混凝土10_30mm，細(xì)石混凝土 5-10mm，砂楽3_8mm，膏體 l_3mm。11.如權(quán)利要求1所述的多材料建筑三維打印成型方法，其特征在于，所述的建筑打印所用的材料成型溫度應(yīng)保持在5_45°C范圍內(nèi)。12.如權(quán)利要求1所述的多材料建筑三維打印成型方法，其特征在于，打印速度和成型材料的固化速度為:混凝土楽料的初凝調(diào)控在0.1 -15m i η;終凝調(diào)控在3-50m i η。13.如權(quán)利要求1或12所述的多材料建筑三維打印成型方法，其特征在于，當(dāng)打印建筑物的懸挑部位時(shí)，如拱形或弧形墻壁，打印用漿料的初凝時(shí)間宜在Imin之內(nèi)；當(dāng)打印建筑物的垂直部位時(shí)，打印用漿料的初凝時(shí)間可適當(dāng)放寬，宜在30min以內(nèi)。14.如權(quán)利要求1所述的多材料建筑三維打印成型方法，其特征在于，多材料建筑可以采用整體打印成型方法一次性制作，也可以在計(jì)算機(jī)中將其三維CAD模型進(jìn)行分塊，每一塊或某幾塊分別打印再進(jìn)行組裝。
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種采用多個(gè)噴頭、多種材料以及三維打印技術(shù)逐層制作多材料建筑物或大型物體的三維打印成型方法，其步驟是：根據(jù)預(yù)三維打印的多材料建筑物建立其三維CAD實(shí)體模型，之后對(duì)其進(jìn)行切片分層，獲取每層的實(shí)體結(jié)構(gòu)信息、材料分布信息、運(yùn)動(dòng)軌跡等加工信息；多材料建筑物的打印過(guò)程采取多個(gè)打印頭分別輸送多種成型材料、逐層堆積而打印成型；對(duì)打印的建筑模型進(jìn)行打磨、噴涂、布線、去支撐等處理，從而得到含有多種材料的建筑物。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)多材料建筑物的三維結(jié)構(gòu)和材料設(shè)計(jì)與制造一體化，建筑物綜合性能大幅度提升，尤其適用于功能型建筑物的打印成型，在景觀雕塑、假山、家居家具等此類的建筑物或模型的成型領(lǐng)域也有著廣泛的應(yīng)用前景。
【IPC分類】E04G21/00, E04G21/04
【公開(kāi)號(hào)】CN105625720
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201610001768
【發(fā)明人】喬羽
【申請(qǐng)人】江蘇敦超電子科技有限公司
【公開(kāi)日】2016年6月1日
【申請(qǐng)日】2016年1月5日