CZ310508B6 - Zařízení pro 3D tisk ze stavebních hmot - Google Patents

Abstract

Zařízení pro 3D tisk ze stavebních hmot, zahrnující aplikační hlavici s přívody stavebních hmot z míchacího a čerpacího zařízení, dále zahrnuje dva podvozky (1), kdy z každého podvozku (1) je vztyčena vertikální nosná konstrukce (2), na kterou jsou připojena dvě protilehlá horizontální ramena (3), která jsou teleskopicky výsuvná pro nastavení šířky automatického zařízení pro 3D tisk ze stavebních hmot, přičemž vnější konce protilehlých horizontálních ramen (3) jsou osazeny vertikálními teleskopickými podpěrami (4), kdy vertikální teleskopické podpěry (4) náležící k jednomu podvozku (1) jsou zakončeny skládacími ozubenými příčníky (5), jejichž konec v rozloženém stavu dosedá na vertikální teleskopické podpěry (4) náležící k druhému podvozku (1), přičemž napříč rozloženými protilehlými příčníky (5) je uspořádána kolejnice (9), která je po příčnících (5) pohyblivá, a tato kolejnice (9) je osazena pohyblivou aplikační hlavicí (7), přičemž zařízení pro 3D tisk ze stavebních hmot dále zahrnuje jeřáb (6) pro nadnášení přívodů stavebních hmot na jednom podvozku (1) a na druhém podvozku (1) jeřáb (6) pro vynesení a umístění kolejnice (9) pro pohyblivou aplikační hlavici na protilehlé skládací ozubené příčníky (5).

Description

Zařízení pro 3D tisk ze stavebních hmot

Oblast techniky

Předkládaný vynález se týká stavebního zařízení pro 3D tisk budov a jiných staveb ze stavebních hmot.

Dosavadní stav techniky

Technologie 3D tisku neboli aditivní výroby je dnes ve stavebnictví využívána čím dál častěji. Stejně jako v jiných oblastech, ve stavebnictví práce 3D tiskáren spočívá ve vytlačování určité směsi po jednotlivých vrstvách na základě trojrozměrného počítačového modelu. 3D tiskárny je možné použít buď k výrobě součástí stavebního projektu, které se později sestavují dohromady na cílovém místě, nebo přímo na místě stavby k 3D tisku podstatných částí staveb, zejména svislých nosných a kompletačních konstrukcí.

3D tisk ve stavebnictví může zahrnovat buď použití 3D tiskárny, které aktivně staví projekt na místě, nebo použití tiskáren v továrně vyrábějící součásti stavebního projektu, které se později sestavují dohromady. 3D tisk přináší do stavebnictví řadu výhod. Jde především o vyšší bezpečnost a vypořádání se s nedostatkem pracovních sil, neboť vyžaduje menší zapojení lidské práce. Stavební projekty vytištěné 3D tiskem umožňují použít přesně takové množství materiálu, jaké je potřeba, technologie je tedy šetrnější pro životní prostředí. Je také mnohem rychlejší než konvenční výstavba a přináší vysokou flexibilitu, neboť umožňuje vytvářet i atypické konstrukce. Navíc v 3D tiskárnách vyvíjených pro oblast stavebnictví může být využíváno široké spektrum materiálů.

3D tiskárny se skládají z aplikační hlavice, nazývané také tisková hlava, se zabudovanou tryskou, která je nesena konstrukcí tiskárny a která se skládá z pohyblivých členů a pohonných jednotek. Součástí strojního tiskového systému je také míchací a čerpací zařízení na materiál. Konstrukční uspořádání 3D tiskárny určuje geometrii tiskového prostoru, a tím i maximální rozměry dílce tisknutelného z jedné pozice tiskárny. Ve stavebnictví se lze setkat se dvěma základními druhy konstrukčního řešení 3D tiskáren.

Prvním typem je modulární rámová tiskárna, kde pohyb aplikační hlavice je zajištěn konstrukcí ve formě rámové stolice (portálu) nebo tzv. delta konstrukce. Mezi výhody rámového konstrukčního uspořádání patří vysoká nosnost konstrukce, a tedy i schopnost unést těžší aplikační hlavici. Přesnost tisku rámových tiskáren je dána výrobním nastavením (velikost nejmenšího posunu krokového motoru) a tím, že je tisk celého prvku možný v jedné poloze stroje. Velikost tiskového prostoru rámové konstrukce je dána výrobními rozměry tiskárny. Rámové tiskárny jsou méně vhodné pro použití ve členitém terénu, využívají se spíše pro stacionární použití pro provádění základů, svislých nosných konstrukcí a příček méně rozsáhlých objektů, vhodné jsou zejména pro výrobu prefabrikátů ve výrobních halách.

Druhým typem jsou 3D tiskárny s víceosými průmyslovými robotickými rameny. Pohyb aplikační hlavice je řešen formou robotického ramene s obvykle šesti stupni volnosti (osami otáčení). Výhodné je využití u staveb, kde je tiskový prostor omezen, neboť tento typ tiskáren umožňuje tisk jen z jedné strany. Oblast využití lze spatřovat v tisku svislých nosných konstrukcí in situ, prefabrikátů, mobiliáře, kompletačních konstrukcí a v dokončovacích pracích. Více stupňů volnosti oproti rámovému řešení umožňuje větší variabilitu ve způsobu tisku a dovoluje jiný způsob rozdělení modelu na vrstvy s možností tisknout i vertikálně či v prostorových křivkách. Nevýhodou je menší tiskový prostor oproti rámovým tiskárnám, neboť ten je dán délkou článků ramene a úhlem pootočení v kloubech.

- 1 CZ 310508 B6

Obě výše uvedená základní konstrukční řešení 3D tiskáren jsou tedy vhodná pro různá využití a obě jsou limitována zejména z hlediska velikosti tiskového prostoru.

Bylo by proto žádoucí přijít s řešením stavebního zařízení pro 3D tisk, které by umožnilo přímo in situ rozšiřovat velikost tiskového prostoru. Současně by bylo výhodné, pokud by toto řešení nabídlo lepší mobilitu, než nabízí modulární rámová řešení popsaná výše.

Podstata vynálezu

Výše uvedené nedostatky do jisté míry odstraňuje zařízení pro 3D tisk ze stavebních hmot zahrnující aplikační hlavici s přívody stavebních hmot z míchacího a čerpacího zařízení, jehož podstata spočívá v tom, že zahrnuje dva podvozky, kdy z každého podvozku je vztyčena vertikální nosná konstrukce, na kterou jsou připojena dvě protilehlá horizontální ramena, která jsou teleskopicky výsuvná pro nastavení šířky zařízení pro 3D tisk ze stavebních hmot, přičemž vnější konce protilehlých horizontálních ramen jsou osazeny vertikálními teleskopickými podpěrami, kdy vertikální teleskopické podpěry náležící k jednomu podvozku jsou zakončeny skládacími ozubenými příčníky, jejichž konec v rozloženém stavu dosedá na vertikální teleskopické podpěry náležící k druhému podvozku, přičemž napříč rozloženými protilehlými příčníky je uspořádána kolejnice, která je po příčnících pohyblivá, a tato kolejnice je osazena pohyblivou aplikační hlavicí, přičemž zařízení pro 3D tisk ze stavebních hmot dále zahrnuje jeřáb nebo robotické rameno pro nadnášení přívodů stavebních hmot na jednom podvozku a na druhém podvozku jeřáb nebo robotické rameno pro vynesení a umístění kolejnice pro pohyblivou aplikační hlavici na protilehlé skládací ozubené příčníky.

Zařízení pro 3D tisk ze stavebních hmot podle vynálezu umožňuje díky své konstrukci jednoduše měnit výšku i šířku tiskového prostoru.

Podvozky umožní dopravu nosných konstrukcí na místo stavby, nejčastěji budou provedeny s koly. Vertikální nosné konstrukce, protilehlá horizontální ramena a vertikální teleskopické podpěry mohou být výhodně navzájem spojeny kloubními mechanismy, aby při transportu každého podvozku bylo možné součásti na podvozek poskládat, a to s výhodou tak, aby při převozu podvozků při pohledu shora nepřesahovaly obrys podvozku. Po převezení podvozků na místo stavby jsou před vlastním 3D tiskem vertikální nosné konstrukce, protilehlá horizontální ramena a vertikální teleskopické podpěry vztyčeny.

Zařízení pro 3D tisk ze stavebních hmot dále zahrnuje dva jeřáby nebo robotická ramena - na jednom podvozku jeřáb nebo robotické rameno pro nadnášení přívodů stavebních hmot, např. rour, hadic, a kabelů, k aplikační hlavici a na druhém podvozku jeřáb nebo robotické rameno pro umístění kolejnice na rozložené protilehlé příčníky, po které se bude pohybovat aplikační hlavice, a který bude zajišťovat v průběhu 3D tisku usazení výplní stavebních otvorů, zejména dveřních veřejí a okenních rámů, případně dalších stavebních prefabrikátů. Pro účely 3D tisku ze stavebních hmot budou s výhodou rámy oken a veřeje dveří opatřeny lehkými překlady, které umožní po usazení okamžité pokračování v nanášení další tisknuté vrstvy stavebních hmot. Rámy oken a veřeje dveří mohou být s výhodou opatřeny výstupky, které zapadnou do rýh vytvořených při 3D tisku na stranách stavebních otvorů. Výplně stavebních otvorů tak budou usazeny tak těsně, že nebudou vznikat tepelné mosty. Základní stavební směs se bude typicky připravovat na zemi a z míchacího a čerpacího zařízení k aplikační hlavici bude pomocí přívodů stavebních hmot přepravována za použití jeřábu nebo robotického ramena na místo nanášky. Přívody stavebních hmot budou na robotickém rameni nebo rameni jeřábu drženy pomocí lan.

Jeřáby nebo robotická ramena budou výhodně upevněny v oblasti styku obou protilehlých horizontálních ramen, tedy nad vertikální nosnou konstrukcí. V jednom provedení mohou vycházet z nosné plošiny, kdy na nosné plošině mohou být uspořádány výplně stavebních otvorů, zásobníky s komponenty přidávanými do stavební směsi apod. V takovém případě budou moci

-2CZ 310508 B6 být jeřáby a stavební komponenty uložené na nosné plošině uspořádány na opačných koncích nosné plošiny, jejíž střed bude nad vertikální nosnou konstrukcí. Alternativně v případě využití robotického ramena může z oblasti styku obou protilehlých horizontálních ramen vycházet hlavní manipulační podávači rameno, které je na svém konci osazeno nosnou plošinou pro přenášení výplní stavebních otvorů, případně dalších stavebních prefabrikátů, a robotickým ramenem pro rychlé usazení těchto výplní a prefabrikátů.

Oba podvozky s navazujícími komponentami zařízení pro 3D tisk ze stavebních hmot podle tohoto vynálezu budou při stavbě stát proti sobě a budou samostatně se pohybující, což umožní jejich rychlou přípravu k tisku na novém místě stavby, případně snadné operativní přeuspořádání. Podvozky budou moci být vybaveny vlastním pohonem, např. vodíkovým, elektrickým nebo dieselovým, případně prostředky pro připojení k tažným či jiným zařízením dopravních prostředků. V případě vlastního pohonu budou podvozky provedeny buď s kabinou pro řidiče a/nebo dálkově řízené. Velikost podvozků musí zajistit základní stabilitu nosných konstrukcí při přepravě i při vlastním 3D tisku, typické rozměry budou cca 2,5 m x 6 m. Nosnost podvozku by měla být vysoká, v praxi např. cca 3 t, neboť budou zatíženy nejen navazujícími komponentami zařízení pro 3D tisk ze stavebních hmot, ale i plošinou se zásobníky na stavební směsi nebo výplně stavebních otvorů.

Nosná konstrukce je připevněna k podvozku kloubním spojením, které umožňuje její vztyčení z transportní horizontální polohy do pracovní vertikální nebo šikmé polohy. Může být teleskopicky výsuvná pro nastavení výšky horizontálních ramen. Teleskopické mechanismy budou opatřeny hydraulickým nebo jiným pohonem. Typicky bude nosná konstrukce sloužit k zajištění většího vertikálního posunu navazujících komponent zařízení pro 3D tisk ze stavebních hmot, např. o celé podlaží, přičemž výškový dosah nosné konstrukce bude přizpůsoben výšce typické zamýšlené budovy. Např. na patrový rodinný dům bude stačit výška nosné konstrukce cca 7 m, na větší bytové domy bude potřeba až 20 m.

Dvě protilehlá horizontální ramena jsou uspořádána na konci každé nosné konstrukce. Horizontální ramena jsou teleskopicky výsuvná a jejich rozpětí určuje šířku celého zařízení pro 3D tisk ze stavebních hmot, a tím i šířku tiskové oblasti tohoto zařízení. I tyto teleskopické mechanismy budou opatřeny hydraulickým nebo jiným pohonem a zajistí šířku zařízení pro 3D tisk ze stavebních hmot typicky v rozsahu cca 10 m až 30 m. Horizontální ramena budou zatížena pouze navazujícími tiskovými částmi zařízení pro 3D tisk ze stavebních hmot. Kvůli stabilitě budou s výhodou horizontální ramena u větších rozměrů při 3D tisku upevněna do fasády, případně bude možné celou konstrukci zpevnit.

Vertikální teleskopické podpěry jsou osazeny na vnějších koncích protilehlých horizontálních ramen. Tyto vertikální teleskopické podpěry budou opatřeny hydraulickým nebo jiným pohonem, budou mít nejčastěji podobu hydraulických válců a budou zajišťovat jemné zvedání navazujících tiskových částí v rámci jednoho podlaží právě o výšku jedné vrstvy tisknutého stavebního materiálu. Vertikální teleskopické podpěry by měly zvládat velmi přesné výškové posuny po krocích od 1 cm do 5 cm, a to v rozmezí výšky 1 patra stavby, tedy cca 2 m až 5 m. Tyto posuvy budou vzájemně korigovány ve všech 4 rozích tak, aby byl dodržen vodovážný stav.

Obě nosné konstrukce mohou být s výhodou opatřeny kloubním mechanismem, který umožní jejich zalomení směrem dolů a tím i využití stavebního zařízení pro 3D tisk ze stavebních hmot pro výstavbu podzemních částí staveb. V takovém případě stačí, aby byla položena základová deska a podzemní stěny už bude možné postavit bez jakýchkoliv forem. 3D tisk podzemních stěn v největší hloubce na základové desce bude prováděn s nosnou konstrukcí zalomenou směrem dolů a vysunutými vertikálními teleskopickými podpěrami, přičemž vertikální teleskopické podpěry se budou postupně zkracovat o výšku jedné vrstvy tisknutého stavebního materiálu. Pro 3D tisk vyšších částí podzemních stěn se vertikální teleskopické podpěry obrátí směrem vzhůru a budou se postupně prodlužovat o výšku jedné vrstvy tisknutého stavebního materiálu. Pro 3D tisk nadzemních stěn se pak směrem vzhůru obrátí i zalomené nosné konstrukce, přičemž pro 3D tisk

- 3 CZ 310508 B6 nejnižších částí nadzemních stěn mohou být vertikální teleskopické podpěry obráceny směrem dolů a pro 3D tisk vyšších částí nadzemních stěn se vertikální teleskopické podpěry obrátí směrem vzhůru. Všechny prvky zařízení pro 3D tisk ze stavebních hmot tedy umožňují plynulou součinnost tak, aby 3D tisk mohl průběžně pokračovat bez nějakého dlouhého zdržení. Během 3D tisku podzemní stěny bude moci být na této stěně aplikována aplikační hlavicí hydroizolace ve vyhloubené jámě a dodatečně pak proveden zásyp volného prostoru štěrkem.

Ozubené příčníky slouží k pohybu kolejnice, která je mezi nimi umístěna. Jejich délka určuje délku celého zařízení pro 3D tisk ze stavebních materiálů a tím i délku tiskového prostoru. Jsou umístěny na vertikálních teleskopických podpěrách nosných konstrukcí. Z důvodu snadnější přepravy jsou příčníky provedeny jako rozkládací, např. z několikametrových sekcí spojených klouby na způsob skládacího metru. Příčníky se mohou rozkládat pomocí hydraulických pístů upevněných na bocích příčníků, kde spojují jednotlivé sousední sekce. Alternativně pro zjednodušení manipulace, aby nemusel každý kloub být opatřen pístovým pohonem a pro snížení námahy, bude postačující, když těmito hydraulickými písty bude opatřen pouze každý druhý spoj mezi sekcemi, tedy např. spoj mezi 1. a 2. sekcí, mezi 3. a 4. sekcí, mezi 5. a 6. sekcí atd., přičemž v takovém případě budou teleskopické podpěry opatřeny navazující poslední sekcí, např. o délce 1 m, na jejíž volný konec budou připevněna lana sloužícím ke spouštění rozkládacích příčníků do pracovní polohy. Lana budou nadnášet jednotlivé klouby rozkládacích příčníků, přičemž se budou automaticky udržovat v napjatém stavu. K jedné vertikální teleskopické podpoře mohou být příčníky otočně připevněny, na druhou mohou dosedat při kompletaci stavebního zařízení pro 3D tisk ze stavebních hmot a být rozebíratelně připevněny a opatřeny zámkem proti rozpojení. Délka rozkládacích příčníků, stejně jako délka přívodů stavebních hmot, je omezena jednak délkou stavby a jednak požadavkem na dostatečnou stabilitu celé konstrukce, která by mohla být snížená při nadměrné délce příčníků. V praxi z toho vyplývá omezení délky příčníků na max 30 m, např. po 5 m délky jednotlivých sekcí. Poslední sekce bude v případě potřeby lehce odnímatelná a s variabilní délkou, čímž se přizpůsobí velikosti stavěného objektu, případně bude moci přesahovat vertikální teleskopickou podporu, na kterou dosedá. Rozložené příčníky mají formu tzv. hřebene - jsou ozubené a umožňují pohyb pastorků (ozubených kol) připevněných s pohybovým mechanizmem na kolejnici.

Kolejnice osazená pohyblivou aplikační hlavicí je uspořádána napříč mezi protilehlými příčníky Tato kolejnice je pohyblivá, pohybuje se na ozubených kolech (pastorky poháněné lineárními motory) a zajišťuje tak první horizontální pohyb aplikační hlavice mezi jednotlivými nosnými konstrukcemi. Kolejnice bude v praxi pro každý stavební projekt zpravidla dodávána v délkách odpovídajících rozměrům stavby. Pohyb aplikační hlavice v druhém horizontálním směru kolmém na první horizontální směr je zajištěn pohybem aplikační hlavice po kolejnici, výhodně s využitím rychlého lineárního pohonu. Aplikační hlavice bude napojena k přívodům stavebních hmot před vlastním 3D tiskem. Vyústění hubice aplikační hlavice s pokládanou tištěnou hmotou bude v takové výšce, aby umožnilo v patřičné výšce 3D tisk další tištěné vrstvy. Hubice pro nanášení betonové směsi, případně i izolantu, budou mít individuální nastavení výšky a šířky nad předešlou vrstvou.

Z důvodu zajištění lepší stability zařízení pro 3D tisk ze stavebních hmot, a tím i jeho přesnosti, může být toto zařízení při tisku přichyceno ke stěně rekonstruované/nově budované stavby. K fixaci bude docházet ve vyšších podlažích, od 2. nadzemního podlaží výše. K tomuto účelu mohou být, např. v blízkosti jejich vnějších konců, protilehlá horizontální ramena vybavena úchyty, jejichž fixace ke stěně, případně odpojení od stěny mohou být řízena dálkově a probíhat dle potřeby.

Zařízení pro 3D tisk ze stavebních hmot dle tohoto vynálezu nabízí oproti stávajícím zařízením známým jako rámové tiskárny několik výhod:

a) Podstatně jednodušší a rychlejší manipulace s dovozem na místo stavby.

-4CZ 310508 B6

b) Krátký čas na přípravu zařízení pro 3D tisk ze stavebních hmot po dojezdu na místo stavby.

c) Zařízení pro 3D tisk ze stavebních hmot není třeba speciálně připravovat na konkrétní stavbu, stačí dodat přiměřenou délku příčníků a kolejnice, po které se bude pohybovat aplikační hlavice, přičemž délka příčníků a kolejnice nemusí být přesně vyměřena, pokud stavba není omezena prostorem pro stavbu - např. vestavba v proluce řadové zástavby.

d) Zařízení pro 3D tisk ze stavebních hmot umožní dosahovat vyšších výšek, např. 5 nebo 6 pater, aniž by se ohrozila stabilita, neboť nosná konstrukce může být upevněna na obou stranách k fasádě domu.

Oproti tiskárnám s víceosými průmyslovými robotickými rameny bude zařízení pro 3D tisk ze stavebních hmot vykazovat následující výhody:

a) Vyšší komplexnosti i dosahu/rozsahu práce aplikační hlavice zařízení pro 3D tisk ze stavebních hmot v horizontální rovině a velké variability získané směsi v daném čase bude dosaženo pomocí jeřábu, který bude nadnášet přívody stavební směsi s komponenty. Jeřáb se bude aktivně přizpůsobovat výškově podle vzdálenosti k aplikační hlavici a pasivně se bude pohybovat do stran tak, aby přívody k aplikační hlavici nebyly zbytečně pokroucené.

b) Nosná část zařízení pro 3D tisk ze stavebních hmot je levnější a výrobně jednodušší, přičemž výsledný produkt umožní velkou variabilitu jak kvalitativně, tak i kvantitativně podle typu stavby.

c) Zařízení pro 3D tisk ze stavebních hmot má výhodu i v jednodušší manipulaci s aplikační hlavicí, protože nepotřebuje pracně měnit diagonálně délku ramene a zároveň posunovat aplikační hlavici nad již zhotovenou stěnou. Technicky by to sice bylo možné, ale bylo by to náročné jak na technologii, tak i software.

Objasnění výkresů

Podstata vynálezu je dále objasněna na příkladech jeho uskutečnění, které jsou popsány s využitím připojených výkresů, ve kterých je na:

obr. 1 schematicky znázorněn podvozek zařízení pro 3D tisk ze stavebních hmot dle tohoto vynálezu s nosnou konstrukcí včetně navazujících tiskových částí, jeřábu a přívodů stavebních hmot, s výjimkou kolejnice s pohyblivou aplikační hlavicí;

obr. 2 schematicky znázorněna teleskopická podpěra, na které je ukládán příčník za pomoci lanového systému, a to při výstavbě podzemních částí staveb, kdy je nosná konstrukce prostřednictvím svého kloubního mechanismu zalomena směrem dolů - při uvolňování lana a současném rozpínání teleskopických pístů (znázorněno pouze píst mezi sekcemi 1 a 2 příčníku) dojde k narovnání původně složeného příčníku a ten bude připraven zároveň s druhým, rovnoběžně protilehlým hřebenem k položení kolejnice a aplikační hlavice;

obr. 3 schematicky znázorněno zařízení pro 3D tisk ze stavebních hmot včetně kolejnice s pohyblivou aplikační hlavicí při tisku jedné vnitřní stěny stavby;

obr. 4 schematicky znázorněn pohled shora na zařízení pro 3D tisk ze stavebních hmot; a obr. 5 schematicky znázorněn půdorys nadzemní atypické stavby malých rozměrů pro 3D tisk ze stavebních hmot.

- 5 CZ 310508 B6

Příklady uskutečnění vynálezu

Vynález bude dále objasněn na příkladech uskutečnění s odkazem na příslušné výkresy.

3D tisk nadzemní dvoupodlažní stavby o půdorysu 8 m x 20 m bude proveden za využití zařízení pro 3D tisk ze stavebních hmot dle vynálezu následujících parametrů. Zařízení pro 3D tisk sestává ze dvou kolových podvozků 1, které jsou vybaveny prostředky pro pňpojení k tažným zařízením dopravních prostředků. Podvozky 1 mají v tomto případě rozměry 2,5 x 6 m a nosnost cca 3 až 10 tun. Pro větší budovy mohou být parametry vyšší.

Na každém podvozku 1, jak je znázorněno na obr. 1, je vztyčena svislá ocelová teleskopická nosná konstrukce 2 a na ní jsou uspořádána dvě protilehlá teleskopicky výsuvná horizontální ramena 3, která s nosnou konstrukcí 2 tvoří tvar písmene T. Teleskopické mechanizmy horizontálních ramen 3 jsou opatřeny hydraulickým pohonem a zajistí šířku zařízení pro 3D tisk ze stavebních hmot v rozsahu až 10 m, kdy jednotlivá horizontální ramena 3 nabývají délky až 5 m. Horizontální ramena 3 jsou opatřena dálkově ovládaným vrtacím zařízením, které umožní jejich upevnění do fasády pro větší stabilitu zařízení pro 3D tisk ze stavebních hmot při tisku.

Vnější konce protilehlých horizontálních ramen 3 jsou osazeny ocelovými vertikálními teleskopickými podpěrami 4, které mají na prvním podvozku 1 celkovou maximální výšku 8 m, přičemž poslední sekce teleskopických podpěr 4 o délce 1 m je opatřena lanem ke spouštění rozkládacích příčníků 5 do pracovní polohy, a na druhém podvozku 1 celkovou maximální výšku 7 m.

Vertikální teleskopické podpěry 4 na prvním podvozku 1 jsou před poslední metrovou sekcí opatřeny skládacími ozubenými příčníky 5, jejichž konec v rozloženém stavu dosedá na vertikální teleskopické podpěry na druhém podvozku L Příčníky 5 jsou provedeny ze čtyř pětimetrových sekcí spojených klouby na způsob skládacího metru a rozkládají se pomocí hydraulických pístů upevněných na bocích příčníků 5.

Napříč rozloženými protilehlými příčníky 5 je uspořádána kolejnice 9, která je po příčnících 5 pohyblivá, a tato kolejnice 9 je osazena pohyblivou aplikační hlavicí 10. Aplikační hlavice 10 ie napojena na přívody 7 stavebních hmot z míchacího a čerpacího zařízení, která jsou umístěna jak na zemi (základní směs), tak i na nosné plošině uspořádané v oblasti styku obou protilehlých horizontálních ramen 3 na prvním podvozku 1. Přívody 7 stavebních hmot zajišťuje a nadnáší jeřáb 6 také umístěný na nosné plošině na prvním podvozku L Na druhém podvozku 1 je umístěn druhý jeřáb 6, který je určen pro usazení kolejnice 9, po které se bude pohybovat aplikační hlavice 10. na příčníky 5.

Vlastní 3D tisk je pak proveden ve vrstvách, kdy každá vrstva je tištěna pomocí aplikační hlavice JO, která se pohybuje po kolejnici 9, kdy kolejnice 9 se pohybuje na ozubených kolech příčníků 5. Před tiskem následující vrstvy je sestava aplikační hlavice 10. kolejnice 9 a příčníků 5 zvednuta o výšku tištěné vrstvy díky prodloužení teleskopických podpěr 4.

Samotnému 3D tisku musí předcházet položení základní desky, která může být také provedena metodou 3D tisku, ale pak je třeba nechat desku vytvrdnout.

Příprava zařízení pro 3D tisk ze stavebních hmot podle vynálezu před tiskem dvoupodlažní stavby je provedena následujícím způsobem:

Začátek stavby s pomocí zařízení pro 3D tisk ze stavebních hmot podle vynálezu spočívá v postavení dvou podvozků 1 proti sobě ve vzdálenosti odpovídající délce stavby. Nosná konstrukce 2 a protilehlá teleskopicky výsuvná horizontální ramena 3_ve tvaru písmene T, stejně jako vertikální teleskopické podpěry 4 na obou podvozcích 1 se nastaví podle potřeby. Následně

-6CZ 310508 B6 dojde k rozložení příčníků 5 z teleskopických podpěr 4 z prvního podvozku 1 a na ně bude následně pomocí jeřábu 6 z druhého podvozku 1 položena kolejnice 9 a na ni pak usazena samotná aplikační hlavice 10 s přívody 7 stavebních hmot z prvního podvozku L Před začátkem 3D tisku dojde ke kalibraci všech mechanismů včetně srovnání výšky ve všech rozích. Výsledné uspořádání zařízení pro 3D tisk ze stavebních hmot dle vynálezu je znázorněno na obr. 3 a pohled na něj shora na obr. 4.

Na jiném příkladu uskutečnění může být demonstrován 3D tisk nadzemní atypické stavby malých rozměrů, např. altán s půdorysem ve tvaru šestiúhelníku o délce strany 5 m znázorněným na obr. 5, který bude proveden za využití zařízení pro 3D tisk ze stavebních hmot, kdy je použit úplně stejný postup jako u výše zmíněné budovy jen s tím rozdílem, že jsou použity menší rozměry příčníků 5 a kolejnice 9 nesoucí aplikační hlavici 10.

Ve třetím příkladném uskutečnění může být zařízení pro 3D tisk ze stavebních hmot využito pro tisk podzemních částí staveb. V takovém případě je svislá teleskopická nosná konstrukce 2 opatřena ve své spodní části kloubním mechanismem pro její sklopení pod úroveň podvozku 1. Uspořádání teleskopických podpěr 4 a rozkládacích příčníků 5 je v tomto případě znázorněno na obr. 2. Poslední sekce teleskopických podpěr 4 o délce 1 m je otočena vzhůru, znázorněno je také první lano nadnášející příčník 5 natažené z volného konce teleskopické podpěry 4 k prvnímu kloubu příčníku 5 a první hydraulický píst 8 mezi 1. a 2. sekcí příčníku 5.

Průmyslová využitelnost

Výše popsané zařízení pro 3D tisk ze stavebních hmot je v praxi možné využít zejména při stavbě nej různějších typů budov, jako jsou obytné a administrativní budovy, školy a výrobní a sportovní haly. Dále pak mohou být pomocí zařízení pro 3D tisk ze stavebních hmot zhotovena i různá umělecká díla. Velkou výhodu by tato technologie měla přinést i ve stavbě lodí, kde bude hlavně ceněna nízká potřeba údržby, neboť stavební hmoty pro 3D tisk nerezaví, a vnitřní izolace, která zamezí tvorbě kondenzace na vnitřních stěnách.

Claims (8)

1. Zařízení pro 3D tisk ze stavebních hmot, zahrnující aplikační hlavici s přívody stavebních hmot z míchacího a čerpacího zařízení, vyznačující se tím, že dále zahrnuje dva podvozky (1), kdy z každého podvozku (1) je vztyčena vertikální nosná konstrukce (2), na kterou jsou připojena dvě protilehlá horizontální ramena (3), která jsou teleskopicky výsuvná pro nastavení šířky automatického zařízení pro 3D tisk ze stavebních hmot, přičemž vnější konce protilehlých horizontálních ramen (3) jsou osazeny vertikálními teleskopickými podpěrami (4), kdy vertikální teleskopické podpěry (4) náležící k jednomu podvozku (1) jsou zakončeny skládacími ozubenými příčníky (5), jejichž konec v rozloženém stavu dosedá na vertikální teleskopické podpěry (4) náležící k druhému podvozku (1), přičemž napříč rozloženými protilehlými příčníky (5) je uspořádána kolejnice (9), která je po příčnících (5) pohyblivá, a tato kolejnice (9) je osazena pohyblivou aplikační hlavicí (7), přičemž zařízení pro 3D tisk ze stavebních hmot dále zahrnuje jeřáb (6) pro nadnášení přívodů stavebních hmot na jednom podvozku (1) a na druhém podvozku (1) jeřáb (6) pro vynesení a umístění kolejnice (9) pro pohyblivou aplikační hlavici na protilehlé skládací ozubené příčníky (5).

2. Zařízení pro 3D tisk ze stavebních hmot podle nároku 1, vyznačující se tím, že jeho podvozky (1) jsou vybaveny vlastním pohonem a/nebo prostředky pro připojení k tažným zařízením dopravních prostředků.

3. Zařízení pro 3D tisk ze stavebních hmot podle kteréhokoliv z nároků 1 až 2, vyznačující se tím, že nosná konstrukce (2) je teleskopicky výsuvná.

4. Zařízení pro 3D tisk ze stavebních hmot podle kteréhokoliv z nároků 1 až 3, vyznačující se tím, že nosná konstrukce (2) je opatřena kloubním mechanismem pro její zalomení směrem dolů.

5. Zařízení pro 3D tisk ze stavebních hmot podle kteréhokoliv z nároků 1 až 4, vyznačující se tím, že teleskopické mechanismy horizontálních ramen (3) a/nebo vertikálních teleskopických podpěr (4) jsou opatřeny hydraulickým pohonem.

6. Zařízení pro 3D tisk ze stavebních hmot podle kteréhokoliv z nároků 1 až 5, vyznačující se tím, že na bocích příčníků (5) jsou upevněny hydraulické písty pro skládání a rozkládání příčníků (5).

7. Zařízení pro 3D tisk ze stavebních hmot podle kteréhokoliv z nároků 1 až 6 ,vyznačující se tím, že protilehlá horizontální ramena (3) jsou vybavena úchyty pro fixaci ke stěně pro větší stabilitu pň tisku.

8. Zařízení pro 3D tisk ze stavebních hmot podle kteréhokoliv z nároků 1 až 7, vyznačující se tím, že vertikální nosné konstrukce (2), protilehlá horizontální ramena (3) a vertikální teleskopické podpěry (4) jsou navzájem spojeny kloubními mechanismy.