Устройство и способ для послойного изготовления трехмерных конструкций - RU2017123614A

1. Устройство для послойного нанесения пастообразного материала при изготовлении трехмерной конструкции больших размеров, содержащее:

по меньшей мере три первых опоры (Р1, Р2, Р3), которые находятся на расстоянии от земли и не на одной линии и на которых установлены три первых устройства (М1, М2, М3) для натяжения кабеля;

по меньшей мере одну вторую опору (5b), находящуюся на расстоянии от земли (10) и поддерживающую второе устройство (4) для обеспечения натяжения;

трубку (2b) для подвода материала, подвешенную над землей (10) и выполненную с возможностью перемещения по меньшей мере над областью между тремя первыми опорами;

головку (2а) для нанесения материала, закрепленную на нижнем конце трубки (2b) для подвода материала и подвешенную ко второму устройству (4) для обеспечения натяжения посредством кабеля (4а) для подвески, и

три позиционирующих кабеля (7-1, 7-2, 7-3) с длинами (L1, L2, L3) соответственно, каждый из которых присоединен одним концом к головке для нанесения материала через направляющую деталь (6) и связан другим своим концом с одним из трех первых устройств (М1, М2, М3) для обеспечения натяжения, причем позиционирующие кабели выполнены с возможностью поддерживаться натянутыми при различных регулируемых длинах посредством изменения настройки трех первых устройств (М1, М2, М3) и второго устройства (4) для обеспечения натяжения и с возможностью задавать, посредством регулировки их длин, перевернутую пирамиду с треугольным основанием, расположенным сверху, и с расположенной снизу вершиной, задающей в трехмерном пространстве точку нанесения, которая находится, по существу, на головке для нанесения материала, закрепленной на нижнем конце трубки (2b) для подвода материала, и которая имеет возможность перемещения по трем координатам X, Y, Z трехмерного пространства между тремя первыми устройствами для обеспечения натяжения при изменении настройки по меньшей мере одного из трех первых устройств (М1, М2, М3) для обеспечения натяжения.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что по меньшей мере одна из трех первых опор является, по существу, вертикальным пилоном, закрепленным на земле и несущим первую лебедку (М).

3. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что каждое из первых устройств (М) для обеспечения натяжения является подвижным вдоль соответствующего пилона так, что пирамида, задаваемая кабелями (7), имеет такой угол при вершине, что указанные кабели остаются, по существу, в горизонтальной плоскости.

4. Устройство по любому из пп. 1-3, отличающееся тем, что вторая опора (5b) является стрелой закрепленного на земле (10) башенного крана (5), поддерживает первую каретку (3) и установлена с возможностью поворота относительно башни указанного крана.

5. Устройство по любому из пп. 1-3, отличающееся тем, что вторая опора (5b) является, по существу, горизонтальным мостом (20b) козлового крана (20), который выполнен подвижным вдоль горизонтальной оси YY, предпочтительно перпендикулярной его оси XX.

6. Устройство по любому из пп. 1-5, отличающееся тем, что обеспечивает, для осуществления перемещения точки нанесения, цифровое управление, посредством управляющей станции (8), тремя первыми устройствами для обеспечения натяжения, вторым устройством для обеспечения натяжения и первой кареткой.

7. Устройство по любому из пп. 1-6, отличающееся тем, что выполнено с возможностью поддерживать кабель (4а) для подвески в вертикальном положении посредством управления движениями первой каретки (3) вдоль стрелы и/или поступательным и/или поворотными движениями стрелы в горизонтальной плоскости.

8. Устройство по любому из пп. 1-6, отличающееся тем, что выполнено с возможностью поддерживать кабель (4а) для подвески в вертикальном положении посредством управления положением первой каретки (3) в горизонтальной плоскости XY на основе информации от двух инклинометров (11), прикрепленных к указанному кабелю (4а) или к указанной трубке (2b) и расположенных в вертикальных референтных плоскостях.

9. Устройство по любому из пп. 1-8, отличающееся тем, что трубка (2b) для подвода материала прикреплена к кабелю (4а) для подвески посредством S-образного захвата, а головка для нанесения материала содержит сопло, поддерживаемое направляющей деталью (6), соединенной с позиционирующими кабелями (7).

10. Устройство по любому из пп. 1-9, отличающееся тем, что второе устройство (4) для обеспечения натяжения выполнено с возможностью регулировки натяжения, причем оно поддерживает 40-95% общего веса той части трубки (2b) для подвода материала, которая подвешена, по существу, вертикально и заполнена пастообразным материалом, а также вес направляющей детали (6), вес головки (2а) для нанесения материала и, предпочтительно, веса S-образного захвата (4b), кабеля (4а) для подвески и той части трубки (2b), которая имеет конфигурацию с провисанием.

11. Устройство по любому из пп. 1-10, отличающееся тем, что содержит по меньшей мере четыре первых опоры в виде пилонов (Р), на каждом из которых установлено одно из первых устройств (М) для натяжения кабеля, соединенных с головкой (2а) для нанесения материала посредством кабелей (7), при этом любые три из указанных кабелей могут быть активированы для функционирования в качестве натянутых позиционирующих кабелей, тогда как другие кабели будут являться дополнительными, предпочтительно ненатянутыми, кабелями.

12. Устройство по любому из пп. 1-11, отличающееся тем, что трубка (2b1) для подвода материала расположена вокруг направляющей детали (6, 6а), снабженной осевым отверстием (6а1) малого диаметра, к которому сходятся позиционирующие кабели (7).

13. Способ изготовления трехмерной конструкции из пастообразных материалов, наносимых посредством устройства по любому из пп. 1-12, отличающийся тем, что указанную конструкцию изготавливают путем нанесения пастообразного материала в виде последовательных тонких слоев при перемещении головки для нанесения материала, при этом осуществляют натяжение трех позиционирующих кабелей с длинами (L1, L2, L3), регулируемыми посредством изменения настройки трех первых устройств (М1, М2, М3) для обеспечения натяжения таким образом, чтобы задать перевернутую пирамиду с треугольным основанием и с вершиной, задающей референтную точку в трехмерном пространстве, расположенную, по существу, на головке для нанесения материала, находящейся на нижнем конце трубки для подвода материала, при этом указанную точку нанесения перемещают по трем координатам трехмерного пространства XYZ, заданного тремя первыми опорами (Р1, Р2, Р3), посредством изменения настройки по меньшей мере одного из трех первых устройств (М1, М2, М3) для обеспечения натяжения и посредством перемещения первой каретки (3), поддерживающей головку (2а) для нанесения материала и удерживающей трубку (2b) для подвода материала, по существу, в вертикальном положении.

14. Способ по п. 13, отличающийся тем, что при проведении строительных работ размер изготавливаемых конструкций в горизонтальной плоскости составляет по меньшей мере 5 м.

15. Способ по п. 13 или 14, отличающийся тем, что пастообразный материал является смесью инертных материалов, выбранных из глины, песка, соломы, и армирующих волокон из пластика или из стали, и содержит гидравлическое вяжущее, чтобы сформировать прочный строительный раствор.