三维打印建筑部件和结构制造技术

住宅或商业建筑物、结构或建筑部件可包括外部构件、内部构件以及空间上设置在其间的多个横向构件。外部构件、内部构件、横向构件中的每一者可由通过逐层三维打印过程制成的聚合材料的多层堆叠体形成，并且全部可整体地集成。外部构件的外表面区域可具有整体形成的表面饰面。可以添加上覆精整层或连接层。外部构件和内部构件可被配置为平行布置，以形成矩形或曲线形建筑块。填充材料可设置在外部构件与内部构件之间的开口中，并且内部构件处的内表面区域可包括空腔，所述空腔被配置用于电盒、管道或感测装置。管道或感测装置。管道或感测装置。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】三维打印建筑部件和结构
[0001]对相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求于2020年3月5日提交的美国专利申请号16/810,657的优先权，其通过引用整体并入本文。
[0003]本申请涉及于2019年2月14日提交的名称为“3D打印材料、结构及其制造方法(3D Printed Material,Structure and Method for Making the Same)”的美国专利技术专利申请号16/276,521，其通过引用整体并入本文。


[0004]本专利技术总体上涉及建筑物，并且更具体地涉及由三维打印过程形成的建筑部件和结构。

技术介绍

[0005]传统的住宅和商业建筑物规划及建造过程可能是复杂和低效的。此类过程可涉及设计建筑物，创建楼层平面图，获得许可，雇用建筑师、承包商、木工、电工、管道工及其他专业人员，以及在建造期间的不同时间进行建筑结构的检查。通常需要多种不同的过程和材料来形成地基、框架、管道、电气系统、干墙等。通常花费许多个月来完成新建筑物的建造，并且随着建造的进行需要多个承包商、专家、工人和各种检查。
[0006]尽管在过去，传统的住宅和商业建筑物的建造方式运行良好，但改进总是有所助益的。特别地，希望简化并减少建造此类建筑物所需的不同材料的量、专家和总时间。

技术实现思路

[0007]本专利技术的优点是简化并减少了建造住宅和商业建筑物所需的材料的量和类型。所公开的特征、设备、系统和方法提供了改进的建筑物建造解决方案，其涉及花费更少的材料、从而更少的建筑物专家和更少的时间来建造这些建筑物。可以至少部分地通过提供由三维(“3D”)打印过程形成的建筑物、结构和建筑部件来实现这些优点。
[0008]在本专利技术的各种实施例中，建筑物、建筑部件或结构可包括聚合物材料的多层堆叠体、由多层堆叠体形成的外部构件、由多层堆叠体形成的内部构件、以及由多层堆叠体形成的多个横向构件。聚合材料可具有甲基丙烯酸单体、无机水合物和光诱导的聚合剂。多层堆叠体可以由逐层的三维打印方法形成，并且可以具有堆叠体厚度。三维打印过程可涉及通过施加紫外光以立即固化挤出材料而实现层与层的化学粘合。应当理解，除非另外指明，否则提及聚合物材料的多层堆叠体是指在3D打印过程中使用的固化或以其它方式硬化的复合材料。外部构件可以具有外表面区域，并且内部构件可以具有内表面区域。多个横向构件中的每一个可空间上设置在外部构件与内部构件之间。
[0009]在各种具体实施例中，建筑物、建筑部件或结构可以形成住宅或商业建筑物的全部或部分。建筑部件可以是独立的或者是被组装在一起以形成住宅或商业建筑的全部或部分的多个特别设计的部件的一部分。外部构件、内部构件和多个横向构件可以全部整体地
集成以形成建筑部件。在一些布置中，堆叠体厚度可为约6至100mm，并且多层堆叠体中的每一层聚合物材料可具有约6至25mm范围内的层厚度。可以通过将未固化的聚合材料以液化状态挤出并将材料固化成层以形成堆叠体厚度，来配置每个单独的层。外表面区域的特征可在于具有约0至4mm表面粗糙度的纹理，并且多层堆叠体的每层可具有约2至10mm的高度。外表面区域处的聚合物材料可包括整体形成的饰面，该饰面具有粗粒纹理并且具有由逐层挤出产生的线图案。饰面可以是具有平坦表面和非剥离纹理的大理石状。
[0010]在各种其它具体实施例中，建筑物、建筑部件或结构可以包括：灰泥、油漆、底漆、自流平地板、屋顶、清漆或UV防护涂层的上覆精整层；环氧树脂、粘合剂或密封剂涂层的上覆连接层；或二者。外部构件和内部构件可以被配置成平行布置以形成建筑块，该建筑块可以被成形为矩形、箱形、或弯曲结构。在一些布置中，多个开口可设置在外部构件与内部构件之间。填充材料可以空间上设置在多个开口内，该填充材料可以是绝缘材料、聚氨酯泡沫或椰子纤维泡沫。在一些布置中，内表面区域可以包括空腔，该空腔可以被配置用于电力箱、管道或感测装置。
[0011]在其它具体实施例中，建筑物、建筑部件或结构可以是耐火的，并且其特征在于防火等级为A级，以及火焰穿透为1小时或2小时，火焰蔓延指数为0
‑
200，烟雾形成指数为0
‑
450。建筑物、建筑部件或结构建筑物可以经受约
‑
60℃至+80℃的最少15年的热循环、自然湿气和盐的影响，以及约5kg至100kg的销钉上的载荷。聚合物材料的多层堆叠体可以包括着色剂，可以是疏水性的，或二者。此外，聚合物材料的多层堆叠体的特征可在于沿着层的极限压缩强度为37
±
3MPa且横跨层的极限压缩强度为50
±
4MPa，沿着层的极限压缩弹性模量为1900
±
130MPa且横跨层的极限压缩弹性模量为1400
±
460MPa，沿着层的极限拉伸强度为3.9
±
0.6MPa且横跨层的极限拉伸强度为2.7
±
0.2MPa，沿着层的极限拉伸弹性模量为2100
±
750MPa且横跨层的极限拉伸弹性模量为1100
±
170MPa，热导率为约0.1
‑
0.8W/(m K)。蒸气渗透性为约1.7perm
·
inch，热惯性为约650
‑
750(J*m
‑
2*K
‑
1*sec
‑
1/2)，孔隙率小于约3％。
[0012]在本专利技术的各种其它实施例中，建筑物可包括多个前述建筑部件，所述多个前述建筑部件被布置为形成建筑物的墙壁、地板和屋顶的至少一部分。在各种具体实施例中，这些多个建筑部件中的至少一个可以形成建筑物的完整结构部分，该完整结构部分可以包括墙壁、地板和屋顶。任何组合中的任何或所有前述细节和限制也可应用于建筑物。
[0013]本专利技术的其它设备、方法、特征和优点对于本领域技术人员而言在检查以下附图和详细描述后将是显而易见的或将变得显而易见。所有此类附加的设备、方法、特征和优点都包括在本说明书中，处于本专利技术的范围内，并受所附权利要求的保护。
附图说明
[0014]所包括的附图用于说明性目的，并且仅用于提供用于创建三维建筑物、结构和建筑部件的所公开的设备、系统和方法的可能结构和布置的示例。这些附图决不限制本领域技术人员在不脱离本专利技术的精神和范围的情况下可以对本专利技术做出的形式和细节上的任何改变。
[0015]图1示出了根据本专利技术的一个实施例的示例性的基于挤出的3D打印过程的示意图。
[0016]图2A示出了根据本专利技术的一个实施例的示例性3D打印建筑部件的前透视局部剖视图。
[0017]图2B示出了根据本专利技术的一个实施例的示例性可替代3D打印建筑部件的顶部透视图。
[0018]图2C示出了根据本专利技术的一个实施例的另一示例性可替代3D打印建筑部件的前透视图。
[0019]图2D示出了根据本专利技术的一个实施例的又一示例性可替代3D打印建筑部件的前透视本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种建筑部件，包括：聚合物材料的多层堆叠体，其具有堆叠体厚度，所述聚合物材料具有甲基丙烯酸单体、无机水合物和光诱导的聚合剂，其中由逐层三维打印过程形成所述多层堆叠体，所述三维打印过程涉及通过施加紫外光以立即固化挤出材料而实现层与层的化学粘合；外部构件，其由所述聚合物材料的多层堆叠体形成，所述外部构件具有外表面区域；内部构件，其由所述聚合物材料的多层堆叠体形成，所述内部构件具有内表面区域；和多个横向构件，其由所述聚合材料的多层堆叠体形成，其中所述多个横向构件中的每一个空间上设置在所述外部构件与所述内部构件之间。2.根据权利要求1所述的建筑部件，其中：所述建筑部件为独立的或者是被组装在一起以形成住宅或商业建筑的全部或部分的多个特别设计的部件的一部分。3.根据权利要求1所述的建筑部件，其中：所述外部构件、所述内部构件和所述多个横向构件被全部整体地集成以形成所述建筑部件。4.根据权利要求1所述的建筑部件，其中：所述堆叠体厚度为约6
‑
150mm，并包括6
‑
25mm的单独的层；和所述单独的层中的每一个通过将未固化的聚合材料以液化状态挤出并将所述材料固化成所述层而形成所述堆叠体厚度。5.根据权利要求1所述的建筑部件，其中：所述多层堆叠体中的每一层聚合物材料的层厚度为约6
‑
25mm。6.根据权利要求1所述的建筑部件，其中：所述外表面区域的特征在于具有约0至4mm表面粗糙度的纹理。7.根据权利要求1所述的建筑部件，其中：所述外表面区域的高度为每层聚合物材料的多层堆叠体约2
‑
10mm。8.根据权利要求1所述的建筑部件，其中：所述外表面区域处的所述聚合物材料包括整体形成的饰面，所述饰面具有粗粒纹理并且具有由逐层挤出产生的线图案。9.根据权利要求8所述的建筑部件，其中：所述饰面是具有平坦表面和非剥离纹理的大理石状。10.根据权利要求1所述的建筑部件，还包括：灰泥、油漆、底漆、自流平地板、屋顶、清漆或UV防护涂层的上覆精整层。11.根据权利要求1的建筑部件，还包括：环氧树脂、粘合剂或密封剂涂层的上覆连接层。12.根据权利要求1所述的建筑部件，其中：所述外部构件和所述内部构件被配置成平行布置以形成建筑块。13.根据权利要求12所述的建筑部件，其中：所述建筑块被成形为矩形、箱形或弯曲结构。14.根据权利要求1的建筑部件，还包括：多个开口，其设置在所述外部构件与所述内部构件之间。15.根据权利要求14的建筑部件，还包括：填充材料，其空间上设置在所述多个开口内。16.根据权利要求15所述的建筑部件，其中：所述填充材料是绝缘材料、聚氨酯泡沫或
椰子纤维泡沫。17.根据权利要求1所述的建筑部件，其中：所述内表面区域包括空腔。18.根据权利要求17所述的建筑部件，其中：所述空腔被配置用于电力箱、管道或传感装置。19.根据权利要求1所述的建筑部件，其中：所述建筑部件是耐火的，其特征在于防火等级为A级，以及火焰穿透为1小时，火焰蔓延指数为0
‑
200，烟雾形成指数为0
‑
450。20.根据权利要求1的建筑部件，其中：所述建筑部件能够经受：约
‑
60℃至+80℃的最少15年的热循环：自然湿气和盐的影响；和约5
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100kg的销钉上的载荷。21.根据权利要求1所述的建筑部件，其中：所述聚合物材料的多层堆叠体包括着色剂。22.根据权利要求1所述的建筑部件，其中：所述聚合物材料的多层堆叠体是疏水的。23.根据权利要求1的建筑部件，其中所述聚合物材料的多层堆叠体的特征在于：沿着层的极限压缩强度为37
±
3MPa且横跨层的极限压缩强度为50
±
4MPa；沿着层的压缩弹性模量为1900+130MPa且横跨层的压缩弹性模量为1400+460MPa；沿着层的极限拉伸强度为3.9
±
0.6MPa且横跨层的极限拉伸强度为2.7
±
0.2MPa；沿着层的拉伸弹性模量为2100
±
750MPa且横跨层的拉伸弹性模量为1100
±
170MPa；热导率为约0.1
‑
0.8W/(m K)；蒸气渗透性为约1.7perm
·
inch；热惯性为约650
‑
750(J*m
‑
2*K
‑
1*sec
‑
1/2)；和孔隙率小于约3％。24.一种建筑物，包括：一个或多个建筑部件，所述一个或多个建筑部件被布置为形成所述建筑物的墙壁、地板和屋顶的至少一部分，其中所述一个或多个建筑部件中的每一个包括：具有堆叠体厚度的聚合物材料的多层堆叠体，所述聚合物材料具有甲基丙烯酸单体、无机水合物和光诱导的聚合剂，其中由逐层三维打印过程形成所述多层堆叠体，所述三维打印过程涉及通过施加紫外光以立即固化挤出材料而实现层与层的化学粘合；外部构件，其由所述聚合物材料的多层堆叠体形成...

【专利技术属性】
技术研发人员：A度芭芙，A依凡诺法，
申请(专利权)人：麦提建筑公司，
类型：发明
国别省市：