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原文传递一种3D打印砂浆挤出性能定量检测装置及方法

专利名称：	一种3D打印砂浆挤出性能定量检测装置及方法
摘要：	本发明公开了一种3D打印砂浆挤出性能定量检测装置及方法，属于建筑3D打印材料领域。该装置包括：伺服电机、电缸、压力传感器、活塞、底座、料筒、喷嘴以及标尺；能够通过控制挤出速度、挤出口径，实时测量砂浆产生的反馈压力定量地表征材料的挤出性能，同时通过检测砂浆连续挤出长度定量地表征材料的挤出连续性。本发明的检测方法及装置可准确地反映材料受挤压时的变形性、流动性和反馈压力，为3D打印材料挤出性能的定量表征提供科学有效的方法，为材料的设计与优化提供参数和依据。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	湖北;42
申请人：	华中科技大学
发明人：	蔡礼雄;刘文黎;徐捷;易幸存;谢定坤
专利状态：	有效
申请日期：	2019-05-31T00:00:00+0800
发布日期：	2019-09-17T00:00:00+0800
申请号：	CN201910471040.7
公开号：	CN110243724A
代理机构：	华中科技大学专利中心
代理人：	尚威;李智
分类号：	G01N11/00(2006.01);G;G01;G01N;G01N11
申请人地址：	430074 湖北省武汉市洪山区珞喻路1037号
主权项：	1.一种3D打印砂浆挤出性能定量检测装置，其特征在于，包括：伺服电机(1)、电缸(2)、压力传感器(3)、活塞(5)、底座(7)、料筒(12)、喷嘴(14)以及标尺；电缸(2)安装于底座(7)上部，料筒(12)安装于底座(7)下部且位于电缸(2)正下方，电缸(2)的活塞杆端部穿过底座(7)；活塞(5)安装于电缸(2)的活塞杆端部且位于底座(7)下方；伺服电机(1)的输出轴连接电缸(2)的输入端，以驱动电缸(2)的活塞杆伸缩运动，从而带动活塞(5)在料筒(12)内沿轴向往复运动；喷嘴(14)安装于料筒下端；压力传感器(3)安装于活塞(5)上，用于检测活塞(5)在挤出砂浆时的反馈压力；标尺用于测量砂浆的挤出长度。 2.根据权利要求1所述的一种3D打印砂浆挤出性能定量检测装置，，其特征在于，还包括活塞支撑环(8)，活塞支撑环(8)固定于底座(7)下表面，料筒(12)上端与活塞支撑环(8)下端对接，且料筒(12)与活塞支撑环(8)的内径相等；初始状态下，活塞(5)位于活塞支撑环(8)内。 3.根据权利要求1或2所述的一种3D打印砂浆挤出性能定量检测装置，其特征在于，还包括活塞导向环(4)、活塞密封圈(6)和上压板(17)；活塞(5)内部中空，用于放置压力传感器(3)；活塞(5)外侧面上部设有导向槽，用于安装活塞导向环(4)，活塞导向环(4)用于活塞(5)在料筒(12)内部运动时的导向；活塞(5)外侧面下部设有密封槽，用于安装活塞密封圈(6)，活塞密封圈(6)用于活塞(5)在料筒(12)内部运动时的密封；上压板(17)用于将压力传感器(3)压紧固定于活塞(5)内部，上压板(17)中部设有供电缸(2)的活塞杆穿过的通孔。 4.根据权利要求1或2所述的一种3D打印砂浆挤出性能定量检测装置，其特征在于，还包括底板(15)以及多个支撑杆(9)；底板(15)位于喷嘴下方的指定距离，通过多个支撑杆(9)与底座(7)固定连接。 5.根据权利要求4所述的一种3D打印砂浆挤出性能定量检测装置，其特征在于，标尺集成于支撑杆(9)上。 6.根据权利要求1或2所述的一种3D打印砂浆挤出性能定量检测装置，其特征在于，料筒(12)与喷嘴(14)通过漏斗形的喷嘴连接件(13)可拆卸地连接。 7.根据权利要求4所述的一种3D打印砂浆挤出性能定量检测装置，其特征在于，喷嘴(14)的喷口形状为圆形或正方形，具有多种尺寸规格。 8.根据权利要求5所述的一种3D打印砂浆挤出性能定量检测装置，其特征在于，圆形的喷口直径为10mm、15mm、20mm三种规格，正方形的喷嘴边长为10mm、15mm、20mm三种规格。 9.采用权利要求1-8中任意一项所述的3D打印砂浆挤出性能定量检测装置进行3D打印砂浆挤出性能定量检测的方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：料筒(12)内壁先用水清洁，保持内壁湿润附有水膜；封住喷嘴，将制备好的3D打印砂浆分多次装入料筒(12)，每次装料后捣实并排出3D打印砂浆中的气体；步骤2：将装配好的活塞(5)连同压力传感器(3)放入装满3D打印砂浆的料筒(12)内，并将料筒(12)竖直安装固定于底座(7)下方，将组装完成的检测装置整体放置于预定高度，便于测量挤出砂浆的连续性值；步骤3：启动伺服电机(1)开始挤出砂浆，通过控制伺服电机(1)进给速度调控出料速度，在恒定出料速度情况下，实时监测并记录砂浆稳定出料时的反馈压力，取算术平均值作为3D打印砂浆挤出性能指标参数值；步骤4：保持电机进给速度恒定，利用标尺测量确定断裂时的砂浆长度，将该长度值作为3D打印砂浆连续性指标参数值；步骤5：重复上述步骤预定次数，取反馈压力数据与连续性值的平均值作为3D打印砂浆挤出性能的指标。 10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，步骤4中，在砂浆挤出过程中用摄像机记录砂浆从被挤出到断裂的过程，通过影像回放，对比标尺的刻度测量确定断裂时的砂浆长度；步骤5中，实验数据的误差小于10％时为有效数据，至少取三组有效数据进行计算。
所属类别：	发明专利