一种3D打印辅助制作大型水泥雕塑的方法与流程

本发明涉及一种3d打印辅助制作大型水泥雕塑的方法，属于增材制造领域。

背景技术：

近年来，随着经济的迅猛发展，人民生活水平不断提高，对精神文化生活也有了更高的要求。不少城市在公园、景区、商圈广场等公共场所建立大型的水泥雕塑，加强了城市的文化建设，提升了城市的形象，丰富了本地人的精神文化生活。目前主流的大型水泥雕塑建造方法是焊接钢筋骨架，用粗钢筋、角铁等钢材焊接出大框架，再用细钢筋制作钢网进一步加强应力集中部位的结构强度。焊接完成钢筋骨架后，在骨架上从里到外逐渐堆砌水泥，制作雕塑的毛坯。最后，在毛坯上进行修补，增加表面装饰花纹，完成雕塑。这种方法制作周期长，人工成本高，原材料消耗大，成品尺寸精度一般。

通过3d打印技术直接打印大型雕塑，成品尺寸精度高，支持复杂的结构设计，深受艺术家的喜爱。但这种方法制作周期长，材料要求高，总体成本远大于人工雕刻的成本，因此没有得到推广。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种3d打印辅助制作大型水泥雕塑的方法，通过3d打印外模，在内部浇筑水泥，制作周期短，节省人工，材料成本低，不受雕塑复杂程度限制，成型精度高，在雕塑领域充分发挥了3d打印技术的优势。

本发明采用的技术方案：一种3d打印辅助制作大型水泥雕塑的方法，包括如下步骤：

(1)由雕塑设计人员在电脑上进行三维建模或由需方提供所设计的雕塑三维模型；

(2)将所述雕塑三维模型取反，获得雕塑外模的三维模型，结合模型整体结构特点，在所述外模模型上部设计浇筑口；

(3)将所述外模模型分割成若干段，选用合适的材料(如光敏树脂、树脂砂等)，通过对应3d打印技术(sla、sls、3dp、fdm)将其分别打印成型，将分段的外模进行预处理，打磨平整便于拼接；

(4)拼接前对整个雕塑受力处进行分析，在应力集中部分设计钢筋骨架加强结构强度，在受力少的部位用泡沫塑料填充以节省成本。

(5)做好拼接准备后，将所述分段外模在底座上由下至上逐步拼接，在相应位置放入所述钢筋骨架和泡沫塑料，所述外模外围用螺栓或钢绳紧固，然后浇筑水泥，重复步骤直到完成整个雕塑毛坯。

(6)拼接完成后，等待水泥完全硬化，拆除所述外模，对雕塑毛坯进行表面处理和雕刻必要的装饰花纹，完成整个雕塑的制作工作。

所述雕塑外模应有足够的厚度，所述外模材料应具有良好的力学性能，能够承载水泥硬化期间的膨胀力和水泥本身的重力。

对于所述雕像，如果有悬空结构，可以在所述外模设计或拼接时增加支撑；对于所述外模，如果有细长结构难以支撑，可在设计时忽略此处，在雕塑毛坯上直接加工成型。

本发明具有如下的有益效果：与主流钢筋骨架上填补水泥的方法相比，本发明制作周期短，节省人工，材料成本低，不受雕塑复杂程度限制，成型精度高；与3d打印直接成型雕塑的方法相比，本发明制作周期短，材料要求低，总体成本低。

附图说明

图1为本发明的前期阶段剖视图；

图2为本发明的中期阶段剖视图；

图3为本发明的后期阶段剖视图。

其中，1表示3d打印成型外模，2表示水泥，3表示泡沫塑料，4表示钢筋骨架，5表示底座。

具体实施方式

如图1-3所示，由雕塑设计人员在电脑上对该雕塑进行三维建模或由需方提供雕塑三维模型。

将所述雕塑三维模型取反，获得雕塑外模的三维模型，结合模型整体结构特点，在外模1的模型上部设计浇筑口。

将外模1的模型分割成若干段，选取树脂砂，通过sls或3dp打印设备将分段的外模1分别打印成型，然后对分段的外模1进行预处理，打磨平整便于拼接。

拼接前对整个雕塑受力处进行分析，在应力集中部分设计钢筋骨架4加强结构强度，在受力少的部位用泡沫塑料3填充以节省成本。

做好拼接准备后，将分段的外模1在底座5上由下至上逐步拼接，在相应位置放入钢筋骨架4和泡沫塑料3，外模1外围用螺栓或钢绳紧固，然后浇筑水泥2，重复步骤直到完成整个雕塑毛坯。

拼接完成后，等待水泥2完全硬化，拆除外模1，对雕塑毛坯进行表面处理和雕刻必要的装饰花纹，完成整个雕塑的制作工作。

以上所述的仅是本发明的优选实施例。应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理和核心思想的前提下，还可以作出若干变形和改进，也视为属于本发明的保护范围。

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