陶土作为一种绿色材料,以其无污染、成本低等特点被越来越多地应用于建筑领域,如陶土幕墙、陶土装饰板、陶土装饰柱等。但是,陶土的塑性大、不易成型的特点无法适应传统的建造方式,亟需一种新型的建造方式来解决问题。基于机械臂的3D打印建造技术拥有着低耗能、自动化、智能化等建造特点,将陶土材料与这种建造方式相结合将成为一种新的发展趋势,对其进行深入的研究有着重要的意义。本文将以机械臂3D打印下的曲面陶土壳体为研究目标,探讨打印造型的方法。本文的主要研究内容包括:对3D打印技术、KUKA机械臂技术的特点和基本原理进行介绍;对陶土材料(采用建水白陶)展开研究,以确定出最佳的陶土配合比与相关工艺参数;基于机械臂的特点和陶土材性开发3D打印装置,主要涉及连接于机械臂端部的工具头的设计与制作;通过所开发出的打印装置及相关模板制作装置,完成一异形壳体的3D打印制作。通过以上研究,得到陶土材料的最佳土水配合比为500 g:60 g;挤出口形状为圆形;挤出电机PWM为42;喷头偏移路径距离为6 mm。开发出两种基于机械臂的陶土打印装置,装置一主要由转换装置、驱动装置、壳体构成,特点:不间断打印,持续送料,装置二主要由驱动装置、固定装置、壳体构成,特点:稳定出料,拆卸方便;实施壳体打印时,需要模板支撑,选用了EPS材料制作模板,先借助基于机械臂的热线切割工具对EPS泡沫进行切块,分成19个单元模块,然后通过基于机械臂的铣削装置完成各单元模块的曲面制作。在曲面模板上按照预定路径,使用机械臂控制打印工具进行陶土打印,完成打印后的19个曲面单元烘干后进行拼装,完成整个壳体模型的制作。上述过程中的机械臂路径控制采用KUKA/prc进行编程实现。综上所述,通过本文的研究,提出了一种全新的基于机械臂的3D陶土打印成套技术,包含材料配比、相关工具制作,机械臂路径控制等,这项智能建造技术可以广泛应用于建筑陶土产品的制造行业。