ES2992048T3

ES2992048T3 - Sistemas y métodos para la construcción de estructuras que utilizan técnicas de fabricación aditiva

Info

Publication number: ES2992048T3
Application number: ES18943629T
Authority: ES
Inventors: Jason Ford; Roux Alex Le
Original assignee: Icon Technologies Inc; Icon Technology Inc
Current assignee: Icon Technologies Inc; Icon Technology Inc
Priority date: 2018-12-21
Filing date: 2018-12-21
Publication date: 2024-12-05
Anticipated expiration: 2038-12-21
Also published as: EP3898145A4; IL284260A; EP3898145A1; EP3898145B1; PL3898145T3; WO2020131119A1; HUE069284T2; MX2021007617A; EP3898145C0

Abstract

Las realizaciones descritas en el presente documento se refieren a métodos para construir una estructura y un medio legible por ordenador no transitorio relacionado. En una realización, el método incluye (a) definir una primera porción vertical y una segunda porción vertical de la estructura. Una sección transversal lateral de la estructura dentro de la primera porción vertical es diferente de la sección transversal lateral de la estructura para la segunda porción vertical. Además, el método incluye (b) depositar una pluralidad de primeras capas apiladas verticalmente de un material de construcción extruible con un conjunto de impresión para formar la primera porción vertical. Además, el método incluye depositar una pluralidad de segundas capas apiladas verticalmente del material de construcción extruible encima de la primera porción vertical con el conjunto de impresión para formar la segunda porción vertical. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Sistemas y métodos para la construcción de estructuras que utilizan técnicas de fabricación aditiva

Referencia cruzada a solicitudes relacionadas

No aplicable.

Declaración relativa a la investigación o el desarrollo patrocinados por el gobierno federal

No aplicable.

Antecedentes

Esta divulgación se dirige en general al diseño y construcción de estructuras (por ejemplo, viviendas, edificios, etc.). Más concretamente, esta divulgación se dirige al diseño y construcción de estructuras utilizando técnicas de fabricación aditiva.

Las estructuras (por ejemplo, viviendas, edificios, cobertizos, etc.) pueden fabricarse con multitud de materiales y métodos de construcción diferentes. Entre los materiales utilizados habitualmente en la construcción de estructuras se encuentra el hormigón. Por ejemplo, el hormigón puede utilizarse en los cimientos de una estructura y, posiblemente, en la construcción de muros exteriores. El documento WO 2011/021080 A2, KR 101 895 151 B1 y WO 2017/153790 A1 divulgan métodos para imprimir estructuras con una pluralidad de capas apiladas verticalmente.

Breve resumen de la divulgación

La invención se define por un método de construcción de una estructura, de acuerdo con la reivindicación 1. El método incluye (a) definir un primer segmento vertical y un segundo segmento vertical de la estructura. Una sección transversal lateral de la estructura dentro del primer segmento vertical es diferente de la sección transversal lateral de la estructura para el segundo segmento vertical. Además, el método incluye (b) depositar una pluralidad de primeras capas apiladas verticalmente de un material de construcción extruíble con un conjunto de impresión para formar el primer segmento vertical. Además, el método incluye (c) depositar una pluralidad de segundas capas apiladas verticalmente del material de construcción extruíble encima del primer segmento vertical con el conjunto de impresión para formar el segundo segmento vertical.

En otras realizaciones, el método incluye (a) depositar una pluralidad de primeras capas de un material de construcción extruíble sobre una base, para cada una de las primeras capas, (a) incluye: (a1) depositar un cordón del material extruíble para formar un primer borde cerrado de la pared; y (a2) depositar una pluralidad de cordones del material extruíble dentro del borde cerrado para formar un relleno dentro del primer borde cerrado. Además, el método incluye (b) depositar una pluralidad de segundas capas del material de construcción extruíble sobre la pluralidad de primeras capas.

La invención se define además por un medio no transitorio legible por ordenador de acuerdo con la reivindicación 8, que contiene instrucciones que, cuando son ejecutadas por un procesador definen un segmento maestro de una estructura. el segmento maestro tiene una sección transversal lateral que muestra todas las ventanas y bastidores de puertas de la estructura abiertos. Además, el procesador debe definir una pluralidad de segmentos verticales de una estructura como una variante del segmento maestro. Una sección transversal lateral de cada una de la pluralidad de segmentos verticales es diferente de la sección transversal lateral de la otra de la pluralidad de segmentos verticales. Además, el procesador debe definir uno o más bordes cerrados para representar las paredes dentro de cada una de la pluralidad de segmentos verticales, y definir el relleno que se dispondrá dentro de cada uno de los uno o más bordes cerrados. Además, el procesador debe definir una trayectoria de herramienta para que un conjunto de impresión deposite cordones de un material de construcción extruíble para formar uno o más bordes cerrados y el relleno para cada una de la pluralidad de segmentos verticales.

Las realizaciones descritas en el presente documento comprenden una combinación de funciones y características destinadas a abordar diversas deficiencias asociadas con ciertos dispositivos, sistemas y métodos anteriores. En lo que antecede se han divulgado de forma bastante general los rasgos y características técnicas de las realizaciones divulgadas para que pueda comprenderse mejor la descripción detallada que sigue. Las diversas características y funciones descritas anteriormente, así como otras, serán fácilmente evidentes para los expertos en la materia al leer la siguiente descripción detallada, y haciendo referencia a los dibujos adjuntos. Debe apreciarse que la concepción y las realizaciones específicas divulgadas pueden utilizarse fácilmente como base para modificar o diseñar otras estructuras para llevar a cabo los mismos propósitos que las realizaciones divulgadas.

La invención sólo está definida por las reivindicaciones.

Breve descripción de los dibujos

Para una descripción detallada de varias realizaciones ejemplares, se hará referencia ahora a los dibujos adjuntos en los que:

La FIG. 1 es una vista en perspectiva de un sistema de construcción y una estructura de acuerdo con algunas realizaciones;

La FIG. 2 es otra vista en perspectiva del sistema de construcción de la FIG. 1 de acuerdo con algunas realizaciones;

La FIG. 3 es una vista frontal esquemática de los conjuntos de raíles del sistema de construcción de la FIG. 1 de acuerdo con algunas realizaciones;

La FIG. 4 es una vista lateral esquemática de uno de los conjuntos de soporte vertical dispuestos sobre uno de los conjuntos de raíles del sistema de construcción de la FIG. 1 de acuerdo con algunas realizaciones;

La FIG. 5 es una vista esquemática ampliada de uno de los conjuntos de ruedas del conjunto de soporte vertical de la FIG. 4 acoplado al conjunto de raíles de la FIG. 4 de acuerdo con algunas realizaciones;

Las FIGS. 6 y 7 son vistas esquemáticas lateral e inferior, respectivamente, de uno de los conjuntos de bloques de conexión del sistema de construcción de la FIG. 1 de acuerdo con algunas realizaciones;

La FIG. 8 es una vista lateral esquemática de uno de los conjuntos de soporte vertical dispuestos en un conjunto de raíl alternativo del sistema de construcción de la FIG. 1 de acuerdo con algunas realizaciones;

La FIG. 9 es una vista frontal ampliada y esquemática del conjunto de raíles del conjunto de soporte vertical acoplado al conjunto de raíles de la FIG. 8 de acuerdo con algunas realizaciones;

La FIG. 10 es una vista esquemática frontal del conjunto de soporte vertical de la FIG. 4 de acuerdo con algunas realizaciones;

La FIG. 11 es una vista superior del conjunto de impresión del sistema de construcción de la FIG. 1 de acuerdo con algunas realizaciones;

La FIG. 12 es una vista lateral esquemática del conjunto de impresión de la FIG. 11 según alguna realización; La FIG. 13 es un diagrama del sistema de construcción de la FIG. 1 de acuerdo con algunas realizaciones; Las FIGS. 14 y 15 son vistas laterales del sistema de impresión de la FIG. 11 apoyado en un conjunto de puente de carro del sistema de construcción de la FIG. 1 de acuerdo con algunas realizaciones;

La FIG. 16 es un diagrama del sistema de construcción de la FIG. 1 de acuerdo con algunas realizaciones; Las FIGS. 17 y 18 son diagramas de bloques de métodos de acuerdo con algunas realizaciones;

La FIG. 19 es una vista esquemática en perspectiva de un sistema de construcción de acuerdo con algunas realizaciones;

La FIG. 20 es una vista esquemática en perspectiva de un sistema de construcción de acuerdo con algunas realizaciones;

La FIG. 21 es un diagrama de la planta de una estructura construida de acuerdo con algunas realizaciones; La FIG. 22 es un diagrama lineal de la estructura de la FIG. 21 de acuerdo con algunas realizaciones;

La FIG. 23 es un diagrama de la estructura de la FIG. 21 de acuerdo con algunas realizaciones;

La FIG. 24 es un diagrama de relleno de la estructura de la FIG. 21 de acuerdo con algunas realizaciones; La FIG. 25 es un diagrama que muestra una superposición del diagrama de relleno de la FIG. 24 sobre el diagrama envolvente de la FIG. 23 de acuerdo con algunas realizaciones;

La FIG. 26 es un diagrama esquemático ampliado de un segmento de pared de acuerdo con algunas realizaciones;

La FIG. 27 es un diagrama de un segmento maestro definido de acuerdo con algunas realizaciones;

La FIG. 28 es una vista lateral de la estructura de la FIG. 21 de acuerdo con algunas realizaciones;

FIGS. 29-32 son diagramas de varios segmentos de la estructura de la FIG. 21 de acuerdo con algunas realizaciones;

FIGS. 33 y 34 son vistas esquemáticas secuenciales de trayectorias de herramientas para formar o imprimir una capa de una estructura de acuerdo con algunas realizaciones;

La FIG. 35 es una vista esquemática de un sistema para diseñar y construir una estructura de acuerdo con algunas realizaciones; y

La FIG. 36 es un diagrama de un método para diseñar y construir una estructura de acuerdo con algunas realizaciones.

Descripción detallada de realizaciones ejemplares

La siguiente discusión está dirigida a varias realizaciones ejemplares. Sin embargo, un experto en la materia comprenderá que los ejemplos aquí divulgados tienen una amplia aplicación, y que la descripción de cualquier forma de realización sólo pretende ser un ejemplo de dicha forma de realización, y no pretende sugerir que el alcance de la invención, tal como se define en las reivindicaciones, se limita a dicha forma de realización.

Las figuras de los dibujos no están necesariamente a escala. Ciertas características y componentes pueden mostrarse a escala exagerada o de forma algo esquemática, y algunos detalles de elementos convencionales pueden no mostrarse en aras de la claridad y la concisión.

En la siguiente discusión y en las reivindicaciones, los términos “ incluyendo” y “que comprende” se utilizan de forma abierta, por lo que deben interpretarse en el sentido de “ incluyendo, pero sin limitarse a....” Asimismo, el término “pareja” o “parejas” se refiere a una conexión indirecta o directa. Así, si un primer dispositivo se acopla a un segundo dispositivo, esa conexión puede ser a través de una conexión directa de los dos dispositivos, o a través de una conexión indirecta que se establece a través de otros dispositivos, componentes, nodos y conexiones. Además, tal como se utilizan en el presente documento, los términos “axial” y “axialmente” generalmente significan a lo largo o paralelo a un eje dado (por ejemplo, el eje central de un cuerpo o un puerto), mientras que los términos “radial” y “radialmente” generalmente significan perpendicularmente al eje dado. Por ejemplo, una distancia axial se refiere a una distancia medida a lo largo o paralelamente al eje, y una distancia radial significa una distancia medida perpendicularmente al eje.

Tal como se utilizan en el presente documento, los términos “aproximadamente”, “aproximadamente”, “sustancialmente”, “generalmente” y similares significan más o menos el 10% del valor o intervalo indicado. Además, tal como se utiliza en el presente documento, un “material de construcción extruíble” se refiere a un material de construcción que puede suministrarse o transportarse a través de un conducto (por ejemplo, un conducto flexible) y extruirse (por ejemplo, a través de una boquilla o tubería) en una ubicación deseada. En algunas realizaciones, un material de construcción extruíble incluye una mezcla de cemento (por ejemplo, hormigón, cemento, etc.). Además, tal como se utiliza en el presente documento, el término “dispositivo informático” se refiere a cualquier dispositivo adecuado (o conjunto de dispositivos) que esté configurado para ejecutar, almacenar y/o generar instrucciones legibles por máquina (por ejemplo, un medio legible por máquina no transitorio). El término puede incluir específicamente dispositivos como ordenadores (por ejemplo, ordenadores personales, ordenadores portátiles, ordenadores tipo tableta, teléfonos inteligentes, asistentes personales de datos, etc.), servidores, controladores, etc. Un dispositivo informático puede incluir un procesador y una memoria, en la que el procesador ejecuta instrucciones legibles por máquina almacenadas en la memoria.

Como se ha descrito anteriormente, las estructuras (por ejemplo, viviendas, edificios, cobertizos, etc.) pueden fabricarse con una multitud de materiales y métodos de construcción diferentes. Tradicionalmente, un edificio (por ejemplo, una vivienda) puede construirse sobre una losa compuesta o base que comprende hormigón reforzado con barras de refuerzo u otros materiales metálicos. A continuación, la propia estructura puede enmarcarse (por ejemplo, con miembros de madera y/o metal) y, a continuación, puede construirse una cubierta exterior y revestimientos interiores (por ejemplo, madera contrachapada, láminas de roca, etc.) alrededor de la estructura. Los servicios públicos (por ejemplo, el suministro de agua y electricidad, así como los conductos de ventilación para los sistemas de aire acondicionado y calefacción) pueden estar encerrados dentro de la cubierta exterior y las cubiertas interiores, junto con el aislamiento. Este método de diseño y construcción de una estructura es bien conocido y se ha utilizado con éxito en la construcción de un número incontable de estructuras; sin embargo, requiere múltiples etapas de construcción que no se pueden realizar simultáneamente y que a menudo requieren diferentes habilidades y oficios para completar. De acuerdo con lo anterior, este proceso de diseño y construcción de una estructura puede prolongarse durante un periodo considerable (por ejemplo, de 6 meses a un año o más). Un periodo de construcción tan largo no es deseable en circunstancias que exigen la construcción de una estructura en un periodo de tiempo relativamente corto.

De acuerdo con lo anterior, las realizaciones aquí divulgadas incluyen sistemas de construcción, métodos de construcción e incluso métodos para el diseño de estructuras que permiten construir una estructura (como una vivienda personal) en una fracción del tiempo asociado a los métodos de construcción tradicionales. En particular, las realizaciones aquí divulgadas utilizan técnicas de fabricación aditiva (por ejemplo, impresión tridimensional (3D)) para producir una estructura de forma más rápida, económica y sistemática.

Refiriéndose ahora a las FIGS. 1 y 2, se muestra un sistema de construcción 10 de acuerdo con algunas realizaciones. En esta realización, el sistema de construcción 10 incluye generalmente un par de conjuntos de raíles 20, un pórtico 50 dispuesto de forma móvil sobre los conjuntos de raíles 20, y un conjunto de impresión 100 dispuesto de forma móvil sobre el pórtico 50. Como se describirá más adelante, el sistema de construcción 10 está configurado para formar una estructura, como por ejemplo la estructura 5 mostrada en la FIG. 1, mediante fabricación aditiva, concretamente impresión 3D. En particular, el sistema 10 (a través de los conjuntos de raíles 20 y el pórtico 50) está configurado para mover o accionar de forma controlable el conjunto de impresión 100 en relación con la base 4 de la estructura 5 a lo largo de cada uno de una pluralidad de ejes o direcciones de movimiento ortogonales 12, 14, 16, de tal forma que el conjunto de impresión 100 pueda depositar de forma controlable un material de construcción extruíble en una pluralidad de capas apiladas verticalmente para formar la estructura 5. Como se muestra en la FIG. 2, los ejes 12, 14, 16 son ortogonales entre sí - siendo el eje 12 ortogonal a ambos ejes 14, 16, el eje 14 ortogonal a los ejes 12 y 16, y el eje 16 ortogonal a los ejes 12 y 14. Además, el origen (no mostrado) de los ejes 12, 14, 16 está generalmente dispuesto en el conjunto de impresión 100.

Para asegurar la claridad de la siguiente discusión del sistema de construcción 10, los detalles de la estructura de ejemplo 5 serán descritos rápidamente. En particular, como se muestra en la FIG. 1, la estructura 5 incluye una pluralidad de paredes 7, una pluralidad de ventanas 3 que se extienden a través de las paredes 7, y un bastidor de puerta 9 que también se extiende a través de una de las paredes 7. La estructura 5 está formada sobre una base 4. En esta realización, la base 4 es una losa de hormigón armado que se forma construyendo primero un encofrado o molde exterior (no mostrado), luego colocando una pluralidad de varillas metálicas (por ejemplo, barras de refuerzo) dentro del encofrado en un patrón deseado (por ejemplo, en un patrón de rejilla), y finalmente llenando el molde con mezcla de hormigón líquido o semilíquido. Una vez que el hormigón se ha secado y/o curado lo suficiente (por ejemplo, para que la base 4 pueda soportar el peso de la estructura 5), la estructura 5 puede construirse (por ejemplo, imprimirse) sobre la base 4 utilizando el sistema de construcción 10. Como se muestra en la FIG. 1, la base incluye una superficie superior plana (o sustancialmente plana) 4a, y un perímetro 6. En algunas realizaciones, los ejes 12 y 14 forman o definen un plano que es paralelo a la superficie superior 4a de la base, y el eje 16 se extiende en una dirección normal desde la superficie superior 4a. Así, en los casos en que la superficie superior 4a está sustancialmente nivelada (o perpendicular a la dirección de la gravedad), los ejes 12, 14 definen un plano nivelado, horizontal o lateral, y el eje 16 define la dirección vertical.

Refiriéndose ahora a las FIGS. 2-3, en esta realización, cada conjunto de raíl 20 está dispuesto en la superficie superior 4a de la base e incluye un eje central 25, un primer extremo 20a, y un segundo extremo 20b opuesto al primer extremo 20a. Los ejes 25 de los conjuntos de raíles 20 son paralelos y están radialmente espaciados entre sí a través de la superficie superior 4a de tal manera que los primeros extremos 20a y los segundos extremos 20b de los conjuntos de raíles 20 están generalmente alineados entre sí a través de la superficie superior 4a. Además, cada uno de los ejes 25 de los conjuntos de raíles 20 se extiende paralelamente al eje 12 (y, por lo tanto, cada eje 25 también se extiende en una dirección que es perpendicular a la dirección del eje 14 y a la dirección del eje 16). Como se muestra mejor en las FIGS. 2 y 3, cada conjunto de raíl 20 incluye un miembro de canal alargado 22 que se extiende axialmente entre los extremos 20a, 20b a lo largo del eje 25 que incluye un par de paredes que se extienden axialmente 24 que definen un rebaje 26 que se extiende entre ellas. En particular, el miembro de canal alargado 22 incluye una primera pared 24a, y una segunda pared 24b radialmente espaciada de la primera pared 24a con respecto al eje 25, de modo que el rebaje 26 está dispuesto radialmente entre las paredes 24a, 24b.

Un miembro angular alargado 28 que se extiende axialmente está asegurado (por ejemplo, soldado, atornillado, remachado, etc.) dentro del hueco 26 entre las paredes 24a, 24b. Como se describirá con más detalle a continuación, los miembros angulares 28 de los conjuntos de raíles 20 forman vías para guiar el movimiento del pórtico 50 (y el conjunto de impresión 100) a través de la base 4 a lo largo del eje 12 durante las operaciones de construcción. Como se muestra mejor en la FIG. 3, en esta realización el miembro de ángulo 28 es radialmente colocado más cercano a primera pared 24a que segunda pared 24b (es decir, miembro de ángulo 28 no es equidistantemente espaciado entre paredes 24a, 24b dentro de receso 26 en esta realización). Así, se forma radialmente un espacio o holgura 29 entre el miembro angular 28 y la segunda pared 24b. Como también se muestra mejor en la FIG. 3, los miembros de canal 22 de los conjuntos de raíl 20 se colocan a lo largo de la base de tal manera que las segundas paredes 24b se enfrentan radialmente entre sí a través de la superficie superior 4a, y las primeras paredes 24a se enfrentan radialmente alejadas entre sí.

Refiriéndose ahora a las FIGS. 3 y 4, una cremallera alargada 32 se fija a la primera pared 24a de cada conjunto de raíles 20 a través de un bastidor 34 correspondiente. Por consiguiente, cada cremallera 32 se extiende axialmente con respecto al eje 25 correspondiente, así como al eje 12. Como se muestra mejor en la FIG. 4, cada cremallera 32 incluye una pluralidad de dientes 36 que son axialmente adyacentes entre sí a lo largo del conjunto de raíl 20 correspondiente.

Refiriéndose de nuevo a las FIGS. 1 y 2, el pórtico 50 generalmente incluye un par de conjuntos de soporte vertical 60, un conjunto de puente superior 70 que se extiende entre los conjuntos de soporte vertical 60, y un conjunto de puente de carro 80 que también se extiende entre los conjuntos de soporte vertical 60, por debajo del conjunto de puente superior 70. Como se describirá con más detalle a continuación, cada uno de los conjuntos de soporte vertical 60 está acoplado de forma móvil a uno correspondiente de los conjuntos de raíl 20, de modo que los conjuntos de soporte vertical 60 pueden desplazarse a lo largo del eje 12 durante las operaciones. Además, el conjunto de puente de carro 80 está acoplado de forma móvil a cada uno de los conjuntos de soporte vertical 60 , de modo que el conjunto de puente de carro 80 puede desplazarse a lo largo del eje 16 durante las operaciones. A continuación se describen con más detalle cada uno de estos componentes.

En referencia a la FIG. 4, cada conjunto de soporte vertical 60 incluye un eje longitudinal 65, una primera viga de soporte o inferior 62, y una segunda viga de soporte o superior 64 axialmente espaciada de la viga de soporte inferior 62 a lo largo del eje 65. Además, el conjunto de soporte vertical 60 incluye una pluralidad de patas de soporte 66 que se extienden axialmente entre las vigas 62, 64 con respecto al eje 65. En esta realización, el eje 65 se extiende en dirección vertical, o a lo largo de la dirección de la fuerza de gravedad, y por lo tanto, el eje 65 de cada conjunto de soporte vertical 60 es paralelo al eje 16, y las patas de soporte 66 de cada conjunto de soporte vertical 60 se extienden verticalmente entre las vigas 62, 64 correspondientes.

En referencia a la FIG. 4, cada conjunto de soporte vertical 60 incluye además un par de conjuntos de rodillos 68 acoplados a la viga de soporte inferior 62. Cada ensamblaje de rodillo 68 incluye un rodillo 67 correspondiente que se acopla con el miembro angular 28 dentro del ensamblaje de riel 20 correspondiente. Más concretamente, refiriéndonos brevemente a la FIG. 5, cada rodillo 67 incluye un canal circunferencial 67a, que en esta realización es un canal o ranura en forma de v que se extiende circunferencialmente sobre el rodillo 67. El canal 67a encaja y se acopla con el miembro angular alargado 28 de uno de los conjuntos de raíles 20 correspondientes. Así, durante las operaciones, cada conjunto de soporte vertical 60 (y por lo tanto también el pórtico 50 - Ver FIGS. 1 y 2) está configurado para desplazarse axialmente con respecto a los ejes 25 de los conjuntos de raíles 20 y al eje 12 (véase la FIG. 2) a lo largo y en relación con la superficie superior 4a de la base mediante el acoplamiento rodante entre los rodillos 67 y los miembros angulares alargados 28.

Refiriéndose ahora a las FIGS. 4, 6 y 7, un conjunto de accionamiento lateral 40 está acoplado entre cada conjunto de soporte vertical 60 y el correspondiente conjunto de raíl 20 (es decir, hay un correspondiente conjunto de accionamiento lateral 40 acoplado entre cada conjunto de soporte vertical 60 y el correspondiente conjunto de raíl 20 dentro del sistema de construcción 10). Sin embargo, debe apreciarse que en otras realizaciones, un único conjunto de accionamiento lateral 40 se acopla entre uno selecto de los conjuntos de soporte vertical 60 y uno correspondiente de los conjuntos de raíl 20. Cada conjunto de actuación lateral 40 comprende generalmente un activador 42 y un conjunto de bloque de conexión 46 para acoplar el activador a la viga inferior 62 del conjunto de soporte vertical 60.

El activador 42 incluye un árbol de salida 41 y está configurado para hacer girar el árbol 41 alrededor de un eje 45 que se extiende en una dirección que es generalmente perpendicular a la dirección del eje 25 del correspondiente conjunto de raíl 20 (sin embargo, debe apreciarse que una alineación tan precisa puede no existir en otras realizaciones). El activador 42 puede comprender cualquier activador o motor principal adecuado para hacer girar el árbol de salida 41 alrededor del eje 45, como, por ejemplo, un motor eléctrico, un motor hidráulico, un motor neumático, etc. En esta realización, el activador 42 comprende un motor eléctrico (por ejemplo, un servomotor). Además, el activador 42 está configurado para girar el árbol 41 en cualquier dirección (por ejemplo, en el sentido de las agujas del reloj, en el sentido contrario, etc.) alrededor del eje 45. Como se muestra mejor en la FIG. 7, el árbol 41 incluye una pluralidad de dientes 41a montados en el mismo que están configurados para engranar con los dientes 36 de la cremallera 32 del correspondiente conjunto de raíl 20 (véase la FIG. 4). Así, los dientes 41a del árbol 41 pueden formar un engranaje de piñón que está configurado para engranar con los dientes 36 de la cremallera 32.

Refiriéndose aún a las FIGS. 4, 6, y 7, el conjunto de bloques de conexión 46 incluye un primer bloque o miembro 44 montado en el activador 42, un segundo bloque o miembro 48 montado en la viga inferior 62, y un tercer bloque o miembro 47. El primer bloque 44 incluye una abertura 43 (ver FIG. 7) que recibe el árbol 41 del activador 42 a lo largo del eje 45. Además, el segundo bloque 48 está fijado a la viga 62 mediante una pluralidad de pernos 48a. Una pluralidad de espárragos conectores 38 (o más simplemente “espárragos 38”) se extienden a través de cada uno de los bloques primero 44, segundo 48 y tercero 47. En esta realización, los espárragos conectores 38 se extienden a través de los bloques 44, 48, 47 en una dirección que es perpendicular a las direcciones del eje 45 del árbol 41 y del eje 25 del conjunto de raíl 20 correspondiente. Cada espárrago 38 tiene un primer extremo 38a, y un segundo extremo 38b opuesto al primer extremo 38a. El primer bloque 44 está próximo a los primeros extremos 38a de cada espárrago 38, el tercer bloque 47 está próximo a los segundos extremos 38b de cada espárrago 38, y el segundo bloque 44 está dispuesto entre los bloques 44, 47.

Además, los espárragos 38 se fijan dentro del primer bloque 44 y del tercer bloque 47 debido al acoplamiento de las tuercas 39 sobre los espárragos 38 a ambos lados de los bloques 44, 47. De acuerdo con lo anterior, los espárragos 38 pueden no moverse en relación con los bloques 44, 47 durante las operaciones. En otras realizaciones, se puede utilizar alguna otra técnica para fijar los espárragos 38 en relación con los bloques 44, 47 (por ejemplo, el acoplamiento roscado de los espárragos dentro de los bloques 44, 47, soldadura, etc.).

Además, en esta realización, los espárragos 38 pueden deslizarse libremente dentro y en relación con el segundo bloque 48. Entre el segundo bloque 48 y el tercer bloque 47 se dispone un miembro de desviación 49. El miembro de desviación 49 está configurado para desviar el segundo bloque 48 del tercer bloque 47 (o el tercer bloque 47 del segundo bloque 48) a lo largo de los espárragos 38. En esta realización, el elemento de desviación 49 comprende un resorte en espiral; sin embargo, cualquier otro elemento de desviación adecuado configurado para desviar linealmente a los miembros separándolos uno de otro puede ser utilizado en otras realizaciones, como, por ejemplo, un pistón. Debido a que los pernos 38 están fijos dentro del primer bloque 44 y el tercer bloque 47, y son libres de deslizarse dentro del segundo bloque 48 como se describió previamente, desviar el tercer bloque 47 desde el segundo bloque 48 a lo largo de los pernos 38 también desvía el primer bloque 44 hacia el segundo bloque 48. Como se aprecia mejor en la FIG. 6, el empuje del primer bloque 44 hacia el segundo bloque 48 empuja aún más el árbol 41 para que encaje con la cremallera 32 montada en la primera pared 24a del conjunto de raíl 20 correspondiente. De acuerdo con lo anterior, el conjunto de bloque de conexión 46 está configurado para predisponer los dientes 41 montados en el árbol 41 en acoplamiento cooperativo con los dientes correspondientes 36 en la cremallera 32 del conjunto de riel correspondiente 20.

Refiriéndose de nuevo a las FIGS. 2 y 4, durante las operaciones, el accionador 42 de cada conjunto de accionamiento lateral 40 se acciona selectivamente girando el árbol 41 correspondiente. Debido al engrane entre los dientes 41a de los árboles 41 (ver FIG. 7) y los dientes 36 de las cremalleras 32 correspondientes de los conjuntos de raíles 20, la rotación de los árboles 41 alrededor de los ejes 45 correspondientes provoca el desplazamiento de cada conjunto de soporte vertical 60 axialmente a lo largo del conjunto de raíles 20 correspondiente con respecto al eje 12. De acuerdo con lo anterior, el accionamiento de los accionadores 42 provoca el movimiento o la traslación del pórtico 50 a lo largo del eje 12 con respecto a la base 4.

Refiriéndose ahora a las FIGS. 8 y 9, mientras que la realización de las FIGS. 1-7 ha incluido conjuntos de rieles 20 que están asegurados a la superficie superior 4a de la base 4, debe apreciarse que otras realizaciones del sistema de construcción 10 (ver FIGs .1 y 2) incluyen conjuntos de raíles que se montan en otras superficies de la base 4, como, por ejemplo, el perímetro 6. En particular, las FIGS. 8 y 9 muestran otra forma de realización de los conjuntos de raíles 120 para soportar el pórtico 50 (véanse las FIGs . 1 y 2) en la base 4. Los conjuntos de raíles 120 incluyen cada uno un eje central 125 (que se extiende en la misma dirección que el eje 25 de los conjuntos de raíles 20 y, por tanto, es paralelo al eje 12 mostrado en la FIG. 2 como se ha descrito anteriormente) y un miembro angular alargado 122 en lugar del miembro de canal alargado 22 (ver FIG. 3). El miembro angular alargado 122 incluye una primera porción 122a y una segunda porción 122b que se extiende perpendicularmente desde la primera porción 122a. La primera porción 122a incluye una pluralidad de aberturas 123 que se extienden a través de ella. En esta realización, las aberturas 123 son ranuras alargadas axialmente con respecto al eje 125. El miembro angular alargado 122 se fija a la base 4 mediante la inserción de pernos 124 u otros miembros de conexión adecuados a través de las aberturas 123 y dentro del perímetro 6 de la base 4. De acuerdo con lo anterior, una vez que el miembro angular alargado 122 se fija al perímetro 6 de la base 4, la segunda porción 122b del miembro angular 122 se extiende paralela a la superficie superior 4a de la base 4 y puede quedar al ras de la misma.

La cremallera 32 y el miembro angular alargado 28, ambos iguales a los descritos anteriormente, se acoplan a la segunda porción 122b del miembro angular alargado 122. Así, como mejor se muestra en la FIG. 8, los rodillos 67 del conjunto de soporte vertical 60 se engranan con el miembro angular alargado 28 de la misma manera que se ha descrito anteriormente, y el árbol 41 del activador 42 se engrana o engrana con los dientes 36 de la cremallera 32 de la misma manera que se ha descrito anteriormente. Además, el bloque de conexión 46 está configurado para acoplar el árbol 41 con la cremallera 32 a través de la viga inferior del soporte vertical 60 de la misma manera que se ha descrito anteriormente. Así, el recorrido del pórtico 50 (ver FIGS. 1 y 2) (incluidos los conjuntos de soporte vertical 60) a lo largo del eje 12 a través de la superficie superior 4a utilizando los conjuntos de raíl 120 es sustancialmente la misma que la descrita anteriormente para los conjuntos de raíl 20, y se omite una descripción detallada de estas operaciones en aras de la brevedad. Sin embargo, debe apreciarse que mediante el uso de conjuntos de rieles 120 que están montados en el perímetro 6 de la base 4, toda (o sustancialmente toda) la superficie superior 4a está disponible para la construcción de una estructura (por ejemplo, la estructura 5 mostrada en la FIG. 1).

Volviendo ahora a la FIG. 2, el conjunto de puente superior 70 incluye un par de vigas 72 que están montadas y se extienden entre las vigas superiores 64 de los conjuntos de soporte vertical 60. En particular, cada viga 72 incluye un primer extremo 72a y un segundo extremo 72b opuesto al primer extremo 72a. El primer extremo 72a de cada viga 72 está montado o asegurado a la viga superior 64 de uno de los conjuntos de soporte vertical 60, y el segundo extremo 72b de cada viga 72 está montado o asegurado a la viga superior 64 del otro conjunto de soporte vertical 60. En esta realización, cada viga 72 se extiende en una dirección paralela al eje 14; sin embargo, esta alineación precisa no se consigue en algunas realizaciones. Además, el conjunto de puente superior 70 incluye además una pluralidad de travesaños 74, cada uno de los cuales se extiende entre una correspondiente de las vigas 72 a una correspondiente de las patas de soporte 66 de los conjuntos de soporte vertical 60. De acuerdo con lo anterior, los conjuntos de soporte vertical 60 se fijan entre sí a través del conjunto de puente superior 70, de modo que cada uno de los conjuntos de soporte vertical 60 se mueven juntos alrededor de la superficie superior 4a de la base 4 a lo largo del eje 12 durante las operaciones de impresión.

En referencia a la FIG. 2, el conjunto de puente de carro 80 incluye un par de vigas 82', 82” (a saber, una primera viga 82' y una segunda viga 82”) acopladas a los conjuntos de soporte vertical 60 y que se extienden entre ellos. Además, el conjunto de impresión 100 está acoplado de forma móvil a las vigas 82', 82”. Como se describirá con más detalle a continuación, las vigas 82', 82” del conjunto de puente de carro 80 están acopladas de forma móvil a los conjuntos de soporte vertical 60, de tal manera que las vigas 82', 82” pueden desplazarse a lo largo del eje 16 durante las operaciones. Además, el conjunto de impresión 100 está acoplado de forma móvil a las vigas 82', 82” de manera que el conjunto de impresión 100 está configurado para desplazarse a lo largo del eje 14 entre las vigas 82', 82” durante las operaciones.

Refiriéndose ahora a las FIGS. 2, 4, y 10, cada viga 82', 82” incluye un primer extremo 82a, y un segundo extremo 82b opuesto al primer extremo 82a. Los primeros extremos 82a de las vigas 82', 82” se acoplan a uno de los conjuntos de soporte vertical 60, y los segundos extremos 82a de las vigas 82', 82” se acoplan al otro conjunto de soporte vertical 60. FIGS. 4 y 10 representan el acoplamiento entre los primeros extremos 82a de las vigas 82', 82” y uno de los conjuntos de soporte vertical 60; sin embargo, debe apreciarse que los segundos extremos 82b de las vigas 82', 82” están acoplados al otro conjunto de soporte vertical 60 de la misma manera.

Como se muestra en las FIGS. 4 y 10, los primeros extremos 82a de las vigas 82', 82” están montados cada uno en una montura de conexión 84. En esta realización, la montura de conexión 84 comprende una placa e incluye un par de manguitos de soporte 86 y un collar roscado 88 montado en la misma. Una varilla roscada 83 se extiende axialmente con respecto al eje orientado verticalmente 65 del conjunto de soporte vertical 60 entre la viga inferior 62 y la viga superior 64 del conjunto de soporte vertical 60. Así, la varilla roscada 83 también se extiende axialmente con respecto al eje 16 (ver FIG. 2). La varilla roscada 83 incluye un primer extremo o extremo inferior 83a montado en la viga inferior 62 a través de una placa de montaje 81, y un segundo extremo o extremo superior 83b acoplado cooperativamente dentro de un activador 87 que está montado en la viga superior 64 a través de una placa de montaje 89. Una pluralidad de varillas de soporte 76 también se extienden axialmente entre las placas de montaje 81, 89 con respecto al eje 65. La varilla roscada 83 está enroscada dentro del collar roscado 88 (es decir, el collar roscado 88 incluye roscas internas que se enganchan y engranan con las roscas externas que se extienden alrededor de la varilla roscada 83). Además, las varillas de soporte 76 se deslizan dentro de los manguitos de soporte 86 en la montura de conexión 84.

El activador 87 puede comprender cualquier activador o motor principal adecuado, como el descrito anteriormente para el activador 42. En esta realización, el activador 87 comprende un motor eléctrico (por ejemplo, un servomotor) que está configurado para girar la varilla roscada 83 en sentido horario o antihorario alrededor de un eje central o longitudinal (no mostrado) de la varilla 83 (nota: el eje longitudinal de la varilla 83 puede extenderse paralelo al eje 65). Como resultado, el acoplamiento entre la varilla roscada 83 y la placa de montaje 81 puede incluir cualquier rodamiento(s) adecuado(s) u otro(s) dispositivo(s) de soporte configurado(s) para soportar la rotación de la varilla roscada 83 con respecto a la placa 81 durante las operaciones. Durante las operaciones, el activador 87 gira selectivamente la varilla roscada 83 como se ha descrito anteriormente, de modo que la varilla roscada 83 gira dentro del collar roscado 88. Debido a que el collar 88 se acopla e manera roscable con la varilla roscada 83 como se describió anteriormente, la rotación de la varilla roscada 83 dentro del collar hace que el collar 88, la montura de conexión 84, y las vigas 82', 82” se desplacen axialmente entre los extremos 83a, 83b a lo largo del eje 65 (y el eje 16). Además, el movimiento axial de la montura de conexión 84, y de las vigas 82', 82” es guiado adicionalmente por el acoplamiento deslizante entre las varillas de soporte 76 y los manguitos de soporte 86. De acuerdo con lo anterior, el accionamiento de los activadores 87 está configurado para trasladar el conjunto de puente de carro 80 y el conjunto de impresión 100 a lo largo del eje 16 durante las operaciones.

Refiriéndose ahora a las FIGS. 2 y 11, el conjunto de impresión 100 está acoplado a las vigas 82', 82” y está configurado para moverse o trasladarse entre los extremos 82a, 82b de las vigas 82', 82” a lo largo del eje 14 durante las operaciones. En términos generales, el conjunto de impresión 100 se soporta de forma móvil entre las vigas 82 mediante un par de miembros de carro 92, 94.

Refiriéndose ahora a las FIGS. 11-13, el conjunto de impresión 100 generalmente incluye un conducto de suministro 101, una tolva 102, un conjunto de bomba 105 y un conducto de salida 110. Como se muestra mejor en la FIG. 13, el conducto de suministro 101 está configurado para suministrar un material de construcción extruíble (por ejemplo, una mezcla de cemento) desde una fuente 130, que puede comprender cualquier tanque o recipiente adecuado que esté configurado para contener un volumen de material de construcción extruíble en su interior. Por ejemplo, en algunas realizaciones, la fuente 130 puede comprender un tanque, una mezcladora de concreto (por ejemplo, como la que se encuentra en una mezcladora de concreto independiente o en un camión mezclador de concreto), u otro contenedor adecuado. La fuente 130 puede estar inmediatamente adyacente a la base 4 y al pórtico 50, o puede estar relativamente alejada de la base 4 y del pórtico 50.

En esta realización, el conducto 101 comprende una manguera; sin embargo, otros conductos o canales adecuados para suministrar el material de construcción extruíble desde la fuente 130 pueden utilizarse en otras realizaciones (por ejemplo, tuberías, canales abiertos, tubos, etc.). El conducto de suministro 101 incluye una salida 101a que está dispuesta por encima de la tolva 102, de modo que el cemento emitido desde la salida 101a se suministra a la tolva 102 durante las operaciones.

Como se muestra mejor en la FIG. 12, la tolva 102 incluye un primer extremo o extremo superior 102a, y un segundo extremo o extremo inferior 102b opuesto al extremo superior 102a. Además, la tolva 102 incluye una pluralidad de paredes convergentes 103 que convergen entre sí moviéndose desde el extremo superior 102a al extremo inferior 102b. Como resultado, los materiales de construcción extruíbles que se emiten a la tolva 102 (por ejemplo, desde la salida 101a del conducto de suministro 101) se canalizan hacia el extremo inferior 102b por las paredes convergentes 103 bajo la fuerza de la gravedad.

Como también se muestra mejor en la FIG. 12, el conjunto de bomba 105 está acoplado al extremo inferior 102b de la tolva 102 e incluye una carcasa de bomba 104, un tornillo 106 dispuesto dentro de la carcasa 104, y un activador 108 acoplado al tornillo 106. Aunque no se muestra específicamente, el tornillo 106 incluye una o más cuchillas helicoidales que engranan con el material de construcción extruíble dispuesto dentro de la carcasa 104. El activador 108 puede comprender cualquier activador o motor principal adecuado, como los descritos anteriormente para los activadores 42, 87. En esta realización, el activador 108 comprende un motor eléctrico que está configurado para girar el tornillo 106 dentro de la carcasa de la bomba 104 para hacer avanzar el material de construcción extruíble dentro de la carcasa 104 hacia el conducto de salida 110.

El conducto de salida 110 está acoplado de forma fluida a la carcasa de la bomba 104 en un extremo proximal 110a e incluye un segundo extremo distal 110b que se extiende fuera de la carcasa de la bomba 104. El extremo distal 110b incluye una salida 112. En algunas realizaciones, la salida 112 puede comprender una boquilla u otro dispositivo de control de flujo.

Refiriéndose aún a las FIGS. 11-13, durante las operaciones, un material de construcción extruíble fluye desde la fuente 130 a través de una bomba 132 (ver FIG. 13) que está próxima a la fuente 130 y adyacente (y potencialmente distal) a la base 4. A continuación, el material de construcción se conduce a lo largo del conducto de suministro 101 y se emite desde la salida 101a a la tolva 102. Las paredes convergentes 103 de la tolva 102 canalizan el material de construcción extruíble hacia el extremo inferior 102b de la tolva 102, de forma que el material de construcción entra en la carcasa de la bomba 104 y rodea el tornillo 106. El activador 108 hace girar el tornillo 106 de manera que las paletas helicoidales (no mostradas específicamente) del tornillo 106 se enganchen con el material de construcción y lo hagan avanzar dentro de la carcasa de la bomba 104 hacia el conducto de salida 110. A continuación, el material de construcción extruíble fluye a través del conducto de salida 110 y sale por la salida 112 en el extremo distal 110b, de modo que pueda depositarse en la ubicación deseada a lo largo de la base 4 (o sobre el material de construcción previamente depositado o impreso).

Volviendo a la FIG. 11, los miembros de carro 92, 94 están dispuestos alrededor del conjunto de impresión 100 y están configurados para soportar el conjunto de impresión 100 entre las vigas 82', 82” durante las operaciones. El primer miembro de carro 92 se dispone sobre el conducto de salida 110, y el segundo miembro de carro 94 se dispone sobre el activador 108. Así, en esta realización, los miembros de carro 92, 94 están dispuestos en lados axialmente opuestos de la tolva 102 a lo largo del eje 14.

Refiriéndose ahora a las FIGS. 11, 14, y 15, además de los extremos 82a, 82b (ver FIGS. 2 y 10), como se muestra en las FIGS. 11 y 13, las vigas 82', 82” también incluyen cada una un lado interior 82c, y un lado exterior 82d, un lado superior 82e, y un lado inferior 82f. Cada uno de los lados 82c, 82d, 82e y 82f se extienden axialmente entre los extremos 82a, 82b de la correspondiente viga 82', 82” con respecto al eje 14. Las vigas 82', 82” se extienden paralelas entre sí a lo largo del eje 14 de manera que los lados interiores 82c se enfrentan entre sí, y los lados exteriores 82d se alejan entre sí. Además, el conjunto de impresión 100 está suspendido entre los lados interiores 82c de las vigas 82', 82” a través de los miembros de carro 92, 94.

Refiriéndose específicamente ahora a las FIGS. 11 y 14, el primer miembro de carro 92 está dispuesto entre los lados interiores 82c de las vigas 82', 82” e incluye una carcasa exterior 93 que define una cavidad interior o espacio 96. La carcasa exterior 93 incluye un primer lado o lado superior 93a que está próximo al lado superior 82e de las vigas 82', 82”, y un segundo lado o lado inferior 93b que está opuesto al lado superior 93a y está próximo al lado inferior 82f de las vigas 82', 82”. Además, la carcasa exterior 93 incluye un primer lado lateral 93c que se extiende entre los lados superior e inferior 93a y 93b, respectivamente, y un segundo lado lateral 93d que también se extiende entre los lados superior e inferior 93a y 93b y opuesto al primer lado lateral 93c. Así, el primer lado lateral 93c está próximo al lado interior 82c de la primera viga 82' y el segundo lado lateral 93d está próximo al lado interior 82c de la segunda viga 82”. Como se muestra en la FIG. 11, un soporte 107 es montado al lado superior 93a del miembro de carro 93 para soportar el conducto de suministro 101 arriba de la tolva 102 (nota: el conducto de suministro 101 y el soporte 107 son omitidos de la FIG. 14 para simplificar la figura).

La cavidad 96 recibe el conducto de salida 110 a través de ella. Un miembro de soporte de conducto o montura 97 está montado al miembro de bastidor 92 dentro de la cavidad 96 que se acopla con el conducto de salida 110. De este modo, el conducto de salida 110 se apoya en la carcasa exterior 93 del miembro de carro 92 a través de la montura 97. Además, una pluralidad de primeros rodillos o rodillos superiores 98 se extienden desde los lados laterales 93c, 93d y engranan con los lados superiores 82e de las vigas 82', 82”, y una pluralidad de segundos rodillos o rodillos inferiores 99 se extienden desde los lados laterales 93c, 93d y engranan con los lados inferiores 82d de las vigas 82', 82”. Como se describirá con más detalle a continuación, los rodillos 98, 99 están configurados para girar libremente en relación con la carcasa exterior 93. De acuerdo con lo anterior, durante las operaciones, el miembro de carro 92 puede desplazarse a lo largo del eje 14 entre las vigas 82', 82” mediante el acoplamiento rodante de los rodillos 98 a lo largo de los lados superiores 83e, y el acoplamiento rodante de los rodillos 99 a lo largo de los lados inferiores 82f.

Refiriéndose específicamente a las FIGS. 11 y 15, el segundo miembro de carro 94 también está dispuesto entre los lados interiores 82c de las vigas 82', 82” e incluye una carcasa exterior 91 que define una cavidad interior o espacio 120. La carcasa exterior 91 incluye un primer lado o lado superior 91a que está próximo al lado superior 82e de las vigas 82', 82”, y un segundo lado o lado inferior 91 b que está opuesto al lado superior 91a y está próximo al lado inferior 82f de las vigas 82', 82”. Además, la carcasa exterior 91 incluye un primer lado lateral 91c que se extiende entre los lados superior e inferior 91a y 91b, respectivamente, y un segundo lado lateral 91d que también se extiende entre los lados superior e inferior 91a y 91b y opuesto al primer lado lateral 91c. Así, el primer lado lateral 91c está próximo al lado interior 82c de la primera viga 82' y el segundo lado lateral 91d está próximo al lado interior 82c de la segunda viga 82”.

La cavidad 120 recibe el activador 108 del conjunto de impresión 100. Un miembro de soporte del activador o montura 111 se monta al miembro 94 de bastidor dentro de la cavidad 95 que engancha con el activador 108. De este modo, el activador 108 se apoya en la carcasa exterior 91 del miembro 94 de bastidor a través de la montura 111. Una cremallera alargada 114 está montada en el lado interior 82c de la segunda viga 82” de tal manera que la cremallera 114 se extiende axialmente con respecto al eje 14. Específicamente, en esta realización la cremallera 114 está montado al lado interior 82c de la segunda viga 82” próximo al segundo lado lateral 91d de miembro 94 de bastidor de carro. La cremallera 114 tiene un primer lado o lado superior 114a y un segundo lado o lado inferior 114b opuesto al lado superior 114a. El lado superior 114a de la cremallera 114 está más próximo al lado superior 82e que al lado inferior 82f de la segunda viga 82”, y el lado inferior 114b de la cremallera 114 está más próximo al lado inferior 82f que al lado superior 82e de la segunda viga 82”. El lado inferior 114 incluye una pluralidad de dientes 113 axialmente adyacentes (nota: sólo un diente 113 se muestra con una línea oculta en la FIG. 15).

Refiriéndose aún a las FIGS. 11 y 15, un primer rodillo o rodillo superior 112 se extiende desde el primer lado lateral 91c de la carcasa exterior 91 y engrana con el lado superior 82e de la primera viga 82'. Además, un segundo rodillo o rodillo inferior 109 también se extiende desde el lado lateral 91c de la carcasa exterior 91 y se acopla con el lado inferior 82f de la primera viga 82'. Además, un tercer rodillo 119 se extiende desde el segundo lado lateral 91d de la carcasa exterior 91 y se acopla con el lado superior 114a de la cremallera 114. Como se describirá con más detalle a continuación, los rodillos 112, 109, 119 están configurados para girar libremente con respecto a la carcasa exterior 91. Por consiguiente, durante las operaciones, el miembro 94 del carro puede desplazarse a lo largo del eje 14 entre las vigas 82', 82” mediante el acoplamiento rodante del rodillo 112 a lo largo del lado superior 83e de la primera viga 82', el acoplamiento rodante del rodillo 109 a lo largo del lado inferior 82f de la primera viga 82', y el acoplamiento rodante del rodillo 119 a lo largo del lado superior 114a de la cremallera 114.

Un activador 116 está montado en el segundo lado lateral 91d del miembro 94 del bastidor del carro. El activador 116 incluye un eje de salida 118 y está configurado para girar el árbol 118 alrededor de un eje 115 que se extiende en una dirección que es generalmente perpendicular a la dirección del eje 14 (sin embargo, debe apreciarse que tal alineación precisa puede no existir en otras realizaciones). Específicamente, el activador 116 se dispone dentro de la cavidad 120 del miembro de bastidor de carro 94 y el árbol 118 se extiende a través de una abertura 117 en el primer lado lateral 91d a lo largo del eje 115 hacia la cremallera 114.

El activador 116 puede comprender cualquier activador o motor principal adecuado, como los descritos anteriormente para los activadores 42, 87, 108. En esta realización, el activador 116 comprende un motor eléctrico (por ejemplo, un servomotor). Además, el activador 116 está configurado para girar el árbol 118 en cualquier dirección (por ejemplo, en el sentido de las agujas del reloj, en el sentido contrario, etc.) alrededor del eje 115. Aunque no se muestra específicamente en la FIG. 15, el árbol 118 incluye una pluralidad de dientes montados en el mismo (por ejemplo, similares a los dientes 41a montados en el árbol 41 como se muestra en la FIG. 7) que están configurados para engranar con los dientes 113 de la cremallera 114 montada en la segunda viga 82”. Así, los dientes (no mostrados) del árbol 118 pueden formar un engranaje de piñón que está configurado para engranar con la cremallera 114.

Refiriéndose ahora a las FIGS. 11, 14 y 15, durante las operaciones, el activador 116 gira el árbol 118 alrededor del eje 115 para engranar selectivamente los dientes del árbol 118 con los dientes 113 de la cremallera 114 para trasladar o propulsar el conjunto de impresión 100 a lo largo del eje 14 entre los extremos 82a, 82b de las vigas 82', 82”. El movimiento o traslación del conjunto de impresión 100 a lo largo del eje 14 se ve facilitado además por el acoplamiento rodante de los rodillos 98, 99, 112, 109, 119 y las vigas 82', 82”, como se ha descrito anteriormente.

Refiriéndose de nuevo a las FIGS. 2 y 11, el conducto de alimentación 101 se apoya en el lado superior 83e de la segunda viga 82”. A medida que el conjunto de impresión 100 se mueve o atraviesa entre las vigas 82', 82” a lo largo del eje 14, la salida 101a del conducto 101 se desplaza junto con el conducto 101 a través del enganche con el soporte 107 en el primer miembro de carro 92. Así, durante estas operaciones, se permite que las porciones restantes del conducto 101 se doblen y flexionen para acomodar el movimiento del conjunto de impresión 100 y la salida 101a a lo largo del eje 14. En algunas realizaciones, se puede disponer un blindaje adicional de cables u otro soporte de conducto flexible alrededor del conducto de suministro 101 para facilitar y controlar el radio de curvatura impartido al conducto de suministro 101 durante estas operaciones. Además, aunque no se muestra específicamente, debe apreciarse que también pueden tenderse cables o conductos adicionales junto al conducto de suministro 101. Por ejemplo, en algunas realizaciones, el cableado eléctrico (por ejemplo, el cableado para el enrutamiento de la energía eléctrica y/o las señales de control a los controladores 108, 116) también se puede enrutar junto con el conducto de suministro 101 (y, por lo tanto, también se enrutan a través de cualquier blindaje de cable o pista de soporte como se describió anteriormente).

Refiriéndose de nuevo a las FIGS. 1 y 2, durante una operación de construcción, el conjunto de impresión 100 se desplaza a lo largo de los ejes 12, 14, 16 sobre la base 4 mediante el pórtico 50 y los conjuntos de raíles 20. Simultáneamente, el conjunto de impresión 100 se acciona (por ejemplo, a través del conjunto de bomba 105) para extruir o depositar material de construcción (por ejemplo, una mezcla de cemento) en una pluralidad de capas apiladas verticalmente formando así la estructura 5. En particular, durante estas operaciones, el conjunto de impresión 100 se desplaza a lo largo del eje 12 mediante el accionamiento de los activadores 46 y el acoplamiento entre los dientes 41a de los árboles 41 y las cremalleras alargadas 32 montadas en los conjuntos de raíles 20 (véase la FIG. 4). Además, el conjunto de impresión 100 se desplaza a lo largo del eje 14 mediante el accionamiento del activador 116 y el acoplamiento entre los dientes del árbol 118 y la cremallera alargada 114 montada en la segunda viga 82” del conjunto de puente de carro 80 (véase la FIG. 11). Además, el conjunto de impresión 100 se desplaza a lo largo del eje 16 mediante el accionamiento de los activadores 87 y el acoplamiento roscado entre las varillas roscadas 83 y los correspondientes collares roscados 88 del conjunto de puente del carro 80 (véase la FIG. 4). Así, el accionamiento selectivo de los activadores 46, 116 (ver FIGS. 4 y 11) hace que el conjunto de impresión 100 se desplace de forma controlable dentro de un plano paralelo a la superficie superior 4a de la base 4, y el accionamiento selectivo de los activadores 87 hace que el conjunto de impresión 100 se desplace de forma controlable verticalmente (o a lo largo del eje 16).

Refiriéndose de nuevo a la FIG. 13, el accionamiento de los activadores 46, 116, 87 (ver FIGS. 4 y 11) pueden ser monitorizados y controlados por un controlador central 202. El controlador 202 puede comprender cualquier dispositivo o conjunto adecuado que sea capaz de recibir una señal eléctrica o informativa y transmitir diversas señales eléctricas, mecánicas o informativas a otros dispositivos (por ejemplo, la válvula 201, el conjunto de bomba 105, etc.). En particular, en este ejemplo, el controlador 202 incluye un procesador 204 y una memoria 205. El procesador 204 (por ejemplo, microprocesador, unidad central de procesamiento, o conjunto de tales dispositivos procesadores, etc.) ejecuta instrucciones legibles por máquina proporcionadas en la memoria 205 para proporcionar al procesador 204 toda la funcionalidad descrita en el presente documento. La memoria 205 puede comprender almacenamiento volátil (por ejemplo, memoria de acceso aleatorio), almacenamiento no volátil (por ejemplo, almacenamiento flash, memoria de sólo lectura, etc.), o combinaciones de almacenamiento volátil y no volátil. Los datos consumidos o producidos por las instrucciones legibles por máquina también pueden almacenarse en la memoria 205. También se puede incluir una fuente de alimentación adecuada dentro del controlador 202 o acoplada a él para suministrar energía eléctrica a los componentes del controlador 202 (por ejemplo, el procesador 204, la memoria 205, etc.). La fuente de alimentación puede ser cualquier fuente de energía eléctrica adecuada, como, por ejemplo, una batería, un condensador, un convertidor o una red eléctrica local, etc.

El controlador 202 puede estar acoplado a cada uno de los activadores 87, 116, 46 a través de una pluralidad de rutas de comunicación 203. Las rutas de comunicación 203 pueden comprender cualquier conexión por cable adecuada (por ejemplo, cables activadores, cables de fibra óptica, etc.) o inalámbrica (por ejemplo, WIFI, BLUETOOTH®, comunicación de campo cercano, comunicación por radiofrecuencia, comunicación por infrarrojos, etc.). En esta realización, las rutas de comunicación 203 comprenden cables activadores que están configurados para transmitir energía y/o señales de comunicación durante las operaciones. Además, como se muestra en la FIG. 13, el controlador 202 también está acoplado a cada uno de los conjuntos de bomba 105 y bomba 132 a través de vías activadoras adicionales 203.

Durante las operaciones, el controlador 202 acciona selectivamente los activadores 87, 116, 46 para maniobrar controlablemente el conjunto de impresión 100 a lo largo de cada uno de los ejes 12, 14, 16, como se describió anteriormente. Además, el controlador 202 también acciona el conjunto de bomba 105 y la bomba 132 para emitir material de construcción extruíble de forma controlable desde la salida 112 del conducto de salida 110, como se ha descrito anteriormente. Específicamente, el controlador 202 maniobra selectivamente el conjunto de impresión 100 a lo largo de los ejes 12, 14, 16 y emite material de construcción desde la salida 112 de acuerdo con instrucciones legibles por máquina (por ejemplo, software) que se almacenan en la memoria 205 y son ejecutadas por el procesador 204. Sin embargo, debe apreciarse que mediante la ejecución de las instrucciones legibles por máquina, se depositan capas de cemento sobre la base 4 de tal forma que se forma o imprime verticalmente una estructura (por ejemplo, la estructura 5) desde la base hacia arriba a través del sistema de construcción 10. Refiriéndose brevemente a las FIGS. 1 y 2, en esta realización, el controlador 202 puede estar dispuesto dentro de un armario de almacenamiento 209 que está montado o asegurado a uno de los conjuntos de soporte vertical 60 del pórtico 50. Sin embargo, debe apreciarse que la ubicación del controlador 202 puede variar en otras realizaciones.

Refiriéndose ahora a las FIGS. 16, en las realizaciones descritas anteriormente el conjunto de bomba 105 del conjunto de impresión 100 es maniobrado por el pórtico 50 a lo largo de los ejes 12, 14, 16 para depositar capas controladas de material de construcción extruíble para formar una estructura (por ejemplo, la estructura 5) (véanse las FIGS. 1, 2, 11 y 13). Sin estar limitado a esta o cualquier otra teoría, al colocar el conjunto de bomba 105 cerca del conducto de salida 110, se puede ejercer un control relativamente preciso tanto del caudal como del momento de inicio y cese del flujo de material de construcción desde la salida 112. De este modo, el cemento puede depositarse en la base 4 con un alto nivel de precisión.

Sin embargo, en otras realizaciones, puede ser deseable ubicar el conjunto de bomba 105 (y también la tolva 102) distal al pórtico 50, de modo que el pórtico 50 no necesite soportar el peso adicional impartido por estos componentes durante una operación de construcción. Por ejemplo, refiriéndonos ahora a la FIG. 16, se muestra otra realización del conjunto de impresión 200 acoplado al pórtico 50 del sistema de construcción 10. El conjunto de impresión 200 es sustancialmente el mismo que el conjunto de impresión 100, y por lo tanto, los componentes compartidos se muestran con números de referencia similares en la FIG. 16 y la discusión a continuación se centrará en las características del conjunto de impresión 200 que son diferentes del conjunto de impresión 100. Además, muchas características del sistema de construcción 10 no se muestran en la FIG.

16, ya que no son pertinentes para la discusión del conjunto de impresión 200. Sin embargo, debe apreciarse que tales características no representadas también se incluirían dentro del sistema de construcción 10 de la misma manera que se ha descrito anteriormente. Por lo tanto, la representación simplificada de la FIG. 16 es una mera simplificación de la figura y el texto asociado.

Como se muestra en la FIG. 16, el conjunto de impresión 200 incluye el conducto de salida 110 y un conjunto de bomba 207 que está situado junto a la base 4 (o distal a la misma) y, por lo tanto, no se transporta en el pórtico 50 junto con el conducto de salida 110. El conjunto de bomba 207 puede ser similar o el mismo que el conjunto de bomba 105 en algunas realizaciones. Sin embargo, en otras realizaciones, el conjunto de bomba 207 puede ser cualquier otra(s) bomba(s) adecuada(s) para presurizar y suministrar un material de construcción extruíble desde la fuente 130 al conducto de salida 110 a lo largo del conducto de suministro 101. Debe apreciarse que la bomba 132 se omite en esta realización debido a la colocación del conjunto de bomba 207.

Además, el conjunto de impresión 200 incluye una válvula 201 dispuesta entre el conducto de salida 110 y el conjunto de bomba 207 a lo largo del conducto de suministro 101. En esta realización (como se muestra en la FIG. 16), la válvula 201 está dispuesta a lo largo del conducto de suministro 101, cerca del conducto de salida 110 y de la salida 112. En otras realizaciones, la válvula 201 puede estar dispuesta dentro o a lo largo del conducto de salida 110 y puede estar próxima a la salida 112. Independientemente de ello, la válvula 201 y el conducto de salida 110 son transportados por el pórtico y son maniobrados a lo largo de los ejes 12, 14, 16 por el sistema de construcción 10 sustancialmente de la misma manera descrita anteriormente para el conjunto de impresión 100.

La válvula 201 es un miembro accionable que está configurado para cerrar o ajustar selectivamente el flujo de material de construcción extruíble hacia el conducto de salida 110 desde el conjunto de bomba 207. En algunas realizaciones, la válvula 201 comprende una válvula de pellizco; sin embargo, se pueden utilizar otros diseños o disposiciones de válvula en otras realizaciones (por ejemplo, válvula de bola, válvula de compuerta, válvula de mariposa, etc.). La válvula 201 puede accionarse entre una posición totalmente abierta, en la que la válvula 201 tiene poco o ningún efecto sobre el caudal de material de construcción que fluye entre el conjunto de bomba 207 y el conducto de salida 110, y una posición totalmente cerrada, en la que la válvula 201 impide que todo el material de construcción extruíble avance hacia el conducto de salida 110 desde el conjunto de bomba 207 a través del conducto de suministro 101. Además, la válvula 201 también puede accionarse a una pluralidad de posiciones que se encuentran entre las posiciones totalmente abierta y totalmente cerrada para ajustar progresivamente el flujo de material de construcción entre el conjunto de bomba 207 y el conducto de salida 110. Además, en esta realización, la válvula 201 se acciona neumáticamente con aire comprimido; sin embargo, otros métodos de accionamiento son posibles, tales como, por ejemplo, accionamiento eléctrico, accionamiento hidráulico, accionamiento mecánico, o alguna combinación de los mismos.

Refiriéndose aún a la FIG. 16, el controlador 202 (descrito anteriormente) está acoplado comunicativamente a cada una de la válvula 201 y al conjunto de bomba 207 a través de las vías activadoras 203, que son las mismas que se han descrito anteriormente (y, por lo tanto, pueden ser cualquier conexión inalámbrica o por cable adecuada). Durante las operaciones, el controlador 202 puede accionar la válvula 201 (por ejemplo, a través de un sistema de aire comprimido u otro sistema de accionamiento) a una posición deseada - incluyendo la posición totalmente cerrada, la posición totalmente abierta, o cualquiera de la pluralidad de posiciones entre la posición totalmente abierta y la posición totalmente cerrada. En algunas realizaciones, el controlador 202 está configurado para accionar la válvula 201 basándose en una serie de factores, tales como, por ejemplo, el estado de funcionamiento del conjunto de bomba 207, la parte de la estructura (por ejemplo, la estructura 5 mostrada en la FIG. 1) que se va a construir (por ejemplo, impreso), la longitud del conducto de suministro 101 entre el conjunto de bomba 207 y la válvula 201 (y/o el conducto de salida 110), etc.

Sin estar limitado a esta o a cualquier otra teoría, el accionamiento de la válvula 201 puede permitir un control preciso del flujo de salida del material de construcción extruíble desde el conducto de salida 110 durante las operaciones, incluso aunque el conjunto de bomba 207 no esté dispuesto en el pórtico 50. Por ejemplo, refiriéndonos ahora a las FIGS. 16 y 17, se muestra un método 210 para accionar la válvula 201 dentro del conjunto de impresión 200. El método 210 puede ser practicado total o parcialmente por el controlador 202 (por ejemplo, por el procesador 204 que ejecuta instrucciones legibles por máquina almacenadas en la memoria 205) dentro del conjunto de impresión 200. Como resultado, se sigue haciendo referencia al conjunto de impresión 200 mostrado en la FIG. 16 al describir las características del método 210 de la FIG. 17. Sin embargo, debe apreciarse que otros conjuntos, sistemas, y/o personal pueden ser utilizados para llevar a cabo el método 210 en otras realizaciones. Por lo tanto, al describir el método 210, cualquier referencia a las acciones o funciones del controlador 202 o a las características del conjunto de impresión 200 tiene como única finalidad explicar o describir determinadas realizaciones del método 210 y no debe interpretarse como una limitación de todas las posibles realizaciones del método 210.

Inicialmente, el método 210 comienza en 212 activando un conjunto de bomba (por ejemplo, conjunto de bomba 205) para iniciar el flujo de un material de construcción extruíble (por ejemplo, una mezcla de cemento) desde una fuente (por ejemplo, fuente 130) hacia un conducto de salida (por ejemplo, conducto de salida 110) de un conjunto de impresión (por ejemplo, conjunto de impresión 200) para imprimir una estructura (por ejemplo, estructura 5 de la FIG. 1). En algunas realizaciones, se puede utilizar un controlador central (por ejemplo, el controlador 202) para activar el conjunto de la bomba; sin embargo, en otras realizaciones se pueden utilizar otros métodos de activación. Por ejemplo, puede utilizarse personal o un controlador independiente para activar el conjunto de la bomba e iniciar así el flujo de material de construcción hacia el conducto de salida.

A continuación, el método 210 incluye esperar durante un periodo de tiempo predeterminado después de activar el conjunto de bomba en 214. Por ejemplo, con referencia al conjunto de impresión 200, el bloque 214 puede incluir la espera de una cantidad suficiente para permitir que el material de construcción fluya a través del conducto de suministro 101 y alcance la válvula 201, de modo que el flujo subsiguiente de cemento desde la salida 112 pueda controlarse con mayor precisión mediante el accionamiento de la válvula 201. En algunas realizaciones, el periodo de tiempo predeterminado puede determinarse previamente y almacenarse en la memoria 205, o puede calcularse o determinarse cada vez que se inicia el bombeo de cemento en 212. Además, el periodo de tiempo predeterminado a partir de 214 puede calcularse o determinarse basándose en una serie de factores y variables diferentes. Por ejemplo, el periodo de tiempo predeterminado puede estar en función de la viscosidad del material de construcción extruíble transportado por el conjunto de bomba (por ejemplo, el conjunto de bomba 207), la longitud de un conducto de suministro (por ejemplo, el conducto de suministro 101) entre el conjunto de bomba y el conducto de salida (o una válvula colocada a lo largo del mismo, como la válvula 201), el diámetro del conducto de suministro, el caudal de material de construcción procedente del conjunto de bomba, la temperatura y humedad locales, etc.

Refiriéndose aún a la FIG. 17, después de esperar el periodo de tiempo predeterminado en 214 (es decir, después de que haya transcurrido el periodo de tiempo predeterminado), el método 210 procede a continuación a accionar una válvula dispuesta próxima a una salida del conducto de flujo de salida (por ejemplo, la válvula 201) desde una posición totalmente cerrada a una posición abierta en 216. En algunas realizaciones, la posición abierta en 216 puede ser una posición totalmente abierta para la válvula o una posición entre la posición totalmente abierta y la posición totalmente cerrada. La determinación específica de la posición de apertura (o grado de apertura) de la válvula en 216 puede verse influida por diversos factores, como el caudal deseado de material de construcción extruíble desde la salida (por ejemplo, la salida 112), la viscosidad del material de construcción, la velocidad de movimiento del conjunto de impresión (por ejemplo, el movimiento a través del pórtico 50), etc.

Refiriéndose aún a las FIGS. 16 y 17, cuando se realiza el método 210 con el conjunto de impresión, la espera de la cantidad predeterminada de tiempo en el bloque 214 permite que el flujo de material de construcción desde la salida 112 del conducto de salida 110 se programe con mayor precisión en el bloque 216. Específicamente, el retardo en el bloque 214 puede ser suficiente para permitir que el material de construcción extruíble fluya a lo largo del conducto de suministro 101 desde el conjunto de bomba 207 hasta la válvula 201, de modo que haya poco o ningún retardo entre la apertura de la válvula en el bloque 216 y el flujo de salida final o la deposición del material de construcción. Además, en algunas realizaciones, el controlador 202 puede esperar el período de tiempo predeterminado en el bloque 214 para permitir que el pórtico 50 maniobre el conducto de salida 110 del conjunto de impresión 200 (por ejemplo, a lo largo de los ejes 12, 14, 16) hasta la ubicación deseada en la base 4 antes de iniciar el flujo de material de construcción desde la salida 112.

Refiriéndonos ahora a la FIG. 18, se muestra otro método 220 para accionar la válvula 201 dentro del conjunto de impresión 200. Al igual que con el método 210 descrito anteriormente, el método 220 puede ser practicado por el controlador 202 (por ejemplo, por el procesador 204 que ejecuta instrucciones legibles por máquina almacenadas en la memoria 205) dentro del conjunto de impresión 200. De acuerdo con lo anterior, se hace referencia continua a la FIG. 16 al describir las características del método 220 de la FIG. 18. Sin embargo, debe apreciarse que otros conjuntos, sistemas, y/o personal pueden ser utilizados para llevar a cabo el método 220 en otras realizaciones. Por lo tanto, al describir el método 210, cualquier referencia a las acciones o funciones del controlador 202 o a las características del conjunto de impresión 200 tiene como única finalidad explicar o describir determinadas realizaciones del método 210 y no debe interpretarse como una limitación de todas las posibles realizaciones del método 210.

Inicialmente, el método 220 comienza deteniendo el bombeo de material de construcción extruíble hacia un conducto de salida montado en un conjunto de impresión para imprimir una estructura en 222. Por ejemplo, en el conjunto de impresión 200 de la FIG. 16, el bloque 222 puede incluir la detención del bombeo de material de construcción desde el conjunto de bomba 207 (por ejemplo, ya sea por el controlador 202 o algún otro método de actuación como se ha descrito anteriormente). En algunas realizaciones, la detención del bombeo con el conjunto de bomba 207 puede ser deseable al cesar las operaciones de impresión (temporal o permanentemente) o al finalizar un movimiento del conjunto de impresión 200 a lo largo de la base 4 (por ejemplo, a lo largo de uno o más de los ejes 12, 14, 16).

A continuación, el método 220 incluye accionar una válvula dispuesta próxima a una salida del conducto de salida (por ejemplo, la válvula 201) desde una posición abierta a una posición completamente cerrada en 224. Con referencia al conjunto de impresión 200, en algunas realizaciones el accionamiento de la válvula 201 en 224 se lleva a cabo lo más rápidamente posible después de detener el bombeo de material de construcción extruíble desde el conjunto de bomba 207. Por ejemplo, en algunas realizaciones, el accionamiento de la válvula 201 en 224 puede llevarse a cabo simultáneamente, o casi simultáneamente con la detención del bombeo de material de construcción con el conjunto de bomba 207 en 222. En otras realizaciones, el accionamiento de la válvula 201 puede llevarse a cabo después de un segundo periodo de tiempo predeterminado, tras la detención del bombeo de material de construcción desde el conjunto de bomba 207. Sin estar limitado a esta o cualquier otra teoría, puede ser deseable accionar rápidamente la válvula 201 a la posición completamente cerrada en 224 después de detener el bombeo de material de construcción desde el conjunto de bomba 105, de modo que el cemento adicional que todavía está dentro del conducto de suministro 101 entre el conjunto de bomba 207 y la válvula 201 no fluya hacia la base 4. Así, cerrando rápidamente la válvula 201 (por ejemplo, a través del controlador 202), el cese del flujo de material de construcción extruíble desde la salida 112 puede controlarse con mayor precisión durante las operaciones. En otras realizaciones, el controlador 202 puede cerrar la válvula 201 mientras el conjunto de bomba 207 continúa funcionando.

Mientras que las realizaciones aquí divulgadas han utilizado el pórtico 50 para soportar y maniobrar un conjunto de impresión (por ejemplo, conjunto de impresión 100, 200) sobre una base 4 para la fabricación aditiva (por ejemplo, impresión 3D) de una estructura (por ejemplo, estructura 5) (véanse las FIGS. 1 y 2), debe apreciarse que otras realizaciones del pórtico 50 pueden utilizarse en otras realizaciones. En particular, en algunas realizaciones, el pórtico (por ejemplo, el pórtico 50) puede ser plegable en al menos una dimensión. Sin estar limitado a esta o cualquier otra teoría, el pórtico colapsable (u otra estructura de soporte y actuación para el conjunto de impresión) puede facilitar el transporte del sistema de construcción 10 (por ejemplo, entre sitios de trabajo o entre un sitio de trabajo una instalación de almacenamiento) y el almacenamiento del sistema de construcción 10 cuando no esté en uso.

Por ejemplo, refiriéndonos ahora a la FIG. 19, se muestra otro sistema de construcción 300 para construir una estructura (por ejemplo, la estructura 5) mediante impresión 3D. El sistema de construcción 300 es similar al sistema de construcción 10 en varios aspectos y, por lo tanto, la descripción y las figuras siguientes se centrarán en las características y los elementos del sistema de construcción 300 que son diferentes del sistema de construcción 10. En términos generales, el sistema de construcción 300 incluye un pórtico 350 que soporta de forma móvil un conjunto de impresión 390 por encima de la superficie superior 4a de la base 4. El conjunto de impresión 390 puede ser el mismo o similar al conjunto de impresión 100 y/o 200, descritos anteriormente. Por ejemplo, en algunas realizaciones, el conjunto de impresión 390 (o la parte del conjunto de impresión 390 que se apoya directamente en el pórtico 350) puede comprender un conducto de salida y una válvula similares al conducto de salida 110 y la válvula 201 descritos anteriormente (véase la FIG. 16). Sin embargo, el conjunto de impresión 390 puede comprender una variedad de diferentes componentes y conjuntos que están configurados para emitir o depositar de forma controlable un material de construcción extruíble sobre la base 4 durante las operaciones de construcción. Además, como se describió anteriormente para el pórtico 50, durante las operaciones el pórtico 350 puede accionarse para maniobrar el conjunto de impresión 390 a lo largo de uno o más de los ejes 12, 14, 16 con respecto a la base 4.

El pórtico 350 incluye un par de conjuntos de raíles 320, un par de conjuntos de soporte vertical 360 y un conjunto de puente de carro 380. Los conjuntos de raíles 320 pueden ser similares a los conjuntos de raíles 20, 120 descritos anteriormente, y por lo tanto muchos de los detalles de los conjuntos de raíles 320 no se discuten o representan en gran detalle en el presente documento. En términos generales, los conjuntos de raíles comprenden un raíl 322 para proporcionar una pista o trayectoria para que el pórtico 350 se mueva a lo largo del eje 12. En algunas realizaciones, el raíl 322 puede estar formado por un miembro angular alargado (como el miembro angular 28 descrito anteriormente véase FIG. 3).

Refiriéndose aún a la FIG. 19, cada conjunto de soporte vertical 360 incluye una viga inferior 368 que se apoya de forma móvil en uno correspondiente de los conjuntos de raíl 320 a través de uno o más conjuntos de rodillos (por ejemplo, como los conjuntos de rodillos 68 descritos anteriormente). Durante las operaciones, cada conjunto de soporte vertical 360 puede ser accionado o impulsado axialmente a lo largo de los conjuntos de rieles 320 con respecto al eje 12. Por ejemplo, los conjuntos de soporte vertical 360 pueden ser impulsados a lo largo de los conjuntos de raíl 320 por un sistema de cremallera y piñón accionable (por ejemplo, como el activador 46, el árbol 41 y la cremallera 32 descritos anteriormente).

Además, cada conjunto de soporte vertical 360 comprende una pluralidad de pistones verticales telescópicos -a saber, un primer pistón o pistón inferior 362, un segundo pistón o pistón medio 364, y un tercer pistón o pistón superior 366. Cada uno de los pistones 362, 364, 366 es un miembro alargado que incluye un primer extremo o extremo superior 362a, 364a, 366a, respectivamente, y un segundo extremo o extremo inferior 362b, 364b, 366b, respectivamente, opuesto al extremo superior 362a, 364a, 366a, respectivamente. Además, los pistones 362, 364, 366 están axialmente acoplados entre sí en una dirección que es paralela al eje 16. Específicamente, el extremo inferior 366b del pistón superior 366 se recibe axialmente dentro del extremo superior 364a del pistón medio 364, y el extremo inferior 364b del pistón medio 364 se recibe axialmente dentro del extremo superior 362a del pistón inferior 362. Durante las operaciones, el pistón medio 364 puede ser actuado axialmente (de nuevo en una dirección paralela al eje 16) dentro y fuera del pistón inferior 362, y el pistón superior 366 puede ser actuado axialmente de forma similar dentro y fuera del pistón medio 364. Así, el accionamiento axial de los pistones 362, 364, 366 puede ajustar de forma controlable una altura vertical de los conjuntos de soporte vertical 360. Puede utilizarse cualquier mecanismo o sistema adecuado para accionar axialmente los pistones 362, 364, 366, como, por ejemplo, un sistema de accionamiento hidráulico, un sistema de accionamiento eléctrico, un sistema de accionamiento neumático, o alguna combinación de los mismos.

Refiriéndose aún a la FIG. 19, el extremo inferior 362b del pistón inferior 362 está acoplado a la viga inferior 368, y el extremo superior 366a del pistón superior 366 está acoplado a un bloque de montaje 369. Así, el accionamiento axial de los pistones 362 , 364, 366 puede ajustar o cambiar un espaciado axial o distancia entre la viga inferior 368 y el bloque de montaje 369 durante las operaciones.

El conjunto de puente de carro 380 puede comprender una o más vigas de soporte 382 que se extienden entre los bloques de montaje 369 de los conjuntos de soporte vertical 360 a lo largo de una dirección que es paralela al eje 14. La(s) viga(s) 382 puede(n) ser la(s) misma(s) o similar(es) a la(s) viga(s) 82 en algunas realizaciones. Además, el conjunto de impresión 390 puede estar soportado de forma móvil por la(s) viga(s) 382. Por ejemplo, el conjunto de impresión 390 puede ser soportado por la(s) viga(s) 382 de manera similar a la descrita anteriormente para el conjunto de impresión 100 y las vigas 82. Además, el conjunto de impresión 390 puede accionarse para desplazarse a lo largo de la(s) viga(s) 382 y el eje 14. En algunas realizaciones, el conjunto de impresión 390 puede ser accionado a lo largo de la(s) viga(s) 382 por un sistema de cremallera y piñón accionable (por ejemplo, como el activador 116, el árbol 118 y la cremallera 114 descritos anteriormente).

Las operaciones de construcción o impresión con el sistema de construcción 300 son sustancialmente las mismas que las descritas anteriormente para el sistema de construcción 10. Sin embargo, además de estas operaciones generales, al finalizar las operaciones de construcción, el pórtico 350 puede colapsarse verticalmente (o a lo largo del eje 16) telescópicamente cada conjunto de soporte vertical 360 axialmente hacia abajo. Específicamente, cada conjunto de soporte vertical 360 puede colapsarse verticalmente accionando el pistón superior 362 hacia el pistón medio 364, y accionando el pistón medio 364 hacia el pistón inferior 362. Sin limitarse a ésta ni a ninguna otra teoría, el colapso axial de los conjuntos de soporte vertical 360 puede facilitar el transporte del pórtico 350 dentro de un contenedor de envío estándar (u otro contenedor adecuado) sin necesidad de desmontar completamente el pórtico 350.

Refiriéndonos ahora a la FIG. 20, se muestra otro sistema de construcción 400 para construir una estructura (por ejemplo, la estructura 5) mediante impresión 3D. El sistema de construcción 400 es similar a los sistemas de construcción 10 y 300 en varios aspectos y, por lo tanto, la descripción y las figuras siguientes se centrarán en las características y los elementos del sistema de construcción 400 que son diferentes de los sistemas de construcción 10, 300. En términos generales, el sistema de construcción 400 incluye un pórtico 450 que soporta de forma móvil un conjunto de impresión 490 por encima de la superficie superior 4a de la base 4. El conjunto de impresión 490 puede ser igual o similar a los conjuntos de impresión 100, 200, 390, descritos anteriormente. Por ejemplo, en algunas realizaciones, el conjunto de impresión 490 (o la parte del conjunto de impresión 490 que se apoya directamente en el pórtico 450) puede comprender un conducto de salida y una válvula similares al conducto de salida 110 y la válvula 201 descritos anteriormente (véase la FIG. 16). Sin embargo, el conjunto de impresión 490 puede comprender una variedad de componentes y conjuntos diferentes que están configurados para emitir o depositar de forma controlable un material de construcción extruíble sobre la base 4 durante las operaciones de construcción. Además, como se ha descrito anteriormente para el pórtico 50, durante las operaciones el pórtico 450 puede ser accionado para maniobrar el conjunto de impresión 490 a lo largo de uno o más de los ejes 12, 14, 16 en relación con la base 4.

El pórtico 450 incluye un par de conjuntos de raíles 420, un par de conjuntos de soporte vertical 460 y un conjunto de puente de carro 480. Los conjuntos de raíles 420 pueden ser similares a los conjuntos de raíles 20, 120, 320 descritos anteriormente, y por lo tanto muchos de los detalles de los conjuntos de raíles 420 no se discuten en gran detalle en el presente documento. En términos generales, los conjuntos de raíles 420 comprenden un raíl (no mostrado en la FIG. 20) para proporcionar una pista o trayectoria para que el pórtico 450 se mueva a lo largo del eje 12. En algunas realizaciones, el raíl (no se muestra) puede estar formado por un miembro angular alargado (como el miembro angular 28 descrito anteriormente - ver FIG. 3).

Refiriéndose aún a la FIG. 20, cada conjunto de soporte vertical 460 incluye una viga inferior 468 que se apoya de forma móvil en uno correspondiente de los conjuntos de raíl 420 a través de uno o más conjuntos de rodillos (por ejemplo, como los conjuntos de rodillos 68 descritos anteriormente). Durante las operaciones, cada conjunto de soporte vertical 460 puede ser accionado o impulsado axialmente a lo largo de los conjuntos de rieles 420 con respecto al eje 12. Por ejemplo, los conjuntos de soporte vertical 460 pueden ser impulsados a lo largo de los conjuntos de rieles 420 por un sistema de piñón y cremallera accionable (por ejemplo, como el activador 46, el árbol 41 y la cremallera 32 descritos anteriormente).

Además, cada conjunto de soporte vertical 460 comprende un bloque de montaje 469, y un conjunto de elevación de tijera 462 acoplado entre la viga inferior 468 y el bloque de montaje 469. El conjunto de elevador de tijera 462 comprende una pluralidad de miembros de enlace 464 que están acoplados pivotablemente entre sí en los extremos respectivos. Durante las operaciones, los pistones hidráulicos u otros actuadores adecuados (no mostrados) pueden rotar selectivamente los miembros de unión 464 uno con respecto al otro sobre sus respectivos extremos para elevar o bajar axialmente el bloque de montaje 469 con respecto a la viga inferior 468. Un poste de guía central 466 puede estar dispuesto dentro del conjunto de elevador de tijera 462 y extenderse axialmente con respecto al eje 16 entre la viga inferior 468 y el bloque de montaje 469. Durante las operaciones, el bloque de montaje 469 puede acoplarse por deslizamiento con el poste guía 466, a través de una abertura central 469a, a medida que el bloque de montaje 469 se eleva o desciende mediante el accionamiento del conjunto de elevación de tijera 464 para asegurar un movimiento sustancialmente axial del bloque de montaje 469 con respecto al eje 16.

El ensamblaje de puente de carro 480 puede comprender una o más vigas de soporte 482 que se extienden entre los bloques de montaje 469 de los ensamblajes de soporte vertical 360 a lo largo de una dirección que es paralela al eje 14. Las vigas 482 pueden ser iguales o similares a las vigas 82 en algunas realizaciones. Además, el conjunto de impresión 490 puede estar soportado de forma móvil por las vigas 482. Por ejemplo, el conjunto de impresión 490 puede ser soportado por las vigas 482 de una manera similar a la descrita anteriormente para el conjunto de impresión 100 y las vigas 82. Además, el conjunto de impresión 490 puede accionarse para desplazarse a lo largo de las vigas 482 y el eje 14. En algunas realizaciones, el conjunto de impresión 490 puede ser impulsado a lo largo de las vigas 482 por un sistema de piñón y cremallera accionable (por ejemplo, como el activador 116, el árbol 118 y la cremallera 114 descritos anteriormente).

Las operaciones de construcción o impresión con el sistema de construcción 400 son sustancialmente las mismas que las descritas anteriormente para el sistema de construcción 10. Sin embargo, como se ha descrito anteriormente para el pórtico 350, además de las operaciones generales, una vez finalizadas las operaciones de construcción, el pórtico 450 puede colapsarse verticalmente (o a lo largo del eje 16) bajando o colapsando de forma controlable los conjuntos de soporte vertical 460. En particular, los conjuntos de soporte vertical 460 pueden colapsarse pivotando los miembros de unión 464 dentro de los conjuntos de elevación de tijera 462 uno respecto del otro para colapsar axialmente el bloque de montaje 469 hacia la viga inferior 468. Sin estar limitado a esta o cualquier otra teoría, el colapso axial de los conjuntos de soporte vertical 460 puede facilitar el transporte del pórtico 450 dentro de un contenedor de envío estándar (u otro contenedor adecuado) sin necesidad de desmontar completamente el pórtico 450.

De la manera descrita, un sistema de construcción (por ejemplo, los sistemas de construcción 10, 300, 400, etc.) puede utilizarse para construir una estructura (por ejemplo, la estructura 5) mediante un método de fabricación aditiva, como, por ejemplo, la impresión 3D. De acuerdo con lo anterior, mediante el uso de los sistemas de construcción divulgados aquí, el tiempo y los materiales necesarios para construir una estructura pueden ser reducidos.

A continuación, se describirán sistemas y métodos para el diseño y construcción de una estructura (por ejemplo, la estructura 5) con los sistemas de construcción aquí descritos (por ejemplo, los sistemas de construcción 10, 300, 400). Como resultado, los sistemas y métodos aquí descritos están dirigidos al diseño y construcción de una estructura mediante un proceso de fabricación aditiva (por ejemplo, impresión 3D). Además, como se describirá con más detalle a continuación, cualquiera o todos los métodos aquí descritos pueden ser practicados parcial o totalmente por un dispositivo informático (por ejemplo, el controlador 202) o una pluralidad de dispositivos informáticos. Por lo tanto, en algunas realizaciones, algunos o todos los métodos descritos en el presente documento pueden ser parcial o totalmente desplegados como instrucciones legibles por máquina, tales como, por ejemplo, un medio legible por ordenador no transitorio que es ejecutable por un dispositivo informático.

Refiriéndose ahora a la FIG. 21, se muestra un plano de una estructura 500 que puede diseñarse y construirse de acuerdo con algunas realizaciones. En esta realización, la estructura 500 es una estructura de un solo piso; sin embargo, también pueden construirse estructuras de varios pisos (por ejemplo, una estructura de dos o tres pisos) mediante el sistema y los métodos descritos en el presente documento. La estructura 500 incluye una pluralidad de paredes - incluyendo una pluralidad de paredes exteriores 502 y una pluralidad de paredes interiores 504. Además, la estructura 500 incluye una pluralidad de ventanas 506 que se extienden a través de las paredes exteriores 502, y una pluralidad de bastidores de puertas 508 que se extienden tanto a través de las paredes exteriores 502 como de las paredes interiores 504.

Los métodos de diseño de la estructura 500 se describirán ahora con referencia a las FIGS. 22-32. En general, el siguiente método puede utilizarse para diseñar y caracterizar la estructura 500 de modo que pueda realizarse una operación de impresión 3D para formar la estructura 500 utilizando un sistema de construcción adecuado, como, por ejemplo, los sistemas de construcción 10, 300, 400, descritos anteriormente.

Refiriéndose ahora a las FIGS. 21 y 22, una vez finalizado el plano de la estructura 500 (por ejemplo, como el plano mostrado en la FIG. 21), el plano de planta, incluidas las paredes 502, 504, ventanas 506 y bastidores de puertas 508 se reduce a un diagrama de líneas 510 que incluye una serie de segmentos de línea que representan la disposición general de la estructura 500. Específicamente, dentro del diagrama de líneas 510, cada una de las paredes 502, 504 están representadas por una serie de segmentos de línea 512 que se extienden entre puntos discretos 514, y cada una de las ventanas 506, 508 están representadas por huecos 516 entre pares de puntos 514 de diferentes segmentos de línea 512. Dentro del diagrama de líneas 510, los puntos 514 se sitúan tanto en los extremos de los segmentos de línea 512 como en los puntos de intersección entre dos o más segmentos de línea 512.

Además, en esta realización, la estructura 500 incluye una pluralidad de paredes curvas (por ejemplo, dos de las paredes exteriores 502 de la estructura 500). Para representar estas paredes curvas dentro del diagrama de líneas 510, las porciones rectas de las paredes 502 se dibujan como segmentos de línea recta que terminan en puntos 514 situados en el inicio de la sección o porción curva. A continuación, se fija un punto focal 518 para definir así el radio de curvatura de la sección curva de la pared 502, y se traza un segmento de línea curva 519 a lo largo de esa curvatura definida entre los dos puntos 514 de las porciones de pared recta contiguas (que están representadas por segmentos de línea 512 como se ha descrito anteriormente). Como resultado, el diagrama lineal 510 representa un segmento de pared curvada como un segmento lineal curvado discreto 519 (con un punto focal designado o centro de curvatura 518) que se une o interseca con dos segmentos lineales rectos adyacentes 512 en un par de puntos 514, lo que simplifica la representación geométrica de las porciones curvadas relativamente complejas de las paredes exteriores 502 de la estructura 500.

Sin estar limitado a esta o cualquier otra teoría, definiendo primero un diagrama de línea 510 para definir los segmentos de pared, ventana, puertas, etc. de la estructura 500, la colocación nominal (por ejemplo, la colocación de la línea central) y la longitud de cada una de las paredes, ventanas, puertas, etc. de la estructura 500 pueden ser definidas. En algunas realizaciones, el diagrama de líneas 510 es derivado (por ejemplo, total o parcialmente) por un dispositivo informático que ejecuta instrucciones legibles por máquina. Como resultado, las variables, incluyendo la longitud de las paredes, los puntos de inicio y final de las paredes, la curvatura (para las partes curvas de las paredes) de las paredes, la ubicación de la línea central de la pared, los puntos de intersección entre las paredes, etc. que se determinan a partir del diagrama de líneas 510 pueden ser capturadas y almacenadas por el dispositivo informático. A continuación, estos datos pueden utilizarse para generar diagramas y planos posteriores de la forma descrita en el presente documento. Además, en algunas realizaciones, una estructura de varios pisos puede representarse mediante una pluralidad de diagramas de líneas (por ejemplo, como el diagrama de líneas 510), en el que cada piso o nivel de la estructura puede tener su propio diagrama de líneas correspondiente. Además, en algunas realizaciones, se pueden generar múltiples diagramas de líneas 510 para un piso dado de una estructura (por ejemplo, para representar diferentes secciones verticales o niveles del piso dado).

Refiriéndose ahora a las FIGS. 21-23, después de derivar el diagrama de líneas 510 (y la variable y los datos asociados al mismo) para la estructura 500 como se ha descrito anteriormente, se genera un diagrama envolvente 520 para cada una de las paredes 502, 504 basándose en la información de posicionamiento y longitud proporcionada por el diagrama de líneas 510. En términos generales, para generar el diagrama envolvente 520, cada segmento de línea del diagrama de línea 510 (por ejemplo, los segmentos de línea 512, 514 en la FIG. 22) se le da un grosor o anchura de pared. En algunas realizaciones, el espesor de pared T puede representarse como una distancia que se extiende perpendicular y equidistantemente a cada lado de los segmentos de línea desde el diagrama de líneas 510. El diagrama envolvente resultante 520 de la FIG. 23 muestra el revestimiento exterior o los bordes 522 de las paredes 502, 504 de la estructura 500. En esta realización, el diagrama del armazón 520 se obtiene mostrando todas las ventanas 506 y los bastidores de las puertas 508 abiertos. Las porciones de los bordes 522 que forman los bordes interiores de los bastidores de las puertas 508 y de las ventanas 506 se denominan en el presente documento nervaduras de extremo 533. Como se describirá con más detalle a continuación, las nervaduras 533 de la tapa de extremo pueden no estar presentes en todas las secciones o niveles verticales de la estructura 500 (por ejemplo, en la parte superior del bastidor de una ventana o puerta, donde puede colocarse un travesaño estructural). Además, como también se describirá con más detalle a continuación, algunas porciones de la estructura 500 pueden incluir segmentos de pared que están cerrados próximos a las ventanas 506 y/o bastidores de puerta 508 (por ejemplo, como secciones verticales de la estructura que están por encima o por debajo de una ventana 506 o por encima de un bastidor de puerta 508).

Refiriéndose aún a las FIGS. 21-23, dentro del diagrama envolvente 520, se designa un único borde cerrado 522 para las paredes conectadas o que se cruzan. Además, en esta realización, el grosor T de cada pared (por ejemplo, paredes 502, 504) de la estructura 500 es el mismo; sin embargo, en otras realizaciones, el grosor T de las paredes dentro de una estructura dada puede variar. En estas realizaciones, las diferencias de grosor T de las distintas paredes de la estructura pueden definirse en el diagrama envolvente 520. Además, dentro del diagrama envolvente 520, puede definirse un grosor de cordón Tb para las líneas que forman los bordes 522. El grosor del cordón T<b>puede determinarse por el grosor o la anchura del cordón de material de construcción extruíble que es extrudido por el sistema de construcción correspondiente (por ejemplo, los sistemas de construcción 10, 300, 400, etc.) durante una operación de construcción. Dado que el grosor del cordón Tb influye en la colocación relativa de las líneas que forman los bordes 522 para proporcionar el grosor de pared T deseado, se representa e incluye dentro del diagrama envolvente 520. En algunas realizaciones, el espesor del cordón TB es una función del sistema de construcción (por ejemplo, el tamaño y la forma de la salida 112 del conducto de salida 110 descrito anteriormente), y puede ser una variable fija o un rango variable.

Como resultado del diagrama envolvente 520, se define la huella y el perímetro de la estructura 500. Además, la anchura de las ventanas 506 y los bastidores de las puertas 508 también se define junto con el área interna (por ejemplo, pies cuadrados) de la estructura 500 y cualquier habitación definida en ella. En algunas realizaciones, el diagrama envolvente 520 puede ser derivado (por ejemplo, total o parcialmente) por un dispositivo informático que ejecuta instrucciones legibles por máquina. Como resultado, todos los parámetros y datos mencionados anteriormente (junto con otros) que se determinan o derivan del diagrama envolvente 520 se almacenan en el dispositivo informático, de tal manera que estos datos se pueden utilizar en la generación de diagramas y planes posteriores de la manera descrita en el presente documento. Además, una estructura de varios pisos puede ser representada por una pluralidad de diagramas envolventes (por ejemplo, como el diagrama envolvente 520) en el que cada piso o nivel de la estructura puede tener su propio diagrama envolvente correspondiente. Además, en algunas realizaciones, se pueden generar múltiples diagramas envolventes 520 para un piso dado de una estructura (por ejemplo, para representar diferentes secciones verticales o niveles del piso dado).

Refiriéndose ahora a las FIGS. 21, 24 y 25, una vez que los bordes exteriores 522 de las paredes que forman la estructura 500 están definidos por el diagrama envolvente 520, el relleno 531 para rellenar parcial o totalmente el espacio definido dentro de los bordes 522 se define dentro de un diagrama de relleno 530. FIG.

24 muestra el diagrama de relleno 530 de la estructura 500, y la FIG. 24 muestra el diagrama de relleno 530 superpuesto sobre el diagrama envolvente 520 de la FIG. 23 para ilustrar mejor las características y la función del relleno definido por el diagrama 530.

El relleno 531 generado dentro del diagrama de relleno 530 puede comprender una pluralidad de nervaduras 532 que se extienden perpendicularmente entre lados opuestos (o paredes) del borde 522, y una pluralidad de líneas de celosía 534 (o más simplemente celosía 534) que se extienden dentro de los bordes 522 a lo largo de las paredes (por ejemplo, a lo largo de las direcciones de los segmentos de línea del diagrama de línea 510) entre las nervaduras 532 y/o las nervaduras de tapa de extremo 533. Mientras que las nervaduras de la tapa 533 se forman como porciones del borde 522 como se describió anteriormente, las nervaduras de la tapa 533 se representan en el diagrama de relleno de la FIG. 24 para mostrar su posición con respecto al relleno 531. Las nervaduras 532 se disponen próximas a cada uno de los puntos 514 dentro del diagrama de líneas 510 (ver FIG. 22) y definen una pluralidad de núcleos 540. Así, los núcleos 540 pueden estar dispuestos generalmente en los bordes laterales de los bastidores de las puertas 508 y ventanas 506 y en la intersección de las paredes 502, 504 dentro de la estructura 500. De acuerdo con lo anterior, los núcleos 540 que se forman en los bordes o ventanas 506 o bastidores de puertas 508 incluirán al menos una nervadura de tapa de extremo 533, y al menos una nervadura 532.

Los núcleos 540 (que están definidos por nervaduras 532 y porciones del borde 522, incluyendo nervaduras de tapa de extremo 533 como se describió previamente) pueden ser regiones sustancialmente huecas dentro de las paredes 502, 504 que están formadas por una pluralidad de nervaduras 532 alineadas verticalmente, y bordes 522 (incluyendo nervaduras de tapa de extremo 533) durante la construcción de la estructura 500. En algunas realizaciones, tras la construcción (por ejemplo, impresión) de la estructura 500, los núcleos 540 completados se rellenan con una pluralidad de miembros de acero alargados (por ejemplo, barras de refuerzo) y una mezcla de cemento. Sin estar limitado a esta o cualquier otra teoría, los núcleos rellenos 540 pueden servir como columnas de soporte vertical dentro de la estructura 500, mejorando así la integridad estructural de la estructura 500.

En esta realización, si dos o más núcleos 540 están inmediatamente adyacentes entre sí dentro de una pared o borde de pared combinado 522 como se representa dentro del diagrama envolvente 520, los dos o más núcleos 540 pueden fusionarse en un único núcleo 540. En algunas realizaciones, si dos o más núcleos 540 estuvieran dispuestos dentro de una cierta distancia X, que puede ser de 1-10 pulgadas a lo largo de una pared dada (por ejemplo, pared 502, 504) en algunas realizaciones, los dos o más núcleos 540 se fusionan en un único núcleo 540. Por ejemplo, los núcleos 540 que estarían dispuestos en la intersección de múltiples paredes 502, 504 se fusionan en un único núcleo 540. Como otro ejemplo, los núcleos 540 que se van a disponer en los extremos de un segmento de pared relativamente corto se pueden fusionar (por ejemplo, si la distancia entre los dos núcleos 540 está dentro de la distancia X, descrita anteriormente).

En esta realización, los núcleos 540 son todos generalmente de forma poligonal. Sin embargo, otras formas no poligonales pueden ser utilizadas en otras realizaciones. Más específicamente, muchos de los núcleos 540 dentro de la estructura 500 pueden ser rectangulares y, por lo tanto, están definidos por dos nervaduras (por ejemplo, las nervaduras 532 o una combinación de nervaduras 532 y nervaduras de tapa de extremo 533) y alguna porción del borde 522 correspondiente (por ejemplo, que no sean las nervaduras de tapa de extremo 533). Además, algunos de los núcleos 540, tales como los núcleos fusionados 540 en la intersección de múltiples paredes 502, 504 pueden estar formados por más de dos nervaduras 532, 533 además de las porciones del borde correspondiente 522 (de nuevo distintas de las nervaduras de tapa de extremo 533).

En referencia a las FIGS. 21, 24, y 25, la celosía 534 puede extenderse entre los núcleos 540 a lo largo de la pared correspondiente 502, 504 (por ejemplo, a lo largo de los segmentos de línea 512 definidos dentro del diagrama de línea 510 como se muestra en la FIG. 22). Refiriéndose brevemente a la FIG. 26, la celosía 534 puede extenderse en un patrón en zigzag entre los bordes opuestos 522 de la pared correspondiente 502, 504 en un ángulo 0 relativo al segmento de línea correspondiente 512 asociado con la pared correspondiente 502, 504. El ángulo 0 puede depender de una serie de factores diferentes, tales como, por ejemplo, la longitud a lo largo de la pared correspondiente (por ejemplo, la pared 502, 504) entre las nervaduras 532, 533, el espesor T de la pared, el espesor T<b>del cordón (en el que cada uno de los espesores T y T<b>del cordón se han descrito anteriormente), etc. En algunas realizaciones, el ángulo 0 puede oscilar entre aproximadamente 20° y aproximadamente 45°.

Volviendo a las FIGS. 21, 24, y 25, en algunas realizaciones, la longitud de un segmento de pared entre dos nervaduras 532, 533 puede no ser adecuada (por ejemplo, puede no ser suficientemente larga) para la colocación de la celosía 534. Como resultado, la celosía 534 puede omitirse dentro del segmento de pared particular, formando por tanto un vacío 535 (véase el vacío 535 mostrado en la FIG. 25). En esta realización, la celosía 534 puede omitirse dentro de un segmento de pared dado (formando así un vacío 535) cuando la distancia entre los dos núcleos adyacentes 540 dentro del segmento de pared correspondiente está dentro de un límite umbral predeterminado (por ejemplo, tal como aproximadamente 0 a 6 pulgadas).

Como se muestra en las FIGS. 24 y 25, el diagrama de relleno 530 puede definir además un primer subconjunto del relleno 531 que se denomina relleno variable 536 y un segundo subconjunto del relleno 531 que se denomina relleno fijo o invariable 538. Como se describirá con más detalle a continuación, el relleno fijo 538 puede estar presente en todos los niveles verticales o segmentos de la estructura 500, mientras que el relleno variable 536 puede estar presente dentro de menos de todos los niveles verticales o segmentos de la estructura 500. Típicamente, el relleno variable 536 está asociado con ventanas (por ejemplo, ventanas 506) y bastidores de puertas (por ejemplo, bastidores de puertas 508) que se extienden a través de las paredes (por ejemplo, paredes 502, 504) de la estructura (por ejemplo, estructura 500, que crean discontinuidades dentro de las paredes cuando se mueven verticalmente a lo largo de ellas). En las FIGS. 24 y 25, el relleno variable 536 se muestra con una línea de puntos, mientras que el relleno fijo 538 se muestra con una línea continua.

Sin estar limitado a esta o cualquier otra teoría, mediante la definición del relleno 531 dentro del diagrama de relleno 530, incluyendo el relleno variable 536 y el relleno fijo 538, se puede determinar el posicionamiento del relleno 531 a lo largo de la estructura 500. Como resultado, a medida que las capas de material de construcción extruíble se depositan a través de una operación de construcción por impresión para formar la estructura 500, el relleno 531 de las distintas capas puede estar correctamente alineado a lo largo de la altura vertical de la estructura 500. En algunas realizaciones, el diagrama de relleno 530 puede ser derivado (por ejemplo, total o parcialmente) por un dispositivo informático que ejecuta instrucciones legibles por máquina. Como resultado, todos los parámetros y datos mencionados anteriormente (junto con otros) que se determinan o derivan del diagrama envolvente 530 pueden almacenarse en el dispositivo informático, de modo que estos datos pueden utilizarse para generar diagramas y planes posteriores de la manera descrita en el presente documento. Además, una estructura de varios pisos puede ser representada por una pluralidad de diagramas de relleno (por ejemplo, como el diagrama envolvente 530) en el que cada piso o nivel de la estructura puede tener su propio diagrama envolvente correspondiente.

Refiriéndonos ahora a las FIGS. 21 y 27, una vez derivados y definidos los diagramas 510, 520, 530 para la estructura 500, se define un segmento maestro 550 que describe o representa las características compartidas o comunes de las distintas secciones verticales o segmentos de la estructura 500 para las operaciones de construcción. En esta realización, el segmento maestro 550 se define al combinar muchos de los parámetros definidos o determinados de cada uno de los diagramas 510, 520, 530 mostrados en las FIGS. 22-25. Por ejemplo, el segmento maestro 550 puede derivarse al combinar y superponer los bordes 522, el relleno 531 (incluyendo el relleno fijo 538, y el relleno variable 536) de los diagramas 520, 530 que se comparten entre múltiples segmentos verticales de la estructura 500 en un único diagrama de sección transversal.

Refiriéndose brevemente a la FIG. 28, como se ha descrito anteriormente, de acuerdo con las realizaciones divulgadas en el presente documento, la estructura 500 puede construirse mediante una operación de impresión 3D, con un sistema de construcción apropiado (por ejemplo, los sistemas de construcción 10, 300, 400, etc.). Específicamente, durante este proceso, las capas 552 de material de construcción extruíble (por ejemplo, una mezcla de cemento) son extruidas y depositadas una a una sobre una superficie superior 4a de una base 4 (que puede comprender una losa de hormigón y barras de refuerzo como se ha descrito anteriormente), de tal manera que la pluralidad de capas apiladas 552 forman la estructura 500. Tal como se utiliza en el presente documento, el término “segmento” se refiere a un subconjunto de capas verticalmente adyacentes 552 dentro de la estructura 500 (por ejemplo, como los segmentos 551, 553, 555, 557 mostradas en la FIG. 28 y que se analiza con más detalle a continuación). De acuerdo con lo anterior, el segmento maestro 550 de la FIG. 27 es un segmento derivado de la estructura 500 que puede ser imaginaria (por ejemplo, el segmento maestro 550 puede no representar un segmento real de la estructura física 550). Una vez derivada, el segmento maestro 550 se utiliza para definir los parámetros y características compartidos o comunes de todos los segmentos que componen la estructura 500. Como resultado, el diseño de cada uno de los segmentos individuales de la estructura 500 se deriva como una variante del segmento maestro 550, de modo que las características comunes (por ejemplo, bordes 522, relleno, etc.) se llevan adecuadamente a cada uno de los segmentos durante las operaciones. Sin limitarse a ésta o cualquier otra teoría, al diseñar cada uno de los segmentos reales de la estructura 500 a partir de un segmento maestro imaginario 550 que incluya muchos de los componentes compartidos o comunes de los segmentos reales, la alineación vertical de las características compartidas puede lograrse más fácilmente y con mayor fiabilidad dentro de la estructura 500.

Refiriéndonos ahora a las FIGS. 24 y 27, el segmento maestro 550 muestra todas las ventanas 506 y los bastidores de las puertas 508 de la estructura 500 abiertos. Además, el segmento maestro 550 incluye todo el relleno 531 (por ejemplo, el relleno fijo 538 y el relleno variable 536 de la FIG. 24) y bordes 522 que son compartidos por la pluralidad de segmentos de la estructura 500. Específicamente, en esta realización, el segmento maestro 550 puede incluir todo el relleno fijo 538 y todos los bordes 522 del diagrama envolvente 520, que incluye las nervaduras de tapa de extremo 533. Como se describirá con más detalle a continuación, las nervaduras de la tapa del extremo 533 no están incluidas dentro del segmento vertical de la estructura 500 que incluye los dinteles estructurales por encima de la ventana 506 o los bastidores de la puerta 508 (ver dinteles 554 en la FIG. 28 que se examinan con más detalle a continuación). Sin embargo, debido a que las nervaduras 533 de la tapa del extremo están incluidas dentro de la mayoría de los otros segmentos verticales dentro de la estructura 500 (por ejemplo, ver los segmentos 551, 553, 557 de la estructura 500 mostrada en la FIG. 28), también se incluyen en el segmento maestro 500. En esta realización, el segmento maestro 550 es idéntico al segmento 553 mostrada en la FIG. 28; sin embargo, esto se debe al diseño específico de la estructura 500. En otras realizaciones, el segmento maestro 550 puede no coincidir idénticamente con ninguna de las secciones o segmentos de la estructura final (por ejemplo, la estructura 500) como se ha descrito anteriormente.

Refiriéndonos ahora a las FIGS. 27 y 28, el segmento maestro 550, una vez derivado, se utiliza como punto de partida para definir cada segmento vertical específico de la estructura 500 como se ha descrito anteriormente. Por ejemplo, como se muestra en la FIG. 28, la estructura 500 incluye un total de cuatro segmentos diferentes - a saber, un primer segmento 551 que se extiende verticalmente desde la superficie superior 4a de la base 4 (en la que la base 4 es la misma que la descrita anteriormente para la estructura 5) hasta el extremo inferior de las ventanas 506 un segundo segmento 553 que se extiende desde el extremo inferior de las ventanas 506 hasta los cabezales 554 de cada una de las ventanas 506 y la puerta 508, un tercer segmento 555 que se extiende verticalmente a través de la altura vertical de los cabezales 554, y un cuarto segmento 557 que se extiende verticalmente desde la parte superior de los cabezales 554 hasta la parte superior de las paredes 502, 504 de la estructura 500. Las capas 552 de material de construcción extruíble (por ejemplo, una mezcla de cemento) que componen cada segmento 551, 553, 555, 557 son idénticas dentro de cada segmento (por ejemplo, segmentos 551, 553, 555, 557).

Así, la construcción de cada segmento 551, 553, 555, 557 mediante una operación de impresión 3D puede describirse o representarse como un conjunto repetible de movimientos laterales del conjunto de impresión (por ejemplo, los conjuntos de impresión 100, 200, etc.) con respecto a la base 4 que están separados por una altura vertical incrementalmente creciente (por ejemplo, la altura de cada capa extruida de material de construcción). De acuerdo con lo anterior, la construcción de la estructura 500 puede entonces describirse o representarse como un conjunto finito de movimientos laterales del conjunto de impresión que se repiten cada uno un número predeterminado de veces, con una altura vertical creciente en cada repetición, en el que cada movimiento lateral específico del conjunto de impresión se asocia con uno de los segmentos 551, 553, 555, 557. El movimiento de impresión lateral específico asociado con un segmento determinado 551, 553, 555, 557 también puede representarse como un conjunto de instrucciones (por ejemplo, instrucciones legibles por máquina) que son ejecutadas por un procesador (por ejemplo, el procesador 204) de un controlador (por ejemplo, el controlador 202 u otro dispositivo informático) asociado con el sistema de construcción utilizado para construir la estructura 500 (por ejemplo, el sistema de construcción 10, 300, 400, etc.). Cada uno de los segmentos específicos 551, 553, 555, 557 de la estructura 500 se describirá ahora con mayor especificidad a continuación con referencia a las FIGS. 28-32.

Específicamente, refiriéndonos primero a las FIGS. 28 y 29, el primer segmento 551 representa el segmento vertical más bajo de la estructura 500. Así, las capas 552 que forman el primer segmento 551 se apilan directamente sobre la superficie superior 4a de la base 4. Además, dentro del primer segmento 551, sólo están abiertos los bastidores de las puertas 508 de la estructura 500 (véase también la FIG. 21), ya que el primer segmento 551 está situado por debajo de los extremos inferiores de las ventanas 506. De acuerdo con lo anterior, el primer segmento 551 incluye bordes 522 del segmento maestro 550, pero también incluye bordes adicionales 552 dispuestos a lo largo de las ubicaciones de las ventanas 506. Además, el primer segmento 551 incluye todo el relleno 531 (por ejemplo, el relleno fijo 538) dispuesto dentro del segmento maestro 550 (véase la FIG. 27), y también el relleno variable 536 que está dispuesto a lo largo de las ventanas 506 (ver diagrama de relleno 530 en FIGS. 24 y 25). Como resultado, el primer segmento 551 puede definirse como el segmento maestro 550 de la FIG. 27 con bordes adicionales 522 y relleno (por ejemplo, relleno variable 536) que se dispone a lo largo de las ubicaciones de las ventanas 506.

Refiriéndonos ahora a las FIGS. 28 y 30, el segundo segmento 553 representa el segmento de la estructura 500 que es verticalmente adyacente a el primer segmento 551 y se extiende verticalmente a través de las ventanas 506 y hasta la parte superior de los bastidores de las puertas 508. Por lo tanto, el segundo segmento 553 incluye todos los bordes 522 (incluidas las nervaduras de la tapa del extremo 533) y el relleno fijo 538 del segmento maestro 550 (véase la FIG. 27). Como resultado, el segundo segmento 552 puede definirse como una copia del segmento maestro 550.

Refiriéndonos ahora a las FIGS. 28 y 31, el tercer segmento 555 representa el segmento o porción de la estructura 50 que está englobada por los dinteles 554 de los bastidores de las puertas 508 y las ventanas 506. De acuerdo con lo anterior, el tercer segmento 555 puede definirse como el segmento maestro 550 pero con porciones de los bordes 522 (incluidas las nervaduras de la tapa del extremo 533) eliminadas para dar cuenta de la colocación de los cabezales 554 por encima de las ventanas 506 y los bastidores de las puertas 508.

En esta realización, los cabezales 554 comprenden miembros alargados que se insertan inmediatamente por encima de una ventana 506 o bastidor de puerta 508 para distribuir el peso alrededor de los bordes o lados de las ventanas 506 y bastidores de puerta 508. Durante la construcción de la estructura 500, los cabezales 554 se insertan manualmente (por ejemplo, por un trabajador) antes, durante o después de la impresión o conformación del segundo segmento 553 por el sistema de construcción correspondiente (por ejemplo, el sistema de construcción 10, 300, 400, etc.). Los cabezales 554 pueden comprender cualquier material adecuado, como, por ejemplo, acero, madera, hormigón (por ejemplo, como un plancha o placa de concreto). Como se muestra en la FIG. 28, en esta realización, los cabezales 554 tienen el mismo grosor vertical que dos capas 552 de material de construcción, y por tanto el tercer segmento 555 comprende dos capas 552. En otras realizaciones, el grosor vertical de los dinteles 554 puede ser mayor o menor que el de las dos capas 552.

Finalmente refiriéndonos a las FIGS. 28 y 32, el cuarto segmento 557 se extiende verticalmente desde el tercer segmento 555 (y por tanto desde los cabezales 554) hasta la parte superior de las paredes 502, 504 (ver FIG.

21). Como puede apreciarse en la FIG. 28, el cuarto segmento 557 está situado verticalmente por encima de todas las ventanas 506 y bastidores de puerta 508 de la estructura 500. Como resultado, el cuarto segmento 557 incluye todos los bordes 522 (incluidas las nervaduras de la tapa del extremo 533) incluidos dentro del segmento maestro 550 y, además, incluye bordes 522 que se extienden a lo largo de las ubicaciones de las ventanas 506 y los bastidores de las puertas 508. Además, el cuarto segmento 557 incluye todo el relleno 531 del segmento maestro 550, y adicionalmente incluye el relleno variable 536 que está definido por el diagrama de relleno 530 para extenderse a lo largo de las ubicaciones de las ventanas 506 y los bastidores de las puertas 508. Por lo tanto, el cuarto segmento 557 puede definirse como el segmento maestro 550 con bordes adicionales 522 y relleno que se extiende a lo largo de las ubicaciones de las ventanas 506 y los bastidores de las puertas 508 dentro de la estructura 500.

Refiriéndose de nuevo a las FIGS. 28-32, juntas, cada uno de los segmentos 551,553, 555, 557 puede utilizarse para formar o imprimir la estructura 500. Específicamente, durante una operación de construcción de impresión (por ejemplo, una operación de construcción que utiliza un sistema de construcción 10, 300, 400, etc.), el sistema de construcción (por ejemplo, a través de un controlador central, tal como el controlador 202 descrito anteriormente) puede ser dirigido primero para imprimir un número predeterminado de capas apiladas verticalmente 552 del primer segmento 551. A continuación, el sistema de construcción puede ser dirigido para imprimir un número predeterminado de capas verticales 552 del segundo segmento 553 encima de las capas previamente impresas del primer segmento 551.

A continuación, el sistema de construcción puede ser dirigido para imprimir un número predeterminado de capas apiladas verticalmente 552 del tercer segmento 555 encima de las capas previamente impresas del segundo segmento 553. El tercer segmento 555 incluye dinteles 554 como se ha descrito anteriormente. En algunas realizaciones, los dinteles 554 pueden colocarse en sus posiciones encima del segundo segmento 553 antes de iniciar las operaciones de construcción (por ejemplo, impresión) del tercer segmento 555. En otras realizaciones, los dinteles 554 pueden colocarse simultánea o concurrentemente con la impresión del tercer segmento 555. En otras realizaciones, los cabezales 554 pueden colocarse en sus posiciones respectivas después de que las capas 552 del tercer segmento 555 se hayan impreso.

Independientemente del orden o método preciso utilizado para colocar los dinteles 554 dentro del tercer segmento 555, una vez impreso el tercer segmento 555 (incluidas los dinteles 554), el sistema de construcción se dirige para imprimir un número predeterminado de capas apiladas verticalmente 552 del cuarto segmento 557 encima del tercer segmento 553 y los dinteles 554. Tras la impresión del cuarto segmento 557, puede construirse un tejado u otra cubierta superior (no mostrada) sobre el cuarto segmento 557 para completar la estructura 500. En algunas realizaciones, el techo puede construirse encima del cuarto segmento 557 después de que todos los segmentos 551, 553, 555, 557 se hayan secado y curado completamente (lo que puede llevar uno o varios días o posiblemente semanas). En otras realizaciones, la cubierta puede construirse o instalarse encima del cuarto segmento 557 una vez que los segmentos 551, 553, 555, 557 estén parcialmente (pero no completamente) secas y/o curadas.

De acuerdo con esto, una estructura 500 se construye mediante una operación de impresión 3D, reduciendo la estructura a conjuntos finitos de instrucciones o planos de impresión repetibles. Estos conjuntos de instrucciones pueden ser ejecutados por el sistema de construcción (por ejemplo, los sistemas de construcción 10, 300, 400, etc.) para imprimir o construir la estructura 500 capa por capa 552, y segmento por segmento (por ejemplo, segmentos 551, 553, 555, 557). Debe apreciarse que durante las operaciones de impresión descritas anteriormente, no se incluyen formas o moldes para contener o canalizar el material de construcción extruíble depositado o impreso. Como se describirá con más detalle a continuación, el material de construcción extruíble puede estar configurado para endurecerse con relativa rapidez después de ser depositado por el conjunto de impresión (por ejemplo, el conjunto de impresión 100, 200, 390, etc.), ya sea sobre la superficie superior 4a de la base 4 o sobre una capa previamente impresa 552. Sin embargo, en algunas realizaciones, el material de construcción no se endurece tan rápidamente como para no unirse adecuadamente a las siguientes capas verticales adyacentes 552 que se depositan posteriormente sobre él.

Refiriéndose aún a las FIGS. 28-32, para facilitar la impresión o formación de cada capa 552 de los segmentos 551, 553, 555, 557 de la estructura 500 como se ha descrito anteriormente, puede definirse una trayectoria de montaje de impresión o una pluralidad de tales trayectorias (que pueden denominarse más genéricamente “trayectorias de herramienta”) para depositar las capas 552 de cada segmento 551, 553, 555, 557. Las trayectorias de la herramienta pueden expresarse como conjuntos de instrucciones (por ejemplo, instrucciones legibles por máquina) para accionar el conjunto de impresión con respecto a la base 4 (por ejemplo, lateralmente con respecto a la base 4) a medida que el conjunto de impresión deposita cordones de material de impresión (por ejemplo, cemento) sobre la misma. Así, en algunas realizaciones, las instrucciones para las trayectorias de las herramientas pueden comprender instrucciones para accionar uno o más controladores (por ejemplo, controladores 42, 87, 116) que causan o impulsan un movimiento de un conjunto de impresión (por ejemplo, conjuntos de impresión 100, 200) a lo largo de un conjunto definido de direcciones o ejes (por ejemplo, ejes 12, 14, 16).

Refiriéndonos ahora a las FIGS. 33 y 34, que muestran vistas esquemáticas secuenciales de una operación de impresión para una sola capa 552 de un segmento de otra estructura 560. La estructura 560 es una estructura de una sola habitación que incluye una pluralidad de paredes exteriores 502 y un único bastidor de puerta 508. Como en el caso de la estructura 500, descrita anteriormente, las paredes 502 de la estructura 560 están definidas por una pluralidad de bordes 522 (incluidos las nervaduras de extremo 533 en el bastidor de la puerta 508). Además, el relleno 531, que incluye además nervaduras 532 y celosía 534, está dispuesto dentro de los bordes 522 de las paredes 502.

Refiriéndose primero a la FIG. 33, durante una operación de impresión para una capa (por ejemplo, la capa 552) de la estructura 560, un conjunto de impresión 570 (que puede ser el mismo o similar a los conjuntos de impresión 100, 200, 390 descritos anteriormente) se recorre primero alrededor de la base en una primera trayectoria de herramienta 572 mientras se extruyen simultáneamente líneas o cordones de material de construcción (por ejemplo, cemento) para formar los bordes exteriores 522 de las paredes 502.

La primera trayectoria de herramienta 572 del conjunto de impresión 570 puede incluir una pluralidad de movimientos. Por ejemplo, en esta realización, la trayectoria de la herramienta 572 mueve primero el conjunto de impresión 570 a lo largo de los bordes 522 de las paredes 502. En particular, el conjunto de impresión 570 se desplaza a través de la base 4 desde una posición inicial 573 a lo largo de una trayectoria continua mientras el conjunto de impresión 570 deposita una línea de material de construcción extruíble (por ejemplo, una mezcla de cemento) que forma los bordes conectados 522 de las paredes 502. En este caso, debido a que la estructura 560 sólo incluye paredes exteriores 502, todas las paredes 502 están interconectadas, de manera que se puede realizar un único movimiento continuo del conjunto de impresión 570 que comienza y termina en el punto de inicio 573 para imprimir un borde cerrado 522. En otras realizaciones (por ejemplo, cuando se imprimen los segmentos 551, 553, 555, 557 de la estructura 500), el conjunto de impresión 570 puede atravesarse a lo largo de una pluralidad de bucles o rutas para formar un borde cerrado continuo 522 alrededor de cada conjunto conectado de paredes 502, 504 (véanse, por ejemplo, los bordes cerrados separados 522 del diagrama envolvente 520 de la FIG. 23).

Refiriéndose específicamente a la FIG. 34, después de que los bordes 522 de las paredes 502 sean formados o impresos por el conjunto de impresión 570, el conjunto de impresión 570 puede entonces ser recorrido a lo largo de una segunda trayectoria de herramienta 574 mientras simultáneamente se extruyen líneas o bandas de material de construcción extruíble (por ejemplo, una mezcla de cemento) para formar el relleno 531, incluyendo las nervaduras 532 y la celosía 534 dentro de los bordes 522. La segunda trayectoria de la herramienta 574 puede incluir una pluralidad de movimientos. Por ejemplo, en esta realización, la trayectoria de la herramienta 574 mueve el conjunto de impresión 570 a lo largo de las paredes 502 desde un punto inicial 575 a lo largo de una trayectoria continua que sigue en general a lo largo de las paredes 502. A medida que el conjunto de impresión 570 avanza a lo largo de las paredes 502 y la trayectoria de la herramienta 574, se maniobra según sea necesario para formar las nervaduras 532 y la celosía 534 en las ubicaciones deseadas (por ejemplo, el conjunto de impresión 570 puede moverse en un patrón en zigzag como parte de la trayectoria de la herramienta 574 para formar la celosía 534). En esta realización, debido a que la estructura 560 sólo incluye paredes exteriores 502 y todas las paredes 502 están interconectadas como se ha descrito anteriormente, se puede definir un único movimiento continuo del conjunto de impresión 570 para la segunda trayectoria de la herramienta 574 que comienza y termina en el punto de inicio 575. En otras realizaciones, (por ejemplo, como cuando se imprimen los segmentos 551, 553, 555, 557 de la estructura 500), el conjunto de impresión 570 puede atravesarse a lo largo de una pluralidad de bucles o rutas para formar el relleno (por ejemplo, incluyendo las nervaduras 532 y la celosía 534) dentro del borde cerrado 522 de cada conjunto conectado de paredes 502, 504.

En algunas realizaciones, las trayectorias de herramienta finales para imprimir el conjunto 570 (por ejemplo, trayectorias de herramienta 572, 574) cuando se imprime una capa de un segmento de una estructura (por ejemplo, estructuras 560, 500, etc.) pueden determinarse calculando primero o determinando de otro modo algunas o todas las trayectorias de herramienta posibles que pueden tomarse para formar los bordes 522, las nervaduras 532, y la celosía 534 del segmento dado. A continuación, la trayectoria más eficiente de la pluralidad de trayectorias calculadas puede elegirse como la(s) trayectoria(s) final(es) para el conjunto de impresión 570.

Refiriéndonos ahora a la FIG. 35, se muestra un sistema 580 para llevar a cabo algunos o todos los métodos de diseño y construcción de estructuras aquí descritos. El sistema 580 incluye un primer dispositivo informático 581, un segundo dispositivo informático 588 y un sistema de construcción 590. El sistema de construcción 590 puede ser igual o similar a los sistemas de construcción 10, 300, 400, anteriormente descritos, y por lo tanto, las descripciones de estos sistemas de construcción 10, 300, 400 pueden aplicarse para describir el sistema de construcción 590.

El primer dispositivo informático 581 y el segundo dispositivo informático 588 pueden comprender cualquier dispositivo informático adecuado (o colección de tales dispositivos). Así, los dispositivos informáticos 581, 588 pueden incluir uno o más procesadores, dispositivos de memoria, fuentes de energía, etc. para permitir que los dispositivos informáticos 581, 588 realicen todas las funciones divulgadas en el presente documento (por ejemplo, como el procesador 204 y la memoria 205 descritos anteriormente para el controlador 202). Por ejemplo, los dispositivos informáticos 581, 588 pueden comprender uno o más ordenadores, servidores, controladores o similares. En algunas realizaciones, el segundo dispositivo informático 588 puede comprender el controlador 202 descrito anteriormente. Además, en algunas realizaciones, el primer dispositivo informático 581 y el segundo dispositivo informático 588 pueden estar integrados en un único dispositivo informático.

Refiriéndose aún a la FIG. 35, el primer dispositivo informático 581 incluye instrucciones legibles por máquina que se almacenan en un dispositivo de memoria adecuado (por ejemplo, cualquiera de los dispositivos de memoria mencionados anteriormente para el controlador 202). En particular, el primer dispositivo informático 581 incluye un conjunto de instrucciones de generación de segmentos 582, un conjunto de instrucciones de generación de trayectorias de herramientas 584, y un conjunto de instrucciones de construcción 586. En algunas realizaciones, algunas o todas las instrucciones 582, 584, 586 pueden integrarse en un único conjunto de instrucciones. Aún más, en algunas realizaciones, una cualquiera de las instrucciones 582, 584, 586 puede separarse en una pluralidad de conjuntos separados de instrucciones.

Las instrucciones de generación de segmentos 582 pueden incluir instrucciones legibles por máquina que, cuando son ejecutadas por el dispositivo de computación 581 (o un procesador del dispositivo de computación 581), generan una pluralidad de segmentos verticales de una estructura a construir, tales como los segmentos 551, 553, 555, 557 de la estructura 500 previamente descrita. Cuando son ejecutadas por el dispositivo informático 581, las instrucciones de generación de segmentos 582 pueden generar los segmentos para la estructura basándose en una serie de datos de entrada (por ejemplo, el grosor de la pared T, el grosor del cordón TB, las dimensiones de la estructura, etc.). Además, cuando se ejecutan por el dispositivo informático 581, las instrucciones de generación de segmento 582 pueden generar primero una pluralidad de diagramas, tales como los diagramas 510, 520530 descritos anteriormente, y luego utilizar estos diagramas generados de la manera descrita anteriormente para generar el segmento maestro tal como, por ejemplo, el segmento maestro 550. Además, cuando se ejecutan por el dispositivo informático 581, las instrucciones de generación de segmentos pueden entonces generar los segmentos (por ejemplo, segmentos 551, 553, 555, 557) de la estructura basándose en el segmento maestro (por ejemplo, segmento maestro 550) como se ha descrito previamente.

La instrucción de generación de trayectorias de herramienta 584 incluye instrucciones legibles por máquina, que cuando son ejecutadas por el dispositivo informático 581 (o un procesador del dispositivo informático 581), generan una o más trayectorias de herramienta para un conjunto de impresión (por ejemplo, conjunto de impresión 100, 200, etc.) durante la impresión de los segmentos generados por las instrucciones de generación de segmentos 582. Las instrucciones de generación de trayectoria de herramienta 584, cuando son ejecutadas por el primer dispositivo de computación 581, pueden generar la(s) trayectoria(s) de herramienta sustancialmente de la misma manera que se discutió anteriormente para la estructura de ejemplo 560. Específicamente, en algunas realizaciones, las instrucciones de generación de trayectorias de herramienta 584, cuando se ejecutan por el primer dispositivo informático 581, pueden generar las trayectorias de herramienta de tal manera que los bordes exteriores (por ejemplo, borde 522) de las paredes (por ejemplo, paredes 502, 504) dentro de un segmento dado se imprimen primero, y luego el relleno (por ejemplo, nervaduras 532, celosía 534) se imprime dentro de los bordes 522 previamente impresos.

Las instrucciones de construcción 586 incluyen instrucciones legibles por máquina, que cuando son ejecutadas por el dispositivo informático 581 (o un procesador del dispositivo informático 581), generan una secuencia de etapas de construcción para un sistema de construcción (por ejemplo, el sistema de construcción 590) durante un proceso de impresión o construcción. En particular, las instrucciones de construcción 586 pueden, cuando son ejecutadas por el dispositivo informático 581, generar una serie de instrucciones para imprimir un número predeterminado de capas de cada segmento generada por las instrucciones de generación de segmentos 582 al mover el conjunto de impresión del sistema de construcción 590 a lo largo de una o más de las trayectorias de herramientas generadas por las instrucciones de generación de trayectorias de herramientas 584. Específicamente, en algunas realizaciones, la instrucción de construcción 586 puede, cuando es ejecutada por el dispositivo informático 581, generar un conjunto de instrucciones para imprimir una pluralidad predeterminada de capas (por ejemplo, capas 552) de un primer segmento (por ejemplo, primer segmento 551) de una estructura (por ejemplo, estructura 500) generada por la instrucción de generación de segmento 582, al mover el conjunto de impresión del sistema de construcción a lo largo de una o más trayectorias de herramienta (por ejemplo, trayectorias de herramienta 572, 574) generadas la instrucción de generación de trayectoria de herramienta 584 para formar cada capa. Además, las instrucciones de construcción 586 también pueden proporcionar instrucciones para imprimir de manera similar otras capas de los otros segmentos de la estructura a lo largo de trayectorias de herramientas designadas generadas por las instrucciones de generación de trayectorias de herramientas.

El segundo dispositivo de computación puede recibir las instrucciones y datos específicos generados por las instrucciones de generación de segmentos 582, la instrucción de generación de trayectoria de herramienta 584 y la instrucción de construcción 586 dentro del primer dispositivo de computación 581 a través de una conexión 583. La conexión 583 puede ser cualquier conexión inalámbrica o por cable adecuada (por ejemplo, cualquiera de las conexiones inalámbricas o por cable descritas anteriormente). Además, la conexión 583 puede comprender un dispositivo de almacenamiento extraíble (por ejemplo, una unidad USB, un disco, etc.) que recibe y almacena las instrucciones específicas del primer dispositivo informático 581 y, a continuación, transfiere las instrucciones específicas recibidas al segundo dispositivo informático 588 al estar conectado al segundo dispositivo informático 588.

En referencia a la FIG. 35, el segundo dispositivo informático (que de nuevo puede comprender el controlador 202 descrito anteriormente), puede entonces ejecutar las instrucciones generadas dentro del primer dispositivo informático 581 y por lo tanto accionar el sistema de construcción (por ejemplo, a través de otra conexión 583) para imprimir las capas apiladas verticalmente (por ejemplo, capas 552) y los segmentos (por ejemplo, segmentos 551, 5553, 555, 557) de la estructura (por ejemplo, estructura 500) como se ha descrito anteriormente.

Refiriéndonos ahora a la FIG. 36, se muestra una realización de un método 600 de diseño y construcción de una estructura (por ejemplo, las estructuras 5, 500, 560). Al describir las etapas específicas del método 600, puede hacerse referencia a la estructura 500, diagramas 510, 520 530, segmentos 550, 551, 553, 555, 557 mostrados en las FIGS. 21-25 y 27-32; sin embargo, debe apreciarse que el método 600 puede practicarse separadamente de estas realizaciones específicas. Por lo tanto, la referencia específica a las realizaciones y descripciones asociadas con las FIGS. 21-25 y 27-32 tiene por objeto proporcionar claridad adicional al método 600 y debe interpretarse como una limitación del alcance potencial del mismo. Además, algunas o todas las porciones del método 600 pueden ser practicadas, en algunas realizaciones, por dispositivos informáticos (por ejemplo, dispositivos informáticos 581, 588 dentro del sistema 580 descrito previamente).

Inicialmente, el método 600 comienza al definir una pluralidad de parámetros para una estructura a construir 605. Por ejemplo, con referencia a la estructura 500, parámetros como el grosor del reborde T<b>, el grosor de la pared T, la ubicación y el número de bastidores de puertas 508 y ventanas 506, la disposición general de las paredes interiores y exteriores 504 y 502, respectivamente, de la estructura 500 pueden predeterminarse y definirse en 605. En algunas realizaciones, al menos algunos de los parámetros descritos anteriormente, tales como, por ejemplo, las ubicaciones de los bastidores de las puertas 508 y las ventanas 506 pueden determinarse y derivarse en 605 al generar un diagrama de líneas para la estructura 500, tal como el diagrama de líneas 510 mostrado en la FIG. 22 y descritos anteriormente.

A continuación, el método 600 incluye derivar las cubiertas (o bordes exteriores) de las paredes internas y externas de la estructura en 610 basándose en la pluralidad de parámetros definidos en 605. Por ejemplo, con referencia a la estructura 500, en 610 puede derivarse un diagrama envolvente 520 que define el contorno general o borde 522 de las paredes exteriores 502 y las paredes interiores 504 de la estructura 500. El método 600 también incluye derivar el relleno que se dispondrá dentro de los bordes de las paredes internas y externas de la estructura en 615. Por ejemplo, con referencia a la estructura 500, se puede derivar un diagrama de relleno 530 en 615 que define el relleno 531 a disponer dentro de los bordes 522 de las paredes exteriores 502 y las paredes interiores 504 en 615. De acuerdo con lo anterior, en 615, una pluralidad de nervaduras (por ejemplo, nervaduras 532) y celosía 534 pueden derivarse y colocarse dentro de los bordes 522. Además, la derivación del relleno en 615 puede incluir la definición del relleno fijo 538 y el relleno variable 536 de la manera descrita anteriormente.

A continuación, el método 600 incluye derivar un segmento maestro en 620 que incluye bordes y relleno derivados en 610 y 615, respectivamente, que son compartidos o son comunes para múltiples segmentos verticales de la estructura en 620. Por ejemplo, con referencia a la estructura 500, un segmento maestro 550, descrito previamente, puede derivarse en 620. A continuación, el método 600 avanza para derivar una pluralidad de segmentos que representan cada uno un segmento vertical o sección de la estructura en 625. Por ejemplo, en referencia a la estructura 500, una pluralidad de segmentos 551, 553, 555, 557 (véanse las FIGS. 28-32) que cada una representan una sección vertical o segmento de la estructura 500. En algunas realizaciones (como las descritas anteriormente), los segmentos derivados en 625 pueden definirse como variantes del segmento maestro derivado en 620, tal como se ha descrito anteriormente para los segmentos 551, 553, 555, 557 y el segmento maestro 550.

El método 600 incluye a continuación la generación de un conjunto de instrucciones en 630 para la impresión de cada segmento derivado en 625. En algunas realizaciones, las instrucciones generadas en 630 pueden ser instrucciones para una serie de movimientos de herramientas (por ejemplo, trayectorias de herramientas 572, 574), tales como, movimientos de un conjunto de impresión (por ejemplo, conjunto de impresión 100, 200, 390, etc.) a través de una base (por ejemplo, base 4) como se ha descrito anteriormente. En algunas realizaciones, las instrucciones pueden ser similares a las comentadas anteriormente para la impresión de los segmentos 551, 553, 555, 557 de la estructura 500.

Finalmente, el método 600 incluye imprimir una capa de uno primero de los segmentos en 635 según las instrucciones generadas en 630, repitiendo la impresión en 635 para formar una pluralidad de capas apiladas verticalmente del primer segmento en 640, y repitiendo la impresión en 635 y 640 para formar una pluralidad de capas apiladas verticalmente de cada uno de los segmentos. Por ejemplo, con referencia a la estructura 500, múltiples capas apiladas verticalmente 552 de cada segmento 551, 553, 555, 557 pueden imprimirse secuencialmente en un orden predeterminado como se ha descrito anteriormente para imprimir la estructura 500. Específicamente, se puede imprimir una capa 552 de un primer segmento 551, y luego se pueden imprimir capas adicionales 552 del primer segmento 551 para formar una pluralidad de capas apiladas verticalmente 552 del primer segmento 551. A continuación, este proceso se repite un número de veces para formar secuencialmente la pluralidad de capas apiladas 552 de cada uno de los segmentos 552, 555, 557 como se ha descrito anteriormente.

Durante la realización de los bloques 635, 640, 645, pueden insertarse o instalarse componentes adicionales dentro y entre la pluralidad de capas apiladas verticalmente. Por ejemplo, pueden instalarse otros miembros estructurales (por ejemplo, dinteles 554), así como conductos de servicios públicos (por ejemplo, fontanería, conductores eléctricos, etc.). Además, la instalación de algunos o todos estos componentes adicionales puede producirse después de la realización de 635, 640, 645.

De la manera descrita, se han descrito sistemas y métodos para diseñar y construir una estructura mediante impresión 3D. En algunas realizaciones, los métodos y sistemas descritos anteriormente pueden utilizarse con uno cualquiera de los sistemas de construcción descritos previamente para construir una estructura. De acuerdo con lo anterior, mediante el uso de los sistemas y métodos aquí divulgados, puede reducirse el tiempo y los materiales necesarios para construir una estructura.

Aunque se han mostrado y descrito realizaciones ejemplares, los expertos en la materia pueden realizar modificaciones de las mismas sin apartarse del alcance o las enseñanzas del presente documento. Las realizaciones descritas en el presente documento son meramente ilustrativas y no limitativas. Son posibles muchas variaciones y modificaciones de los sistemas, aparatos y procesos aquí descritos. De acuerdo con lo anterior, el alcance de la protección no se limita a las realizaciones descritas en el presente documento, sino que sólo está limitado por las reivindicaciones que siguen. A menos que se indique expresamente lo contrario, las etapas de una reivindicación de método pueden realizarse en cualquier orden. La mención de identificadores como (a), (b), (c) o (1), (2), (3) antes de las etapas de una reivindicación de método no pretende ni especifica un orden concreto de las etapas, sino que se utiliza para simplificar la referencia posterior a dichas etapas.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un método de construcción de una estructura (500), el método comprende:

(a) definir una pluralidad de segmentos verticales de la estructura (500) que comprende un primer segmento vertical (551) y un segundo segmento vertical (553), en la que, para cada una de la pluralidad de segmentos verticales, una sección transversal lateral de la estructura (500) dentro del segmento vertical respectivo es diferente de la sección transversal lateral de la estructura (500) para cada una de los otros segmentos verticales en la pluralidad de segmentos verticales, en la que definir la pluralidad de segmentos verticales comprende: (a1) definir un segmento maestro (550) que incluya una sección transversal lateral con características compartidas en cada una de la pluralidad de segmentos verticales; y

(a2) definir cada una de la pluralidad de segmentos verticales como variantes del segmento maestro (550), en la que el segmento maestro (550) muestra cada ventana (506) y cada bastidor de puerta (508) de la estructura (500) abiertos, en la que el segmento maestro (550) incluye todo el relleno (531) y los bordes (522) que comparten la pluralidad de segmentos verticales de la estructura, en la que los bordes (522) incluidos en el segmento maestro incluyen nervaduras de tapa de extremo (533) que forman los bordes interiores de cada ventana (506) y cada bastidor de puerta (508) de la estructura (500),

en el que uno de los segmentos verticales (555) representa una porción de la estructura (500) que es abarcada por los dinteles (554) de las ventanas (506) y los bastidores de las puertas (508) de la estructura, en el que dicho uno de los segmentos verticales (555) es definido como el segmento maestro con porciones de los bordes incluyendo las nervaduras de tapas de extremos (553) removidas para dar cuenta de la colocación de los dinteles (554) sobre las ventanas (506) y los bastidores de las puertas (508),

el método que comprende formar cada una de la pluralidad de segmentos verticales al depositar una pluralidad de capas apiladas verticalmente (552) de un material de construcción extruíble con un conjunto de impresión (100, 200, 390, 490), en el que la formación de la pluralidad de segmentos verticales comprende:

(b) depositar una pluralidad de primeras capas apiladas verticalmente (552) del material de construcción extruíble con el conjunto de impresión para formar el primer segmento vertical (551); y

(c) depositar una pluralidad de segundas capas apiladas verticalmente (552) del material de construcción extruíble encima del primer segmento vertical (551) con el conjunto de impresión para formar el segundo segmento vertical (553).

2. El método de la reivindicación 1, en el que (b) comprende:

(b1) formar una primera capa (552) de la pluralidad de primeras capas; y

(b2) formar una segunda capa (552) de la pluralidad de primeras capas sobre la primera capa;

en el que (b1) y (b2) comprenden además:

formar el borde (522) de una pared (502, 504) de la estructura (500); y luego formar el relleno (531) dentro del borde, en el que el borde es un borde cerrado.

3. El método de la reivindicación 2, en el que la formación de un relleno (531) comprende:

formar la pluralidad de nervaduras (533) de la tapa de extremo que se extienden perpendicularmente entre lados opuestos del borde cerrado (522) para definir una pluralidad de núcleos poligonales (540) con las nervaduras y el borde cerrado; y

formar una celosía (534) que se extiende en zigzag dentro del borde cerrado entre dos de los núcleos.

4. El método de la reivindicación 3, en el que (b2) comprende además depositar el borde cerrado (522), la pluralidad de nervaduras de tapa de extremo (533), y la celosía (534) de la segunda capa (552) sobre el borde cerrado, la pluralidad de nervaduras de tapa de extremo, y la celosía, respectivamente, de la primera capa (552).

5. El método de la reivindicación 4, que comprende además:

(b3) alinear la pluralidad de núcleos poligonales (540) de la primera capa (552) con la pluralidad de núcleos poligonales de la segunda capa (552) durante (b2); y

(b4) insertar un miembro alargado y una mezcla de cemento dentro de cada uno de los núcleos poligonales alineados (540) de la primera capa (552) y la segunda capa (552) después de (b3).

6. El método de la reivindicación 1, en el que (b) y (c) comprenden extruir cordones de una mezcla de cemento desde el conjunto de impresión (100, 200, 390, 490); opcionalmente, en el que (b) y (c) comprenden además maniobrar el conjunto de impresión (100, 200, 390, 490) con un pórtico (50, 350, 450) acoplado a una base (4) de la estructura (500).

7. El método de la reivindicación 6, que comprende además no utilizar formas para contener los cordones extruídos de la mezcla de cemento durante (b) y (c).

8. Un medio no transitorio legible por ordenador que contiene instrucciones que, cuando son ejecutadas por un procesador, hacen que el procesador:

defina un segmento maestro (550) de una estructura (500), en la que el segmento maestro tiene una sección transversal lateral que muestra todas las ventanas (506) y bastidores de puertas (508) de la estructura (500) abiertos;

defina una pluralidad de segmentos verticales de la estructura (500) como una variante del segmento maestro (550),

en el que una sección transversal lateral de cada una de la pluralidad de segmentos verticales es diferente de la sección transversal lateral de la otra de la pluralidad de segmentos verticales;

defina uno o más bordes cerrados (522) para representar las paredes (502, 504) dentro de cada una de la pluralidad de segmentos verticales; defina el relleno (531) que se dispondrá dentro de cada uno de los uno o más bordes cerrados (522); y

defina una trayectoria de herramienta (572, 574) para que un conjunto de impresión (100, 200, 390, 490) deposite cordones de un material de construcción extruíble para formar el uno o más bordes cerrados y el relleno para cada una de la pluralidad de segmentos verticales,

en la que el segmento maestro (550) muestra cada ventana (506) y cada bastidor de puerta (508) de la estructura (500) abiertos, en la que el segmento maestro (550) incluye todo el relleno (531) y los bordes (522) que son compartidos por la pluralidad de segmentos verticales de la estructura (500), en la que los bordes incluidos en el segmento maestro incluyen nervaduras de tapa de extremo (533) que forman los bordes interiores de cada ventana y cada bastidor de puerta de la estructura (500), y

en el que uno de los segmentos verticales (555) representa una porción de la estructura (500) abarcada por los dinteles (554) de las ventanas y los bastidores de las puertas de la estructura (500), en el que dicho segmento vertical se define como el segmento maestro con porciones de los bordes que incluyen las nervaduras de tapa de extremo (533) eliminadas para tener en cuenta la colocación de los dinteles (554) por encima de las ventanas y los bastidores de las puertas.

9. El medio no transitorio legible por ordenador de la reivindicación 8, en el que para cada una de la pluralidad de segmentos, la trayectoria de la herramienta (572, 574) comprende una primera trayectoria de la herramienta para formar el uno o más bordes cerrados (522) y una segunda trayectoria de la herramienta para formar el relleno (531) dentro del uno o más bordes cerrados.

10. El medio no transitorio legible por ordenador de la reivindicación 8, en el que el segmento maestro (550) define una pluralidad de núcleos poligonales (540) que se comparten entre cada una de la pluralidad de segmentos verticales.