(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210493554.4 (22)申请日 2022.05.07 (71)申请人 三峡大学 地址 443002 湖北省宜昌市西陵区大 学路8 号 (72)发明人 罗婷　程虎　许文年　夏栋　夏露　 闫书星　刘芳　杨悦舒　 (74)专利代理 机构 宜昌市三峡专利事务所 42103 专利代理师 李登桥 (51)Int.Cl. G06F 30/13(2020.01) G06F 30/20(2020.01) G06F 113/10(2020.01) A01C 7/08(2006.01)A01C 7/20(2006.01) A01G 25/09(2006.01) E02D 17/20(2006.01) E02D 33/00(2006.01) B33Y 30/00(2015.01) B33Y 10/00(2015.01) B33Y 50/02(2015.01) B33Y 70/10(2020.01) B33Y 80/00(2015.01) B33Y 40/10(2020.01) B33Y 40/20(2020.01) (54)发明名称 一种基于3D打印的边坡绿化工程施工方法 (57)摘要 本发明提供了一种基于3D打印的边坡绿化 工程施工方法， 采用三维造型软件或数字扫描技 术， 构建具有环境信息、 边坡结构、 岩土性质和景 观设计信息的三维CAD实体模型。 通过色彩分布 函数设定若干个坡面坡度平行的打印单元， 数字 化精密计算各个 打印单元所需基材物料集。 通过 料仓车、 3D打印体系和电脑控制单元满足精细化 边坡景观构建。 本发明整个系统都由电脑控制单 元控制， 工程废料的产生大幅度降低， 时间成本 也大幅度降低减少， 可以大规模的替代人工， 工 地的安全系数提高； 并且 可以在全天候24小时持 续建造， 从而 使得工程费用降低。 权利要求书2页 说明书8页 附图1页 CN 114840895 A 2022.08.02 CN 114840895 A 1.一种基于3D打印的边坡绿化工程施工方法， 其特征在于， 借助3D扫描技术设计出数 字化边坡绿化结构和景观构 想， 边坡喷射施工时， 料仓车 （2） 压缩气体冲击力直接传递给3D 打印体系 （1） 的3D打印干喷头 （5） 或3D打印湿喷头 （6） ， 通过电脑控制单元 （3） 设定的路径喷 射施工， 具体包括以下步骤： 步骤一： 建立 边坡模型； 步骤二： 边坡切片分层处 理； 步骤三： 基材配比运行； 步骤四： 基材三维打印； 步骤五： 打印后处 理。 2.根据权利要求1所述的一种基于3D打印的边坡绿化工程施工方法， 其特征在于： 所述 步骤一的具体操作为： 通过3D扫描摄像头 （4） 对坡面扫描， 结合数据处理技术， 构建具有环 境信息、 边坡结构、 岩土性质和景观设计信息的三维CAD实体模型， 基于坡面信息制定多种 基材预打印的边坡项目。 3.根据权利要求1所述的一种基于3D打印的边坡绿化工程施工方法， 其特征在于： 所述 步骤二的具体操作为： 将需打印的基材层分为若干个坡面坡度平行 的打印单元， 数字化精 密计算各个打印单元所需基材物料集； 将各单元切片的基材结构信息转化成相应的数控加 工路径， 从而使各单元切片 中的成型基材结构信息与其相应的喷头相对应， 以控制喷头的 开与关； 通过 数控运动和喷头喷射基材， 实现每 个单元切片分层的精确堆积。 4.根据权利要求3所述的一种基于3D打印的边坡绿化工程施工方法， 其特征在于： 坡面 信息扫描由3D扫描摄像头 （4） 获取， 通过在CAD实体模 型文件内对基材的基层和面层分区上 色； 根据基材面层景观设定， 采用色彩分布函数来进 行基材和种子配比定义， 该分布函数能 反映出边坡景观在高度和水平方向连续地变化设定； 基于 贴图的色彩渗透技术完成种子配 比处理和基材确定 。 5.根据权利要求1所述的一种基于3D打印的边坡绿化工程施工方法， 其特征在于： 所述 步骤三的具体操作为： 包括料仓车 （2） 、 3D打印体系 （1） 和电脑控制单元 （3） ； 所述料仓车 （2） 包括混料仓 （14） 、 物料仓 （12） 、 泵送机和集水仓 （13） ， 所述物料仓 （12） 包括种植土仓 （10） 和 种子仓 （11） ； 在电脑控制单元发送的指令下， 物料仓 （12） 的种植土仓 （10） 和种子仓 （11） 内 对应的基材物料和植物种子依次由漏斗口投放入混料仓 （14） 中进 行搅拌， 搅拌好的基材原 料通过喷播机 （9） 送至3D打印体系 （1） ； 所述3D打印体系 （1） 包括云梯 （8） 、 输送管道、 3D打印 干喷头 （5） 和3D打印湿喷头 （6） ， 通过数控运动由喷播机 （9） 将搅拌好的基材原料通过输送 管道从3D打印干喷头 （5） 或3D打印湿喷头 （6） 喷出。 6.根据权利要求1所述的一种基于3D打印的边坡绿化工程施工方法， 其特征在于： 所述 步骤四的具体操作为： 通过电脑控制单元 （3） 能够调整模式， 实现扫描摄像头扫描模式、 干 喷模式和湿喷模式， 电脑控制单元 （3） 向3D打印体系 （1） 发送控制指令， 分别进行坡面扫描 成像和进行多种成型基材分基层、 面层喷播。 7.根据权利要求1所述的一种基于3D打印的边坡绿化工程施工方法， 其特征在于： 所述 步骤五的具体操作为： 对打印的边坡绿化进 行苗期洒水养护， 并覆盖无纺布， 待植物长出即 可揭下无纺布， 从而得到兼有生态防护和审美艺 术功能的边坡绿化景观； 苗期洒水养护为施工结束后第0 ‑60天。权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114840895 A 28.根据权利要求6所述的一种基于3D打印的边坡绿化工程施工方法， 其特征在于： 所述 步骤四中， 多基材打印喷头含有多个能喷射不同基材 的打印喷头， 每个打印喷头采用相同 的供料方式集中进 行基材输出并实现独立的基材喷射控制； 打印开始时， 电脑控制单元 （3） 控制打印喷头按照每一层的结构信息做设定的打印运动， 并按照基材布设信息有选择性地 控制某个或某几个打印喷头， 调和集水仓物料在打印喷头出口处使用干喷或湿喷工艺喷 射； 在打印基材面层前， 混料仓基材混入植物种子， 均匀喷射至电脑控制单元设定的打印单 元， 以达到景观效果； 喷植时喷头与坡面垂直， 且与坡面距离不超过2m； 喷植前 先湿润坡面； 面层与底层喷播时间间隔夏季不应大于2.5h， 冬季不应大于4h； 3D打印喷头与坡面间 距宜为0.8 ‑1.2m； 喷播应均匀， 禁止漏喷， 凹凸部及死角要充分注意； 在雨天或有大风时应 不宜喷播施工 。 9.根据权利要求1所述的一种基于3D打印的边坡绿化工程施工方法， 其特征在于： 所述 步骤二中， 打印边坡绿化基层的厚度为60 ‑80mm， 面层厚度为20 ‑40mm； 平行打印切片单元的 厚度为10 ‑20mm。 10.根据权利要求1所述的一种基于3D打印的边坡绿化工程施工方法， 其特征在于： 所 述步骤三中， 物料仓内设若干个能够隔开的单元格， 分别用于存放基材原材料和植物种子， 所述基材原材料包括种植土、 有机物料、 纤维、 水泥和改良剂； 所述植物种子包括速生草本、 野花种子和灌木种子； 拌制干喷投料时， 应先投放种植土， 然后投放有机物料， 改良剂， 再投放混合物种； 搅拌 时间应为3 ‑5min； 拌制湿喷投料时， 依照干喷投放物料顺序， 从集水仓供水边投放边搅拌， 全部材料投放 完毕， 应继续拌制10min ‑15min； 搅拌均匀的生境基材应在6h内使用完毕， 超出时限的混合 料禁止使用； 物料仓中种植土选择沙壤土和种植土， 含砂率  20%以内， 翻晒晾干， 含水率15%以内， 使 用强制性筛土机粉碎过后备用， 筛网尺寸不超过10mm ×10mm， 现场储备的原料土和过筛后 的涂料应及时覆盖， 有条件的情况下设置储料大棚， 避免露天存放； 有机物料选用稻壳、 锯 末、 秸秆和椰糠中的一种或多种混合配置； 纤维选用稻草纤维、 秸秆 纤维和玄 武岩纤维中的 一种或多种混合配置， 长度2cm ‑3cm； 植物种子应饱满并无损害， 选择性的使用0.3 ‑0.5%的 高锰酸钾溶 液浸泡消毒2 ‑3h。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114840895 A 3