本发明属于3d打印，尤其涉及一种岩层相似模拟实验模型3d打印装置及方法。
背景技术：
1、煤层开挖后，上覆岩层逐渐破断、垮落与运移。由于实际的岩层处于地表以下，无法直接观察和分析岩层的运动情况，而相似模拟研究是一种重要的科学研究手段，根据相似定律将实际的岩层信息在实验室重构，不但可以直接观察煤层开挖后上覆岩层的运移特征，而且借助模型内产生的力学参数以及在模型上分布情况，可以推断实际原型可能发生的力学情况，常用于解决岩体工程生产过程中的实际问题。现有模拟岩体的打印设备通常是根据实际场地的数据参数，将不同材料进行铺设从而实现打印效果，如在专利号为cn105699148a一种岩层控制模拟实验相似材料3d打印设备机方法中，通过机械手控制3d打印喷头将铺设材料铺设在试验台上，这就使得铺设的砂石、石膏等混合物材料在输送过程中容易导致打印喷头堵塞，不能实现提高模型制备效率的效果；并且由于岩体自身具有一定应力，常规的打印设备虽能铺设岩层，但在模拟实际岩体力学参数信息方面存在明显不足，导致整体模型结构松散，不能有效推断实际可能发生的力学情况，存在一定局限性；目前实验室用于模拟岩层的相似模型的铺设主要以人工完成为主，耗费了大量的人力，且人为的振捣压实不能很好控制岩层的压实效果，导致岩层的结构状态与力学相似度存在较大误差，不利于分析实际岩层的运移特征及实际问题的解决。
技术实现思路
1、本发明的目的是提供一种岩层相似模拟实验模型3d打印装置及方法，以解决上述问题，通过3d打印自动控制系统实现相似模型的铺设，能够提高相似模型铺设效率；通过压板的压力输出，能够使相似模型的压实效果及力学性质更加符合实际岩层情况，使模型更贴合实际工况便于人员进行力学推演。
2、为实现上述目的，本发明提供了如下方案：一种岩层相似模拟实验模型3d打印装置，包括；
3、机体，所述机体内形成有内腔，所述内腔用以铺设模型；
4、至少两个打印喷头，活动配合于所述机体上，所述机体上设置有三轴驱动机构，所述三轴驱动机构的驱动端与所述打印喷头相连，若干所述打印喷头被配置为输送不同打印材质；
5、铺设机构，设置于所述三轴驱动机构上，所述铺设机构通过所述三轴驱动机构活动配合于所述打印喷头移动方向的后端，所述铺设机构包括相对于所述模型往复接触的压板，所述压板的一端连接有驱动件，所述驱动件被配置为调节所述压板与模型之间的接触压力；
6、调节机构，设置于所述打印喷头上，所述调节机构的调节端被配置为与所述打印喷头连通的输送管接触，所述输送管通过所述调节端与所述打印喷头活动配合。
7、优选的，还包括：
8、安装座，可拆卸连接在所述三轴驱动机构的驱动端，所述打印喷头布置在所述安装座的前端，所述压板活动连接在所述安装座的后端，所述驱动件设置在所述安装座上，所述驱动件的驱动端与所述压板弹性连接。
9、优选的，所述驱动件包括：
10、第一电机，固接在所述安装座上；
11、调节块，滑动配合在所述安装座内，所述第一电机的输出轴伸入所述安装座固接有往复丝杠，所述调节块螺纹套设在所述往复丝杠上；
12、其中，所述调节块上设置有弹性件，所述弹性件的弹性端与所述压板相连。
13、优选的，所述弹性件包括：
14、连接座，所述安装座内开设有空槽，所述连接座滑接在所述空槽内，所述连接座的底面固接有连接杆的一端，所述连接杆的另一端伸出所述安装座固接有顶板，所述顶板与所述压板之间布置有若干支撑弹簧，所述支撑弹簧的两端分别与所述顶板和所述压板固接。
15、优选的，所述空槽的一侧开设有限位槽，所述调节块限位滑接在所述限位槽内，所述压板通过所述支撑弹簧与所述顶板设置有间隙，且所述压板的最高端低于所述打印喷头。
16、优选的，所述调节机构包括：
17、支座，固接在所述安装座上，所述支座设置有若干个，若干所述支座与所述打印喷头数量相同且一一对应；
18、连接管，布置在所述输送管与打印喷头之间，所述连接管为可伸缩结构；
19、连接弹簧，设置在所述连接管与所述支座之间，所述连接弹簧被配置为分别将所述连接管与所述支座相抵。
20、优选的，所述连接管为波纹管，所述波纹管靠近所述支座的一侧布置有弧形板，所述弧形板的一端与所述连接弹簧固接，所述连接弹簧的另一端与所述支座固接，其中，相邻两所述弧形板之间固接有固定杆，所述固定杆相对于所述安装座活动配合。
21、优选的，所述三轴驱动机构包括：
22、一对滑轨，相对固接在所述机体的顶端两侧；
23、一对滑块，分别滑接在一对所述滑轨上，其中任意一所述滑块上固接有第二电机，所述第二电机输出轴固接有第一齿轮，相邻所述滑轨内固接有第一齿条，所述第一齿轮与第一齿条啮合；
24、导轨，固接一对所述滑块之间，所述导轨上滑接在驱动座，所述驱动座上固接有第三电机，所述第三电机输出轴固接有第二齿轮，所述导轨上固接有第二齿条，所述第二齿轮与所述第二齿条啮合；
25、第一气缸，通过支架固接在所述驱动座的一侧，所述第一气缸的活动端固接有第一法兰，所述安装座上固接有第二法兰，所述第一法兰与第二法兰可拆卸连接。
26、优选的，还包括：
27、第二气缸，布置在所述三轴驱动机构上，所述第二气缸的活动端固接有阻尼转轴，所述阻尼转轴内转接有转杆，所述转杆的两端上布置有若干支杆，所述支杆与所述输送管数量相同且一一对应，所述支杆靠近所述输送管的一端固接有卡环，所述卡环内穿设有相邻所述输送管。
28、一种岩层相似模拟实验模型3d打印方法，基于上述所述的岩层相似模拟实验模型3d打印装置，包括以下步骤：
29、获取模拟场地的参数；
30、根据获取参数控制三轴驱动机构驱动打印喷头；
31、在打印喷头打印时，不同材质被铺设在机体内腔中，并通过相对于模型往复接触的压板将铺设材料进行压实；
32、在压实材料过程中，根据获取参数中岩层的实际强度，通过驱动件调节压板相对于模型之间形成的接触压力；
33、利用调节机构带动输送管活动，避免打印材料在打印过程中产生封堵。
34、与现有技术相比，本发明具有如下优点和技术效果：
35、本发明通过在机体内腔中进行模型的3d打印铺设，利用三轴驱动机构带动至少两个打印喷头在内腔中进行三轴移动，根据待模拟的岩层情况进行铺设，实现了利用多种相似材料打印不同岩层的效果，不但提高了对实际情况模拟的精准度，而且节省了人力资源。并且在三轴驱动机构上沿打印喷头前进方向的后端设置有铺设机构，利用铺设机构上相对于模型往复运动的压板对打印喷头铺设的材料进行压实；通过驱动件调节压板与材料的接触压力，使得打印铺设形成的模拟岩层能够产生与实际岩体近似的结构强度，从而提高工作人员通过模型推演实际情况的效果及试验准确度。另外在打印喷头上还设置有调节机构，调节机构的调节端能够与输送管接触，将输送管与打印喷头活动连接，可以有效降低打印喷头在铺设不同材质时，打印喷头被砂石以及石膏等混合物封堵的情况，从而提高模型制备效率。
1.一种岩层相似模拟实验模型3d打印装置，其特征在于，包括；
2.根据权利要求1所述的岩层相似模拟实验模型3d打印装置，其特征在于，还包括：
3.根据权利要求2所述的岩层相似模拟实验模型3d打印装置，其特征在于，所述驱动件包括：
4.根据权利要求3所述的岩层相似模拟实验模型3d打印装置，其特征在于，所述弹性件包括：
5.根据权利要求4所述的岩层相似模拟实验模型3d打印装置，其特征在于：所述空槽的一侧开设有限位槽，所述调节块(7)限位滑接在所述限位槽内，所述压板(3)通过所述支撑弹簧(12)与所述顶板(11)设置有间隙，且所述压板(3)的最高端低于所述打印喷头(2)。
6.根据权利要求2所述的岩层相似模拟实验模型3d打印装置，其特征在于，所述调节机构包括：
7.根据权利要求6所述的岩层相似模拟实验模型3d打印装置，其特征在于：所述连接管(14)为波纹管，所述波纹管靠近所述支座(13)的一侧布置有弧形板(16)，所述弧形板(16)的一端与所述连接弹簧(15)固接，所述连接弹簧(15)的另一端与所述支座(13)固接，其中，相邻两所述弧形板(16)之间固接有固定杆(17)，所述固定杆(17)相对于所述安装座(5)活动配合。
8.根据权利要求2所述的岩层相似模拟实验模型3d打印装置，其特征在于，所述三轴驱动机构包括：
9.根据权利要求2所述的岩层相似模拟实验模型3d打印装置，其特征在于，还包括：
10.一种岩层相似模拟实验模型3d打印方法，基于权利要求1所述的岩层相似模拟实验模型3d打印装置，其特征在于，包括以下步骤：
