随着工业技术的不断发展,各种新型的工业机械和设备也在逐步应用在各类建筑的建造当中,传统的建筑行业的机械化水平在不断提高。自动化设备的加入将有助于减少现有建筑的工艺流程中的资源浪费、环境污染以及对熟练劳动力的需求,同时也能有效减少施工中出现的各类意外事故。近年来,随着研究的不断深入和技术的不断发展,建筑的工业化生产——装配式建筑生产技术逐渐引起了人们的注意。但受限于设备结构的尺寸、建造流程的繁琐以及建筑材料的成本,在施工建造大型建筑的时候还须依靠大量的需要人操作的机器设备和工具,建造效率低,质量依赖于建筑工人的熟练程度,且容易造成资源的浪费和环境污染。相比于制造业的工业化进度,建筑行业的工业水平普遍较低。传统的建筑和施工流程已经不满足当今社会对机械化和信息化发展的需要,亟需借鉴工业化发展的思路对生产和管理模式进行升级。本论文的研究主要针对地下建筑工艺中的混凝土立井井壁的建造进行。目前国内外的建筑施工单位在针对混凝土立井井壁的建造时采用的施工工艺主要是预制模板并浇筑混凝土的方法。在自动化技术高速发展的今天,传统的立井井壁施工方法无法满足无人化快速掘进的生产需要,对于未来的大型超大型矿井以及复杂底层条件下变直径井壁的建造也存在较难突破的壁垒。本论文针对混凝土立井井壁中心对称的几何特点,研究回转式混凝土3D打印技术应用于立井混凝土井壁制作的可能性。本论文针对混凝土立井井壁砌筑过程中的工作特点,设计了一台基于柱坐标的回转式混凝土3D打印机,以满足立井井壁砌筑的过程中机械化、自动化的需求。从回转式混凝土3D打印系统的硬件构建、控制系统的设计调试、材料挤出的仿真、材料和工艺的研究四个方面进行设计研究,搭建了以运动系统、混凝土挤出系统、激光扫描系统和控制系统为基础的回转式混凝土3D打印系统。主要工作内容包括设计并搭建了回转式混凝土打印机的机械结构;编写并调试了基于西门子S7-1200PLC的控制程序,设计了人机交互界面,验证不同情形下的打印机控制方式;设计了混凝土的挤出料筒,并对相应的混凝土流场进行仿真,验证料筒和挤出螺杆的合理性;进行混凝土打印参数的寻优实验,通过理论分析以及实验验证确定了材料的配合比以及打印机的最佳工艺参数,为后续的实验打下基础。本论文基于混凝土立井井壁的砌筑过程,开发了一套工艺、控制精度和材料满足实际使用要求的混凝土3D打印系统,并在此基础上进行打印工艺参数的研究,确定了满足打印机工作的最佳参数范围;并通过对混凝土材料挤出流场的仿真,建立了基于混凝土流体的流动模型,对后续新型混凝土打印设备的开发以及打印工艺的研究具有积极的意义。该论文有图57幅,表13个,参考文献80篇。