一种应用于3D打印的四棱体单胞构型制造技术

本发明专利技术涉及一种应用于3D打印的四棱体单胞构型，包括连接杆、支撑杆和连接球，连接杆有4个，每三个连接杆一端通过连接球连接，组成四边桁架结构，每两个不相交的连接杆中部通过支撑杆连接。该四棱体单胞构型形式简单，自身刚度很好，通过四个交点的位置变换可以适应复杂的几何外形，非常适合零件的内部结构3D打印，以降低零件重量，提高结构刚度。

A four prism cell configuration applied to 3D printing

The invention relates to a tetragonal cell configuration for 3D printing, which comprises a connecting rod, a supporting rod and a connecting ball. There are four connecting rods, one end of each three connecting rods is connected by a connecting ball, and a quadrilateral truss structure is formed. The middle part of each two disjoint connecting rods is connected by a supporting rod. The tetragonal cell has simple configuration and good stiffness. It can adapt to complex geometric shape by changing the position of four intersections. It is very suitable for 3D printing of internal structure of parts to reduce the weight of parts and improve structural stiffness.

【技术实现步骤摘要】
一种应用于3D打印的四棱体单胞构型
本专利技术涉及一种应用于3D打印的四棱体单胞构型，具体为一种适用于3D打印的点阵结构中采用的基本微单元结构。
技术介绍
复杂微单元结构通常也被称为点阵结构或多孔结构，是指由具有毫米级相同或相近拓扑构型的材料单元通过有序或无序的重复排列方式连接组合而成的一种空间网络状结构。随着近年来激光增材制造技术的快速发展，以3D打印成型工艺为基础的结构也越来越成熟。使得一些强度、刚度特性优异的复杂微单元结构可以通过3D打印技术植入机械结构零件中，不仅减轻了结构重量，还提升了结构的品质。通常来讲，复杂微单元结构都是近六面体的单胞形式，如公开号为CN206536901U的专利即为一种典型六面体单胞形式，其对零件的外形适应度较差，特别是曲率变化剧烈的部位很难通过六面体单胞进行外表面的光滑处理，只能在表面区堆积采材料，会带来重量增加。此外，由于六面体结构，从节点连接形式上来讲，在受载时是一个不稳定结构，要提高刚度，仍需增加中间连接。所以对于一些外形复杂，需要更加轻重量高刚度的零件而言，近六面体的单胞形式无法完全满足需求。
技术实现思路
针对现有六面体单胞构型对复杂外形的表面区域的适应度不足，本专利技术提供一种能够较好适应复杂外形面的单胞构型。本专利技术采取的技术方案为，一种应用于3D打印的四棱体单胞构型，包括连接杆、支撑杆和连接球，连接杆有4个，每三个连接杆一端通过连接球连接，组成四边桁架结构，每两个不相交的连接杆中部通过支撑杆连接。上述支撑杆交汇处通过连接球连接。上述连接杆长度相等。上述连接杆为圆柱形或棱柱形或中空管状。本专利技术具有如下有益效果和优点：该四棱体单胞构型，几何形式简单，自身刚度好，其内部通过支撑杆和连接球形成了多传力路径，结构的抗损伤性能相比六面体构型的单胞更好。此外，通过连接杆的长度变化，可以适应复杂几何外形的单胞填充，非常适合零件内部结构3D打印，以降低零件重量，提高结构刚度。说明附图图1是本专利技术应用于3D打印的四棱体单胞构型的基本单胞立体示意图；图2是四棱体单胞构型在表面的处理示意图；图3是四棱体单胞构型应用于零件的示意图。具体实施方式下面结合说明书附图对本专利技术作进一步详细说明。一种应用于3D打印的四棱体单胞构型，包括连接杆1、支撑杆3和连接球2，连接杆有4个，每三个连接杆一端通过连接球连接，组成四边桁架结构，为单胞的外层，每两个不相交的连接杆中部通过支撑杆连接，为单胞的内层，如图1所示。上述连接杆1有多种形式，如圆柱形，棱柱形或中空管状等形式。上述支撑杆交汇处通过连接球连接。上述连接杆长度相等的情况下即为正四棱体，如果支撑杆位于连接杆的中点，则交汇于一点。图2所示实施例是基于本专利技术提出四棱体单元结构变化出来的表面单胞，可用于结构表面结构3D打印，相比基本单胞构型，其具有表面层5，为了适应表面层的光顺，对外层连接球2进行了外形适应性切割形成外层连接半球6。图3所示实施例是本专利技术提出四棱体单元结构通过组合形成了一种典型的点阵结构形式，其外部通过表面单胞排列组合，将表面层5组合拼接形成结构外形面7，内部则通过基本单胞构型的变形填补单元件空隙，最后形成内部点阵，外部连续的整体结构。采用该微单元构型设计的点阵结构具有刚度好、抗冲击以及轻重量的特性，此外，由于整个单元内四面体构型，所以对整体结构的外形有较强的适应性，对于一些曲率较大的整体结构，可以通过改变微单元结构的棱边角度可以方便的拟合出结构外形，同时还能有效的保证结构的力学性能。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种应用于3D打印的四棱体单胞构型，其特征在于：包括连接杆、支撑杆和连接球，连接杆有4个，每三个连接杆一端通过连接球连接，组成四边桁架结构，每两个不相交的连接杆中部通过支撑杆连接。

【技术特征摘要】
1.一种应用于3D打印的四棱体单胞构型，其特征在于：包括连接杆、支撑杆和连接球，连接杆有4个，每三个连接杆一端通过连接球连接，组成四边桁架结构，每两个不相交的连接杆中部通过支撑杆连接。2.一种应用于3D打印的...

【专利技术属性】
技术研发人员：周煜青，甘学东，
申请(专利权)人：中国航空工业集团公司成都飞机设计研究所，
类型：发明
国别省市：四川,51