一种金属增材制造用格栅状3D打印支撑结构制造技术

本实用新型专利技术涉及一种金属增材制造用格栅状3D打印支撑结构，属于金属增材制造技术领域，包括镂空格栅状支撑和实体支撑，格栅状支撑整体呈倒三角形状，格栅状支撑由多个四边形格栅单元体构成，四边形格栅单元体由四根肋板构成，四边形格栅单元体的两条对角线垂直且分别位于水平方向和竖直方向，格栅状支撑与成型基板的接触面为底部的四边形格栅单元体沿水平方向对角线去掉下半部分后形成的水平接触面，格栅状支撑与成型件支撑面的接触面为顶部的四边形格栅单元体沿水平方向对角线去掉上半部分后形成的水平接触面；实体支撑填充在格栅状支撑与成型件支撑面接触后形成的倒三角形格栅孔内。本实用新型专利技术可以有效支撑悬垂结构，避免了零件热应力变形。

A grid-like 3D printing support structure for metal augmentation fabrication

【技术实现步骤摘要】
一种金属增材制造用格栅状3D打印支撑结构
本技术属于金属增材制造
，特别是涉及一种金属增材制造用格栅状3D打印支撑结构。
技术介绍
选区激光熔化(又称作金属增材制造或金属3D打印)技术，是近些年来出现的一种新型加工方法，其零件在累积成形过程中，有种与金属焊接相似的制造状态，即在制造过程中会产生大量的热量，使零件整体形成一定的温度梯度，再加上不同高度、水平方向不同区域、不同时段的熔化凝固，均会使零件造成很大的内应力，若不通过合理的方法改善，零件会因变形而产生较大的形位偏差，影响使用。另一方面，如果零件存在角度小于45°的悬垂结构，其悬垂部分由于重力原因，也会在熔化凝固的成形过程中产生扭曲与形变，因此在生长零件的同时需要生长一些额外的结构，来改善上述状况，我们称之为支撑。支撑结构是使用金属增材制造技术制造零件所需要的额外的支架型结构，该结构通常在三维软件中设计添加。在制造过程期间，支撑结构直接接触零件表面，用作散热和提供克服重力，以将物体保持在特定的位置中，防止应力和应变使物体形变或者扭曲。目前增材制造较为常用的支撑形式有点支撑、线支撑、树形支撑、网状支撑、锥形支撑、块状支撑等，其设计原理主要考虑如何有效支撑悬垂面零件成形和方便去除等问题，然而对于更复杂的金属增材制造过程中，如何有效解决局部散热，防止热应力变形才是支撑结构最主要考虑的问题，因此需要设计合理的支撑结构用于支撑物体。
技术实现思路
针对现有技术存在的问题，本技术提供了一种结构简单、支撑强度好、且更稳定的金属增材制造用格栅状3D打印支撑结构，该支撑结构采用在网状的格栅支撑结构中加入实体支撑的组合支撑设计，一方面可以有效支撑悬垂结构，提高其刚度而增加稳定性，另一方面，与传统实体支撑相比，可以减少制造时间，减少材料消耗量，同时方便后期的支撑去除。本技术是这样实现的，一种金属增材制造用格栅状3D打印支撑结构，包括镂空格栅状支撑和实体支撑，所述格栅状支撑整体呈倒三角形状，所述格栅状支撑由多个四边形格栅单元体构成，所述四边形格栅单元体由四根肋板构成，所述四边形格栅单元体的两条对角线垂直且分别位于水平方向和竖直方向，所述格栅状支撑与成型基板的接触面为底部的四边形格栅单元体沿水平方向的对角线去掉下半部分后形成的水平接触面，所述格栅状支撑与成型件支撑面的接触面为顶部的四边形格栅单元体沿水平方向的对角线去掉上半部分后形成的水平接触面；所述实体支撑为三角形，所述实体支撑填充在格栅状支撑与成型件支撑面接触后形成的倒三角形格栅孔内。在上述技术方案中，优选的，在格栅状支撑与成型基板接触后形成的正三角形格栅孔内也可填充实体支撑，使得整个支撑结构支撑更加稳定。在上述技术方案中，优选的，所述格栅状支撑的最外侧两个斜面均为整个实体支撑面。在上述技术方案中，优选的，所述格栅状支撑的厚度为1～2mm。在上述技术方案中，优选的，所述四边形格栅单元体与水平线成45°角排列。在上述技术方案中，优选的，所述四边形格栅单元体的边长为0.5～1mm，呈密集网格排列。在上述技术方案中，优选的，所述实体支撑的厚度为0.5～1mm，更便于后期的机加工去除。本技术具有的优点和积极效果是：(1)本技术采用格栅状支撑和实体支撑互相配合的设计，使得当零件应力较大，格栅状支撑不足以拉住零件时，配合实体支撑能一定范围的减小成形应力，避免了零件热应力变形，格栅状支撑主要保证零件表面质量，实体支撑主要保证零件不发生应力变形；(2)本技术采用在格栅状支撑结构中加入实体支撑，一方面可以有效支撑悬垂结构，提高其刚度而增加稳定性，另一方面，与传统实体支撑相比，可以减少制造时间，减少材料消耗量，同时方便后期的支撑去除；(3)本技术可辅助成形加工零件出现悬垂结构的突现面或成形角度小于45°的面；(4)本技术的镂空装结构有效提高成形效率，缩短成形时间；(5)本技术利于清除支撑结构部分粘粘的粉末。附图说明图1是本技术实施例提供的支撑结构总体的结构示意图；图2是本技术实施例提供的格栅状支撑的结构示意图；图3是本技术实施例提供的四边形格栅单元体的结构示意图；图4是本技术实施例提供的示例零件添加支撑结构的结构示意图。图中：1-示例零件；2-成型基板；3-示例零件接触面；4-格栅状支撑；41-四边形格栅单元体；411-肋板；5-实体支撑，6-格栅状支撑与成型基板的接触面；7-格栅状支撑与成型件支撑面的接触面。具体实施方式为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，并配合附图对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。实施例请参阅图1～3，本实施例提供一种金属增材制造用格栅状3D打印支撑结构，包括镂空格栅状支撑4和实体支撑5，格栅状支撑4整体呈倒三角形状，格栅状支撑4由多个四边形格栅单元体41构成，四边形格栅单元体41由四根肋板411构成，四边形格栅单元体41的两条对角线垂直且分别位于水平方向和竖直方向，格栅状支撑与成型基板的接触面6为底部的四边形格栅单元体沿水平方向的对角线去掉下半部分后形成的水平接触面，格栅状支撑与成型件支撑面的接触面7为顶部的四边形格栅单元体沿水平方向的对角线去掉上半部分后形成的水平接触面；实体支撑5为三角形，实体支撑5填充在格栅状支撑与成型件支撑面接触后形成的倒三角形格栅孔内，使得顶部也为整个实体支撑面，且该支撑面完全覆盖成形零件悬垂面。作为优选的实施例，在格栅状支撑与成型基板接触后形成的正三角形格栅孔内也可填充实体支撑5，使得整个支撑结构支撑更加稳定。作为优选的实施例，格栅状支撑4的最外侧两个斜面均为整个实体支撑面。作为优选的实施例，格栅状支撑4的厚度为1～2mm。作为优选的实施例，四边形格栅单元体41与水平线成45°角排列。作为优选的实施例，四边形格栅单元体41的边长为0.5～1mm，呈密集网格排列。作为优选的实施例，实体支撑5的厚度为0.5～1mm，更便于后期的机加工去除。请参阅图4，选区激光熔化过程中示例零件1会在成型基板2中逐层长出，该示例零件1中水平方向伸出的悬垂结构需要添加支撑，通过支撑结构顶住示例零件接触面3，从而达到散热和克服重力的作用，防止成型过程中示例零件1发生形变。本技术所设计采用的支撑整体呈倒三角形状的镂空格栅状结构，顶部由众多接触面7与示例零件接触面3连接，底部由接触面6与成形基板2连接，除顶部与示例零件1连接部分，其余地方格栅结构均由众多四边形的边界形状组成，每个四边形的边界形状由四条肋板10组成。在支撑与示例零件接触面3连接的镂空地方，填充实体支撑5，实体支撑5呈三角形，将顶部空隙结构填充密实，加强支撑与示例零件接触面3的接触面积，形成一种组合支撑的设计方案。该支撑实体结构有效的减少了实体的接触面积，避免了热量堆积问题，其次，格栅结构的四边形镂空结构，也不会发生粉末堆积的问题，且在示例零件接触面3处的格栅空隙中填充少数实体支撑，加强了连接处支撑强度，既减少了粉末使用量，又节省了成形时间，大大降低了成本。以上所述仅是对本技术的较佳实施例而已，并非对本技术作任何形式上的限制，凡是依据本技术的技术实质对以上实施例所做的任本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种金属增材制造用格栅状3D打印支撑结构，其特征在于：包括镂空格栅状支撑和实体支撑，所述格栅状支撑整体呈倒三角形状，所述格栅状支撑由多个四边形格栅单元体构成，所述四边形格栅单元体由四根肋板构成，所述四边形格栅单元体的两条对角线垂直且分别位于水平方向和竖直方向，所述格栅状支撑与成型基板的接触面为底部的四边形格栅单元体沿水平方向的对角线去掉下半部分后形成的水平接触面，所述格栅状支撑与成型件支撑面的接触面为顶部的四边形格栅单元体沿水平方向的对角线去掉上半部分后形成的水平接触面；所述实体支撑为三角形，所述实体支撑填充在格栅状支撑与成型件支撑面接触后形成的倒三角形格栅孔内。

【技术特征摘要】
1.一种金属增材制造用格栅状3D打印支撑结构，其特征在于：包括镂空格栅状支撑和实体支撑，所述格栅状支撑整体呈倒三角形状，所述格栅状支撑由多个四边形格栅单元体构成，所述四边形格栅单元体由四根肋板构成，所述四边形格栅单元体的两条对角线垂直且分别位于水平方向和竖直方向，所述格栅状支撑与成型基板的接触面为底部的四边形格栅单元体沿水平方向的对角线去掉下半部分后形成的水平接触面，所述格栅状支撑与成型件支撑面的接触面为顶部的四边形格栅单元体沿水平方向的对角线去掉上半部分后形成的水平接触面；所述实体支撑为三角形，所述实体支撑填充在格栅状支撑与成型件支撑面接触后形成的倒三角形格栅孔内。2.根据权利要求1所述的一种金属增材制造用格栅状3D打印支撑结构，其特征在于：在格栅状支撑与成型基...

【专利技术属性】
技术研发人员：李会敏，关凯，赵欢欢，李澄，李广生，
申请(专利权)人：天津镭明激光科技有限公司，
类型：新型
国别省市：天津,12