一种金属增材制造悬臂结构用多段式镂空支撑结构制造技术

本实用新型专利技术提供了一种金属增材制造悬臂结构用多段式镂空支撑结构，所述金属增材制造悬臂结构用多段式镂空支撑结构包括块状支撑部、异形镂空支撑部和锥状镂空支撑部，所述块状支撑部顶端与其相接触的悬臂结构相配合，所述异形镂空支撑部的顶端与块状支撑部底端相连接，所述锥状镂空支撑部的顶端与异形镂空支撑部的底端相连接，所述异形镂空支撑部上设置有异形通过孔，所述锥状镂空支撑部上设置有支撑通过孔。本实用新型专利技术能够在继承强支撑及弱支撑各自优势的同时，避免强支撑及弱支撑各自的缺陷，优化了支撑结构内部的空间布局，减少了原材料的使用量及支撑结构所占用的成型时间。

A kind of multi section hollow supporting structure for cantilever structure made of metal additive

【技术实现步骤摘要】
一种金属增材制造悬臂结构用多段式镂空支撑结构
：本技术涉及金属增材制造领域，尤其涉及一种金属增材制造悬臂结构用多段式镂空支撑结构。
技术介绍
：现有的金属增材制造技术中，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，而在实际的制造过程中，待制造件的结构通常较为复杂，多为非规则件，故在高度不同、水平梯度不同及加工时段不同的情况下，不同的熔化凝固区域，会造成巨大的零件内部应力，不通过加设的辅助工序，所生产的零件会因变形而产生较大的形状及位置的偏差，无法正常使用。另一方面，在待制造件存在悬垂角度在43°以下及悬臂长度超过0.5mm的结构时，为了使待制造件顺利成型，必须要添加支撑结构，才能使物体在规定位置顺利成型，防止由于内部应力因素所造成的制造问题。当下的市场对金属增材制造的应用方向定位为小批量、定制化复杂结构的产品生产，通常在经过位置优化后仍存在大量悬臂结构，为了解决这个问题，目前金属增材制造中广泛使用包括点支撑、线支撑、肋状支撑、锥支撑、树形支撑、块状支撑在内的多种支撑方式，根据支撑结构划分，可将其分为强支撑和弱支撑。强支撑具有易于固定零件、防止变形、传导热量、防止过度熔融、减少热应力、抵抗刮刀冲击等特点，但是也具有难以去除，后期的工作量巨大的问题，而弱支撑则具有容易去除、有利于提高表面质量等特点，但是也具有易锁定粉末、造成原材料浪费、成本增加的问题。因此，本领域亟需一种金属增材制造悬臂结构用多段式镂空支撑结构。有鉴于此，提出本技术。
技术实现思路
：本技术的目的在于提供一种有更好支撑能力的金属增材制造悬臂结构用多段式镂空支撑结构，以解决现有技术中的至少一项技术问题。具体的，本技术提供了一种金属增材制造悬臂结构用多段式镂空支撑结构，所述金属增材制造悬臂结构用多段式镂空支撑结构包括块状支撑部、异形镂空支撑部和锥状镂空支撑部，所述块状支撑部顶端与其相接触的悬臂结构相配合，所述异形镂空支撑部的顶端与块状支撑部底端相连接，所述锥状镂空支撑部的顶端与异形镂空支撑部的底端相连接，所述异形镂空支撑部上设置有异形通过孔，所述锥状镂空支撑部上设置有支撑通过孔。采用上述结构，能够加速整体构件的成型速度，在继承强支撑及弱支撑各自优势的同时，避免强支撑及弱支撑各自的缺陷，即具有良好支撑效果的同时，在制造件成件后期的修饰步骤中容易去除，且优化了支撑结构内部的空间布局，减少了原材料的使用量及支撑结构所占用的成型时间，减少了生产成本的同时，提高了增材打印的成品合格率，而所设置的块状支撑部、异形镂空支撑部和锥状镂空支撑部，能够保证在支撑结构垂直高度较高时，依然具体较强的抵抗刮刀反作用力的能力，降低制造打印过程风险。优选的，所述块状支撑部的顶端设置有承力支撑网，所述承力支撑网由多个空心立方体构成。进一步的，所述空心立方体的上部横截面积大于下部横截面积，所述各相邻承力支撑网间的间距为0.3-2mm。进一步的，所述承力支撑网上端嵌入悬臂结构的实体内，所述承力支撑网下端嵌入锥状镂空支撑部的实体内，优选的，所述上端和下端的嵌入深度为0.03-0.3mm。进一步的，所述块状支撑部底端与锥状镂空支撑部相连接，且所述块状支撑部底表面呈水平状态。优选的，所述块状支撑部上还设置有散热孔，所述散热孔设置在块状支撑部内部，用于增材打印时为悬臂结构散热。采用上述结构，能够有效减少悬臂结构在打印过程中的形变量，合理分散悬臂结构在打印时所产生的内部应力，并通过上述的承力支撑网及散热孔的设置，能够显著提高打印时悬臂结构的导热性能，同时上述的块状支撑部具有较高的机械强度，能够防止增材打印时支撑结构被破坏，而导致的悬臂结构表面质量显著下降，出现表面粗糙、挂渣、局部起翘、刮刀运动受阻、产品成型失败的现象，可有效提高所得成品悬臂结构的表面质量。优选的，所述异形镂空支撑部为圆台形，进一步的，所述异形镂空支撑部上端的横截面积大于异形镂空支撑部下端的横截面积。优选的，所述异形镂空支撑部侧壁为异形支撑壁，所述异形通过孔设置在异形支撑壁上，所述异形支撑壁为斜面，所述异形支撑壁与垂直平面所构成夹角为异形支撑倾斜角，所述异形支撑倾斜角的角度为0-45°。优选的，所述异形镂空支撑部的底端平面与锥状镂空支撑部的顶端平面相配合。优选的，所述异形通过孔为水滴状，所述异形通过孔包括弧部及角部，所述角部设置在弧部上方。进一步的，所述弧部与角部相连接，所述角部的正视图为正直角三角形，所述弧部的正视图为以角部正直角三角形斜边为直径的半圆。进一步的，所述异形通过孔呈阵列排布在所述异形镂空支撑部上，即所述异形通过孔相邻两列之间的距离一致，且相邻两行之间的距离一致。采用上述结构，能够在保证支撑结构的支持效果的同时显著降低支撑结构的体积及耗材，减少由于支撑结构所造成的刮刀阻力，提高抵抗刮刀反作用力的能力，防止由于支撑强度相对与打印件的强度较低，所导致的刮刀运动至支撑结构上时支撑结构被破坏的情况，上述所采用的异形通过孔能够与异形镂空支撑部相配合，相对于现有的通过孔，能够为异形镂空支撑部提供更高的机械强度，提供本技术的支撑效果及支撑强度。优选的，所述锥状镂空支撑部的长度和直径比为1:1-7:1。进一步的，所述支撑通过孔的正视图为V形，优选的，所述V形的夹角角度为85-95°，更优选的，所述夹角角度为90°，所述支撑通过孔设置有多个，所述支撑通过孔贯通锥状镂空支撑部，采用上述结构，所述支撑通过孔为自支撑结构，不需要额外支撑力。进一步的，所述支撑通过孔呈阵列排布在锥状镂空支撑部上，所述支撑通过孔相邻两列之间的距离一致，且相邻两行之间的距离一致。优选的，所述金属增材制造悬臂结构用多段式镂空支撑结构还包括固定支撑部，所述固定支撑部设置在块状支撑部、异形镂空支撑部及锥状镂空支撑部连接处，更优选的，所述固定支撑部还设置在锥状镂空支撑部底端。进一步的，所述固定支撑部内不设置有散热孔、异形通过孔及支撑通过孔，进一步的，所述固定支撑部的厚度为边1-2mm。进一步的，所述固定支撑部与块状支撑部、异形镂空支撑部及锥状镂空支撑部一体成型。采用上述结构，能够有效提高金属增材制造悬臂结构用多段式镂空支撑结构的机械强度，防止由于多段式镂空设置所造成的支撑结构强度低的情况，显著提高增材打印的工作效率及工作质量。综上所述，本技术具有以下有益效果：1.本技术能够加速整体构件的成型速度，在继承强支撑及弱支撑各自优势的同时，避免强支撑及弱支撑各自的缺陷，优化了支撑结构内部的空间布局，减少了原材料的使用量及支撑结构所占用的成型时间，提高了增材打印的成品合格率，而所设置的块状支撑部、异形镂空支撑部和锥状镂空支撑部，能够保证在支撑结构垂直高度较高时，依然具体较强的抵抗刮刀反作用力的能力，降低制造打印过程风险；2.本技术能够有效减少悬臂结构在打印过程中的形变量，合理分散悬臂结构在打印时所产生的内部应力，并通过上述的承力支本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种金属增材制造悬臂结构用多段式镂空支撑结构，其特征在于：所述金属增材制造悬臂结构用多段式镂空支撑结构包括块状支撑部(1)、异形镂空支撑部(2)和锥状镂空支撑部(3)，所述异形镂空支撑部(2)的顶端与块状支撑部(1)底端相连接，所述锥状镂空支撑部(3)的顶端与异形镂空支撑部(2)的底端相连接，所述异形镂空支撑部(2)上设置有异形通过孔(21)，所述锥状镂空支撑部(3)上设置有支撑通过孔(31)。/n

【技术特征摘要】
1.一种金属增材制造悬臂结构用多段式镂空支撑结构，其特征在于：所述金属增材制造悬臂结构用多段式镂空支撑结构包括块状支撑部(1)、异形镂空支撑部(2)和锥状镂空支撑部(3)，所述异形镂空支撑部(2)的顶端与块状支撑部(1)底端相连接，所述锥状镂空支撑部(3)的顶端与异形镂空支撑部(2)的底端相连接，所述异形镂空支撑部(2)上设置有异形通过孔(21)，所述锥状镂空支撑部(3)上设置有支撑通过孔(31)。


2.根据权利要求1所述金属增材制造悬臂结构用多段式镂空支撑结构，其特征在于：所述块状支撑部(1)顶端设置有承力支撑网(11)，所述承力支撑网(11)由多个空心立方体构成。


3.根据权利要求1所述金属增材制造悬臂结构用多段式镂空支撑结构，其特征在于：所述块状支撑部(1)上还设置有散热孔(12)，所述散热孔(12)设置在块状支撑部(1)内部。


4.根据权利要求1所述金属增材制造悬臂结构用多段式镂空支撑结构，其特征在于：所述异形镂空支撑部(2)侧壁为异形支撑壁(22)，所述异形通过孔(21)设置在异形支撑壁(22)上。


5.根据权利要求4所述金属增材制造悬臂结构用多段式镂空支撑结构，其特征在于：所述异形通过孔(21)为水滴状，所述异形通过孔(21)包括弧部(211)...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡万谦，李振民，邓韵琦，王联波，刘操，于直，
申请(专利权)人：江西宝航新材料有限公司，
类型：新型
国别省市：江西;36