一种基于微观啄木鸟喙的仿生蜂窝板和3D打印机制造技术

本实用新型专利技术涉及防护材料技术领域，公开了一种基于微观啄木鸟喙的仿生蜂窝板，包括上面板、下面板和仿生蜂窝间芯层；所述仿生蜂窝间芯层位于所述上面板和下面板之间；所述仿生蜂窝间芯层为基于微观啄木鸟喙的仿生蜂窝间芯层；所述基于微观啄木鸟喙的仿生蜂窝间芯层由多个蜂窝孔胞元柱结构排列组合形成；所述蜂窝孔胞元柱结构由6面波浪型蜂窝孔壁墙围合形成。本实用新型专利技术采用基于微观啄木鸟喙作为仿生模本，模仿啄木鸟喙的微观结构，设计高效的吸能结构，并与传统正六边形蜂窝芯进行结合，设计制造仿生蜂窝间芯层，从而使该基于微观啄木鸟喙的仿生蜂窝板具有高效吸能效果、抗撞性能较好；还提供一种用于3D打印该基于微观啄木鸟喙的仿生蜂窝板的3D打印机。喙的仿生蜂窝板的3D打印机。喙的仿生蜂窝板的3D打印机。

【技术实现步骤摘要】
一种基于微观啄木鸟喙的仿生蜂窝板和3D打印机


[0001]本技术涉及防护材料
，特别是涉及一种基于微观啄木鸟喙的仿生蜂窝板；还涉及一种用于3D打印该基于微观啄木鸟喙的仿生蜂窝板的3D打印机。

技术介绍

[0002]目前，夹层板结构由于具有轻质、比强度和比刚度高等优良特性和出色的吸能效果，在航空、汽车、轨道交通、船舶等领域得到较为广泛的应用。夹层板结构一般两个外层夹板和内部夹芯层组成，但是现有的夹层板结构整体的吸能效果和抗撞能力差。

技术实现思路

[0003]本技术的目的是克服了现有技术的问题，提供了一种具有高效吸能效果、抗撞性能较好的基于微观啄木鸟喙的仿生蜂窝板；还提供一种用于3D打印该基于微观啄木鸟喙的仿生蜂窝板的3D打印机。
[0004]为了达到上述目的，本技术采用以下方案：
[0005]一种基于微观啄木鸟喙的仿生蜂窝板，包括上面板、下面板和仿生蜂窝间芯层；所述仿生蜂窝间芯层位于所述上面板和下面板之间；所述仿生蜂窝间芯层为基于微观啄木鸟喙的仿生蜂窝间芯层；所述基于微观啄木鸟喙的仿生蜂窝间芯层由多个蜂窝孔胞元柱结构排列组合形成；所述蜂窝孔胞元柱结构由6面波浪型蜂窝孔壁墙围合形成。
[0006]进一步地，所述蜂窝孔胞元柱结构为正六边形蜂窝孔胞元柱结构；所述波浪型蜂窝孔壁墙的长度为8
‑
10mm；所述波浪型蜂窝孔壁墙的壁厚为0.1
‑
0.2mm；所述波浪型蜂窝孔壁墙的壁墙波浪的振幅为0.75mm，波数为3
‑
5个。
[0007]所述蜂窝孔胞元柱结构为正六边形蜂窝孔胞元柱结构；所述波浪型蜂窝孔壁墙的长度为9mm；所述波浪型蜂窝孔壁墙的壁厚为0.1mm；所述波浪型蜂窝孔壁墙的壁墙波浪的振幅为0.75mm，波数为3个。
[0008]进一步地，所述上面板与所述下面板相平行；所述上面板与所述下面板之间的距离为L；所述距离L为10
‑
15cm。
[0009]进一步地，所述距离L为15cm。
[0010]进一步地，所述上面板和所述下面板的规格相同，所述上面板的规格为54mm*54mm。
[0011]进一步地，所述上面板、下面板和仿生蜂窝间芯层均采用金属3D 打印成型。
[0012]进一步地，所述金属为铝合金。
[0013]进一步地，所述仿生蜂窝间芯层通过环氧树脂胶粘合在所述上面板和下面板之间。
[0014]本技术还提供一种3D打印机，用于3D打印如上述所述的基于微观啄木鸟喙的仿生蜂窝板，所述3D打印机包括控制组件、机械组件、3D打印喷头和耗材。
[0015]与现有的技术相比，本技术具有如下优点：
[0016]本技术将仿生蜂窝间芯层设置在上面板和下面板之间，采用基于微观啄木鸟喙作为仿生模本，模仿啄木鸟喙的微观结构，设计高效的吸能结构，并与传统正六边形蜂窝芯进行结合，设计制造仿生蜂窝间芯层；该仿生蜂窝间芯层由个蜂窝孔胞元柱结构排列组合形成，再通过6面波浪型蜂窝孔壁墙围合形成蜂窝孔胞元柱结构，进而极大提高仿生蜂窝间芯层的吸能能力，提高仿生蜂窝间芯层的抗撞性能，从而得到一种具有高效吸能效果、抗撞性能较好的基于微观啄木鸟喙的仿生蜂窝板；该基于微观啄木鸟喙的仿生蜂窝板结构设计合理，制备方法简单，是一种良好的防护材料，适用于市场推广。
附图说明
[0017]下面结合附图和具体实施方式对本申请作进一步详细的说明。
[0018]图1是本技术的基于微观啄木鸟喙的仿生蜂窝板的立体结构示意图。
[0019]图2是本技术的仿生蜂窝间芯层的立体结构示意图。
[0020]图3是本技术的3D打印机打印仿生蜂窝间芯层的结构示意图。
[0021]图4是本技术的基于微观啄木鸟喙的仿生蜂窝板静态压缩试验时的结构示意图。
[0022]图5是本技术的基于微观啄木鸟喙的仿生蜂窝板的载荷
‑
应变曲线图。
[0023]图中包括：
[0024]上面板1、下面板2、仿生蜂窝间芯层3、蜂窝孔胞元柱结构31、波浪型蜂窝孔壁墙311、3D打印喷头、压头5、承台6。
具体实施方式
[0025]下面结合附图和实施例，对本技术的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本技术，但不用来限制本技术的范围。
[0026]如图1至图5所示，一种基于微观啄木鸟喙的仿生蜂窝板，包括上面板1、下面板2和仿生蜂窝间芯层3；所述仿生蜂窝间芯层3位于所述上面板1和下面板2之间；所述仿生蜂窝间芯层3为基于微观啄木鸟喙的仿生蜂窝间芯层3；所述基于微观啄木鸟喙的仿生蜂窝间芯层 3由多个蜂窝孔胞元柱结构31排列组合形成；所述蜂窝孔胞元柱结构 31由6面波浪型蜂窝孔壁墙311围合形成。
[0027]采用TEM成像技术对啄木鸟喙的横截面进行了深入的探究。研究发现，啄木鸟之所以能够在高速反复撞击树干中保持完好的原因在于其特殊的吸能结构。啄木鸟的喙中存在大量紧密堆积成蜂窝状结构的角蛋白颗粒，且该蜂窝状壁墙为波浪状结构，波浪结构可以改善鸟喙的吸能性能和损伤容限。因此，该基于微观啄木鸟喙的仿生蜂窝板将仿生蜂窝间芯层3设置在上面板1和下面板2之间，采用基于微观啄木鸟喙作为仿生模本，模仿啄木鸟喙的微观结构，设计高效的吸能结构，并与传统正六边形蜂窝芯进行结合，设计制造仿生蜂窝间芯层3；该仿生蜂窝间芯层3由多个蜂窝孔胞元柱结构31排列组合形成，再通过6面波浪型蜂窝孔壁墙311围合形成蜂窝孔胞元柱结构31，进而极大提高仿生蜂窝间芯层3的吸能能力，提高仿生蜂窝间芯层3的抗撞性能，从而得到一种具有高效吸能效果、抗撞性能较好的基于微观啄木鸟喙的仿生蜂窝板；该基于微观啄木鸟喙的仿生蜂窝板结构设计合理，制备方法简单，是一种良好的防护材料，适用于市场推广。
[0028]在本具体实施方式中，所述蜂窝孔胞元柱结构31为正六边形蜂窝孔胞元柱结构31；所述波浪型蜂窝孔壁墙311的长度为8
‑
10mm；所述波浪型蜂窝孔壁墙311的壁厚为0.1
‑
0.2mm；所述波浪型蜂窝孔壁墙 311的壁墙波浪的振幅为0.75mm，波数为3
‑
5个。优选的，所述蜂窝孔胞元柱结构31为正六边形蜂窝孔胞元柱结构31；所述波浪型蜂窝孔壁墙311的长度为9mm；所述波浪型蜂窝孔壁墙311的壁厚为0.1mm；所述波浪型蜂窝孔壁墙311的壁墙波浪的振幅为0.75mm，波数为3个。合理设计波浪型蜂窝孔壁墙311的长度、壁厚、壁墙波浪的振幅以及波数，使形成的蜂窝孔胞元柱结构31具有良好的吸能能力和抗撞性能。
[0029]其中，所述上面板1与所述下面板2相平行；所述上面板1与所述下面板2之间的距离为L；所述距离L为10
‑
15cm。优选的，所述距离L为15cm。所述上面板1和所述下面板2的规格相同，所述上面板 1的规格为54mm*54mm。同理，下面板2的规格也为5本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于微观啄木鸟喙的仿生蜂窝板，其特征在于：包括上面板、下面板和仿生蜂窝间芯层；所述仿生蜂窝间芯层位于所述上面板和下面板之间；所述仿生蜂窝间芯层为基于微观啄木鸟喙的仿生蜂窝间芯层；所述基于微观啄木鸟喙的仿生蜂窝间芯层由多个蜂窝孔胞元柱结构排列组合形成；所述蜂窝孔胞元柱结构由6面波浪型蜂窝孔壁墙围合形成。2.根据权利要求1所述的基于微观啄木鸟喙的仿生蜂窝板，其特征在于：所述蜂窝孔胞元柱结构为正六边形蜂窝孔胞元柱结构；所述波浪型蜂窝孔壁墙的长度为8
‑
10mm；所述波浪型蜂窝孔壁墙的壁厚为0.1
‑
0.2mm；所述波浪型蜂窝孔壁墙的壁墙波浪的振幅为0.75mm，波数为3
‑
5个。3.根据权利要求2所述的基于微观啄木鸟喙的仿生蜂窝板，其特征在于：所述蜂窝孔胞元柱结构为正六边形蜂窝孔胞元柱结构；所述波浪型蜂窝孔壁墙的长度为9mm；所述波浪型蜂窝孔壁墙的壁厚为0.1mm；所述波浪型蜂窝孔壁墙的壁墙波浪的振幅为0.75mm，波数为3个。4....

【专利技术属性】
技术研发人员：项新梅，崔文天，
申请(专利权)人：广州大学，
类型：新型
国别省市：