3D镂空打印件、工程件及制作工程件的中间构件制造技术

一种3D镂空打印件、工程件及制作工程件的中间构件，具有由多个经裁切的镂空片材经堆叠和层间连接构成的立体形状构造，在该立体形状构造中，每一片经裁切的镂空片材轮廓形状均对应该立体形状构造的对应截面处的轮廓形状，镂空片材的镂空结构为网格或孔，可以是编织结构，也可以是镂空加工结构。由于采用了与常规3D打印完全不同的材料形式，省去了3D打印中需要在制造每个打印层时都需要按整个层面路径添加材料的过程，能把制造效率成倍提高，除了能在模型、工艺品等普通制件制造中发挥优势，还可应用到特殊工程件制造中解决生产难题，例如充当工程件的骨架结构或者在制作工程件时作为中间构件。作为中间构件。作为中间构件。

【技术实现步骤摘要】
3D镂空打印件、工程件及制作工程件的中间构件


[0001]本技术总体上属于3D打印领域，但不同于已有任何3D打印技术，具体是一种由镂空片材3D打印而成的3D镂空打印件、工程件、及制作工程件的中间构件。

技术介绍

[0002]3D打印技术是一种公知的实体制造技术，除了制造实体构件，3D打印技术也广泛用来制造镂空的非实体构件，但制造镂空的非实体构件需要依赖对整个构件模型以及每层切片的模型的设计来实现，比如通过设计三维的空间矩阵来制造出具有空间多孔阵列结构的非实体镂空构件，例如已公开的中国专利技术专利申请 CN201510290448.6(现有技术图1)、CN202110050842.8(现有技术图2)中给出了这样的构件和制造实例。
[0003]上述空间多孔阵列结构的非实体构件虽然造型结构相对较为丰富和多样，但为了打印出这种结构，3D打印机必须在打印每一打印层时都耗费很长的时间来根据计算机规定的每层形状路径构建需要走完全程，而一个3D打印件少则需要打印几千层，多则数十万层，按照这种传统打印方式来打印的话，一个构件的打印时间是非常长的。
[0004]目前，尚没有有效方法解决上面提到的问题，Helisys公司在上世纪90年代曾开发过一种基于片状实体材料的分层实体制造技术(简称LOM)，但这种技术要求打印材料为片状实体材料，片状实体材料在使用和层间结合方面的局限性导致这种技术没有得到很好推广，至今没有发现利用这种技术服务产业的很好市场案例。

技术实现思路

[0005]为解决上述问题，本技术提供一种3D镂空打印件、工程件、及制作工程件的中间构件，采用与常规3D打印完全不同的材料构成形式，使用已备好的镂空片材进行三维裁切、堆叠、连接形成3D打印件，省去了3D打印中需要在制造每个打印层时都需要按整个层面路径添加材料的过程，制造出的3D镂空打印件除了可制作模型、工艺品等普通制件，还可应用到特殊的工程件制造中解决生产难题。
[0006]本技术方案如下：
[0007]一种3D镂空打印件，具有由多个经裁切的镂空片材经堆叠和层间连接构成的立体形状构造，在该立体形状构造中，每一片经裁切的镂空片材轮廓形状均对应该立体形状构造的对应截面处的轮廓形状。
[0008]作为优选实施例，所述镂空片材的镂空结构为网格或孔。
[0009]作为优选实施例，所述镂空片材是具有编织结构的丝网，所述丝网为金属或非金属。
[0010]作为优选实施例，所述镂空片材是经过镂空加工而成的多孔片材，例如具有冲孔或蚀孔的多孔片材。这里所述镂空加工可以为包括机械冲裁或化学去除材料等在内的公知的技术。
[0011]作为优选实施例，所述立体形状构造中的全部片材均为镂空片材。
[0012]作为优选实施例，所述立体形状构造中某一个或几个片材为非镂空片材。
[0013]作为优选实施例，制造该3D镂空打印件所使用的制造设备包括：
[0014]堆叠工作台，用于承载待制造的3D镂空打印件；
[0015]镂空片材原料，用于裁切成可堆叠的镂空片材；
[0016]裁切单元，用于根据数模片层路径裁切所述镂空片材原料；
[0017]连接单元，用于将每一个新裁切的镂空片材以物理方式、化学方式或冶金方式固连到制造中的3D镂空打印件上。
[0018]作为优选实施例，所述裁切单元和连接单元为一体的或独立的高能束发生器。
[0019]本技术同时提出一种工程件，具体是：
[0020]包含上面所述的3D镂空打印件，所述3D镂空打印件在该工程件中充当骨架结构。
[0021]本技术同时提供一种制作工程件的中间构件，具体是：
[0022]包含上面所述的3D镂空打印件。
[0023]本技术能达到的有益效果是：由于本技术的3D镂空打印件是由多个经裁切的镂空片材经堆叠和层间连接构成，采用了与常规3D打印完全不同的材料构成形式，省去了3D打印中需要在制造每个打印层时都需要按整个层面路径添加材料的过程，根据制造的构件的材质、大小等不同，能把制造效率提高几倍、几十倍甚至上百倍，除了能在模型、工艺品等普通制件制造中发挥优势，还可应用到特殊的工程件制造中解决生产中的难题。
附图说明
[0024]图1为现有技术的一种3D镂空打印件。
[0025]图2为现有技术的另一种3D镂空打印件。
[0026]图3为实施例1中要制作的3D镂空打印件外形图。
[0027]图4为实施例1中制作的3D镂空打印件分层堆叠制造原理图。
[0028]图5为用于形成图4中A处片层的经裁切的镂空片材轮廓形状示意图。
[0029]图6为用于形成图4中B处片层的经裁切的镂空片材轮廓形状示意图。
[0030]图7为实施例1提供的制造设备的结构原理图。
[0031]图中附图标记代表的组件分别是：
[0032]3D镂空打印件1；堆叠工作台2；镂空片材原料3；裁切单元4；连接单元5。
具体实施方式
[0033]实施例1
[0034]本实施例以制造如附图3所示外形的火箭模型为例。
[0035]如图4所示，图4为按照图3外形制作一种火箭模型3D镂空打印件的分层堆叠制造原理，该火箭模型3D镂空打印件具有由多个经裁切的镂空片材经堆叠和层间连接构成的立体形状构造。根据本技术的思想，除了采用与常规3D 打印完全不同的材料构成形式外，每个片层仍然遵循普通3D打印的分层思想，具体的，在该立体形状构造中，每一片经裁切的镂空片材轮廓形状均对应该立体形状构造的对应截面处的轮廓形状，例如，图5为用于形成图4中A处片层的经裁切的镂空片材轮廓形状示意图，与图4中A处火箭箭身截面是对应的，图6 为用于形成图4中B处片层的经裁切的镂空片材轮廓形状示意图，与图4中A 处火箭
翼部截面是对应的。
[0036]图7是用于制造本实施例的3D镂空打印件的设备结构原理图，该设备在构架上可以参照例如
技术介绍
提到的Helisys公司的LOM设备搭建，结合所选用的镂空片材材料确定各组件。具体如图所示，包括：堆叠工作台2，用于承载待制造的3D镂空打印件1；镂空片材原料3，用于裁切成可堆叠的镂空片材；裁切单元4，用于根据数模片层路径裁切所述镂空片材原料3；连接单元5，用于将每一个新裁切的镂空片材以物理方式、化学方式或冶金方式固连到制造中的3D 镂空打印件1上。
[0037]本技术所采用的镂空片材应当做最广义的理解，镂空结构可以是网格或密集的孔，能够举出的最佳的例子包括：所述镂空片材是具有编织结构的丝网材料，所述丝网材料为金属或非金属；或者，所述镂空片材是经过镂空加工而成的多孔片材，所述镂空加工方式为机械冲裁或化学去除材料，从而上面的镂空结构可以为冲孔或蚀孔，这是孔显然也是广义概念，不是单指圆孔，而是指各种形状或排列状态的孔。
[0038]根据所选择的镂空片材的材料就可以灵活设置图7中设备的镂空片材原料3 的材料供给方式以及本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种3D镂空打印件，其特征在于，具有由多个经裁切的镂空片材经堆叠和层间连接构成的立体形状构造，在该立体形状构造中，每一片经裁切的镂空片材轮廓形状均对应该立体形状构造的对应截面处的轮廓形状。2.根据权利要求1所述的3D镂空打印件，其特征在于，所述镂空片材的镂空结构为网格或孔。3.根据权利要求2所述的3D镂空打印件，其特征在于，所述镂空片材是具有编织结构的丝网，所述丝网为金属或非金属。4.根据权利要求2所述的3D镂空打印件，其特征在于，所述镂空片材是具有冲孔或蚀孔的多孔片材。5.根据权利要求1
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4任一项所述的3D镂空打印件，其特征在于，所述立体形状构造中的全部片材均为镂空片材。6.根据权利要求1
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4任一项所述的3D镂空打印件，其特征在于，所述立体形状构造中某一个或几个片材为非镂空片材。7.根据权利要求1
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【专利技术属性】
技术研发人员：裴凤梅，
申请(专利权)人：山东烁程智能科技有限公司，
类型：新型
国别省市：