[发明专利]用于3D打印的树形支撑结构

说明书

技术领域

本发明涉及用于3D打印的树形支撑结构。

背景技术

3D打印是增材制造的别称，3D打印的出现改变了传统制造模式，是一种高精度、个性化的快速成型技术。其通过重建设计三维数字化模型，采用离散材料逐层累加原理制造实体零件，可以完成几乎任意几何形状几何体的制造，让整个制造过程真正实现了智能化与数字化。

增材制造有很多种不同的成型方式，按照原材料的不同状态可以分为三大类：第一类增材制造原材料为液体，如光固化成型(Stereolithography，SLA)；第二类增材制造原材料为片状或丝状，如叠层实体制造(Laminated Object Manufacturing，LOM)和熔融沉积成型(Fused Deposition Modeling，FDM)；第三类增材制造原材料为粉末，如激光选区熔化(Selective Laser Melting，SLM)和激光选区烧结(Selective Laser Sintering，SLS)、激光近净成型(Laser Engineered Net Shaping,LENS)和电子束选区熔化(Electron Beam Selective Melting,EBSM)。

其中SLA、FDM、SLM、SLS和EBSM等成型工艺为防止热应力影响发生翘曲变形，也为了防止表面张力影响产生球化或下沉脱落，这些工艺均要求在成型零件的悬垂面添加支撑，保证成型的顺利进行。

3D打印过程中需要通过支撑结构对零件进行支撑，支撑结构要求既要求支撑能全面考虑到零件的悬垂面，有一定的强度，不会因为热应力影响而断裂，也要求加工结束后方便去除支撑结构，去除支撑结构时不会破坏零件的结构；减少支撑结构后处理时间，提高支撑面的表面质量。

目前3D打印工艺常用的支撑结构分为薄壁支撑和实体支撑两大类，其中薄壁支撑包括点支撑、线支撑、块状支撑和网状支撑等，这一类支撑结构对于零件悬垂面的覆盖较完整，但是强度较低，容易受热应力影响而断裂，造成成型失败，而且后续支撑结构的去除时间较长。精细结构添加了薄壁支撑后，去除很困难。其中实体支撑主要有锥形支撑和加厚度的块状支撑，这类支撑结构强度较大，不容易断裂，但是支撑节结构的成型时间长，会消耗较多的粉末，后续去除困难。

中国专利201621467381.5公开一种树形支撑结构，该支撑结构的树枝部分呈轴对称结构，并且均为圆柱形。圆柱形的树枝不但增大了与零件的接触面积，而且因圆柱的直径较粗且一致，在去除支撑结构时树枝不易折断，或未在预定部位折断，容易对零件造成损伤，也增加了后续的零件表面处理。

发明内容

本发明提供了一种用于3D打印的树形支撑结构，在减少支撑结构的底部占用面积的同时，还能够在提供有效支撑强度，并且容易去除。

本发明用于3D打印的树形支撑结构，具有树干，在树干顶部具有至少两根树枝，在树枝的顶部设有插入零件的上插入部，上插入部的长度为打印层厚的1～4倍。

优选的，在树干底部设有插入零件的下插入部，下插入部的长度为打印层厚的2～4倍。

进一步的，树枝上设有直径小于上插入部底部直径的断裂部。

可选的，所述的断裂部距离树枝的上插入部底部的长度为0.5～1.5mm。

进一步的，断裂部的直径为0.3～0.6mm。

进一步的，树干为圆锥形，其中树干的底部直径为1.2～3mm，树干的顶部直径为所述底部直径的0.6～0.8倍。

进一步的，树干的高度小于或等于所述树干底部直径的8倍。

进一步的，树枝为圆锥形，其中树枝的上插入部的底面直径为0.6～1mm，树枝的底部直径为所述上插入部的底面直径的1.2～1.5倍。

优选的，一根树干上的树枝数量小于或等于7根。

优选的，相邻的树干之间的间距为2～4mm，相邻的树枝之间的间距为1～2mm。

本发明用于3D打印的树形支撑结构，能够大幅度减少支撑结构的底部占用面积，并且能够为零件在提供大面积的支撑，同时还具有足够的支撑强度，在零件成型后树形支撑结构容易去除。

以下结合实施例的具体实施方式，对本发明的上述内容再作进一步的详细说明。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实例。在不脱离本发明上述技术思想情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种替换或变更，均应包括在本发明的范围内。

附图说明

图1为本发明用于3D打印的树形支撑结构的示意图。