[实用新型]一种金属增材制造用格栅状3D打印支撑结构

说明书

本实用新型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。本实用新型可以有效支撑悬垂结构，避免了零件热应力变形。

技术领域

本实用新型属于金属增材制造技术领域，特别是涉及一种金属增材制造用格栅状3D打印支撑结构。

背景技术

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。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本实用新型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。

本实用新型是这样实现的，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。

本实用新型具有的优点和积极效果是：