[发明专利]3D打印中空八偶桁架结构的制作方法

说明书

本发明涉及一种3D打印中空八偶桁架结构的制作方法，其步骤为：1)设计中空八偶桁架结构模型，使用作图软件画出设计尺寸为7mm的实体立方块，再对立方块进行移除、转换，得到设计尺寸的实心杆件八偶桁架结构模型，对实心杆件八偶桁架结构模型的杆件进行实体转换壳体处理，分别得到边长为14mm、21mm的中空八偶桁架结构；2)计算中空八偶桁架结构模型的相对密度与孔隙率；3)3D打印中空八偶桁架结构。该桁架结构可以采用3D打印增材制造技术整体打印成型，充分发挥3D打印技术的优势以及结构的性能。所述中空桁架结构自身重量更轻、受力更加合理；制作过程自动化程度高，不需要任何模板即可完成，简单快捷。

技术领域

本发明涉及一种航空航天、汽车、桥梁所用的桁架结构，尤其是一种中空八偶桁架结构的制作方法。

背景技术

多孔结构广泛应用于航空航天，以及汽车制造业等领域，应用比较广泛的如八偶桁架结构。八偶桁架结构在物品中主要承担着各种功能载荷，是各种物品支撑的核心部分，也是各种物品的重要组成部分，对物品的抗载能力起着非常重要的作用。目前来看，大部分八偶桁架结构的杆件主要采用实心结构，实心结构具有自身重量大，所需材料多，装配工艺复杂，现场操作难度大等缺点。而如果把八偶桁架结构杆件制作成空心杆件，不仅能减轻结构重量，降低成本，还能够实现轻量化。另外，空心杆件的蠕变性能大大优于实心杆件，结构的杨氏模量增加，能够承受更多的载荷。随着3D打印技术的发展，复杂的中空八偶桁架结构的制作也变得相对容易，并且能够实现结构的整体制作，避免了装配过程，方便快捷，为中空八偶桁架结构的应用提供了可能。

由于轻量化概念，越来越多被引用到各个领域，其中八偶桁架多空结构应用非常广泛，应用的八偶桁架结构一般多为实心杆件，虽然实现了一部分轻量化，但是孔隙率不大，且受到载荷作用时，变形能力不是很强。为了进一步增加孔隙率，同时能够进一步增加结构的变形能力，需要一种采用3D打印的中空八偶桁架结构。

发明内容

本发明是要提供一种3D打印中空八偶桁架结构的制作方法，将八偶桁架结构的部分实心杆件替换为空心杆件，提高孔隙率和显著增强蠕变能力，并进一步实现了轻量化；应用3D打印技术，使中空八偶桁架结构的制作变得更加方便快捷。

本发明的技术方案为：一种3D打印中空八偶桁架结构的制作方法，具体包括如下步骤：

1)设计中空八偶桁架结构模型

确定中空八偶桁架结构的杆件直径为1.2mm～1.8mm，中空杆件壁厚为0.15mm，使用作图软件画出设计尺寸为7mm的实体立方块，再对立方块进行移除、转换，得到设计尺寸的实心杆件八偶桁架结构模型，对实心杆件八偶桁架结构模型的杆件进行实体转换壳体处理，分别得到边长为14mm、21mm的中空八偶桁架结构；

2)计算中空八偶桁架结构模型的相对密度与孔隙率；

3)3D打印中空八偶桁架结构

按照设计的中空八偶桁架结构模型，采用3D打印方法制作边长为14mm、21mm的中空八偶桁架结构。

进一步，所述对实心杆件八偶桁架结构模型的杆件进行实体转换壳体处理具有四种方法：

第一种，将处在实心杆件八偶桁架结构模型的立方体面上的杆件保持实体，其它实体杆件都转化为壳体杆件，可保证中空八偶桁架结构承受更多的载荷，同时又可实现进一步轻量化；

第二种，从实心杆件八偶桁架结构模型同一个顶点出发的三个面上的实体杆件转化为壳体，另外三个面保持实体状态；

第三种，保留实心杆件八偶桁架结构模型一个面上的实心杆件，其它杆件进行实体转化壳体操作；

第四种，所述对实心杆件八偶桁架结构模型的杆件进行实体转换壳体处理方法中，将实心杆件八偶桁架结构模型所有的实体杆件转化为壳体。