[发明专利]一种仿生细微结构的增强增韧方法

说明书

本发明提供了一种仿生细微结构的增强增韧方法，具体是以增材方式为主要设计手段，辅助物理或化学方法等金属表面处理工艺，在其细仿生微结构中以注塑或模压等成型手段填充高性能它种轻质材料，在减轻结构重量的同时对整体进行增韧补强，达到更好的力学性能。

技术领域

本发明属于轻量化结构设计技术领域，具体涉及一种基于高性能金属增材细仿生微结构再填充的金属3D打印制品增强增韧方法。

背景技术

3D打印，也称为增材制造，是根据所设计的3D模型，通过3D打印设备来制造三维产品的技术，由于其制造灵活度较高，在工业生产与日常生活中有重大作用。轻量化设计技术是根据原有的产品模型，以去除材料或跟换材料等方式对产品进行合理设计，达到减轻重量的要求。目前轻量化结构有较大的市场应用，在航空航天、汽车制造等方面尤为突出。

当前，轻量化技术与3D打印技术的结合在于轻量化设计部分传统制造工艺无法满足的产品结构时，使用3D打印技术可以快速制造出产品，但由于目前3D打印工艺在材料性能方面的损失，轻量化设计后的产品无法达到部分性能要求，造成设计与制造环节的脱节。

发明内容

针对上述现有技术问题的不足，本发明的目的是提供一种基于高性能金属增材细仿生微结构再填充的金属3D打印制品增强增韧方法。

为了实现上述发明目的，本发明采用以下技术方案：

一种仿生细微结构的增强增韧方法，在待增韧增强金属部件内部增设细仿生微结构，对微结构进行表面处理，然后在微结构中填充高性能轻质材料，即可完成部件的增韧增强。

进一步地，采用3D打印工艺在待增韧增强金属部件内部增设细仿生微结构。设计合理的内部仿生微结构进行应力应变等物理量的传递，其结构需保证制品的部分物理性能，也要满足3D打印工艺与其他工艺的要求。

进一步地，对微结构进行表面处理可以采用物理方式或化学方式，对金属仿生微结构的表面进行有效处理，在保证其性能条件下，增强仿生微结构表面与填充材料的连接。

进一步地，填充的高性能轻质材料为热塑性材料或热固性材料，填充方式为注塑、模压或原位固化。

以产品具体性能如隔热防震为目标进行填充材料的选取，优先选取热塑性材料如较低熔点的金属或高强度的热塑性树脂进行制造，也可选择热固性材料原位固化，根据制件要求进行变化，其填充工艺同理，合理选择注塑、模压、原位固化等方式。

进一步地，所述金属部件和填充材料均为轻质高强度材料。

有益效果：本发明能对部件进行合理设计，以增材方式为主要设计手段，辅助物理或化学方法等金属表面处理工艺，在其细仿生微结构中以注塑或模压等成型手段填充高性能它种轻质材料，在减轻结构重量的同时对整体进行增韧补强，达到更好的力学性能。在同等性能条件下，该方法能填充更多细仿生微结构进行轻量化设计；在增材金属韧性缺失的情况下能有效补偿，扩大增材制件的应用范围；根据填充材料的不同，对整体结构的稳定性起到一定的强化作用；在检测修复过程中，若内部细仿生微结构无损伤，对内部填充物进行清理或补强，便于维护。

附图说明

图1为本发明仿生结构的增强增韧方法的技术路线。

图2 为实施例1中仿生结构增材制造三维模型。

图3 为实施例1中仿生结构内部填充三维模型。

图4 为实施例1中增强增韧的仿生结构。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。