[实用新型]一种防止激光3D打印类蜂窝结构变形的支撑墙结构

说明书

本实用新型公开了一种防止激光3D打印类蜂窝结构变形的支撑墙结构，支撑墙结构包括底部支撑墙和侧面支撑墙，所述底部支撑墙的面积覆盖整个类蜂窝结构的底面，与类蜂窝结构的底面形状一致；所述侧面支撑墙位于类蜂窝结构的侧壁，用于提供侧面的支撑。本实用新型通过对激光3D打印类蜂窝结构底部及两侧壁设计添加支撑墙结构并优化，形成激光3D打印类蜂窝结构底部及两侧壁专用支撑墙结构，从而保证类蜂窝结构底部及两侧壁开口处具有优异的结构强度，保证了类蜂窝结构激光3D打印后的成形精度及质量。

技术领域

本实用新型属于3D打印技术领域，具体涉及一种防止激光3D打印类蜂窝结构变形的支撑墙结构。

背景技术

类蜂窝结构属于某型号装备用零件，其具有独特的设计结构与材料属性，被用于特殊功能使用。其尺寸较大(长宽高各方向尺寸可达300mm)，重量可重达15Kg，长度方向呈现弧面形貌，内部结构为蜂窝多边形单胞阵列结构，多边形各处拐角处设计有三角支撑结构。类蜂窝结构所用材料为Ti6Al4V(TC4)，TC4合金属于(α+β)型钛合金，比强度大，具有良好的综合力学机械性能。

传统减材加工方法(如机加工、线切割、电火花等)无法有效成形类蜂窝结构，而激光3D打印基于层层增材的成形方式，基于完全熔化/固化的加工机理，层层堆叠形成三维零件。首先利用计算机辅助软件构建所需零件的三维实体模型，并经专门的分层切片软件对三维模型进行分层，得到一系列超薄二维截面；然后自动铺粉装置将粉末均匀地铺展在成形缸的基板上，利用高能激光依据待成形件的该二维截面信息选着性地熔化/固化粉末材料，接着成形缸下降一个层厚的距离，供粉缸上升同样层厚的距离，再次均匀铺粉，激光再次逐道逐层扫描，最终层层叠加成形任意构型的高性能零件。因此激光3D打印可灵活自由地实现此复杂薄壁类蜂窝结构的高精度“净成形”。

现有技术中存在的问题和缺陷如下：

类蜂窝结构的材料为TC4钛合金，激光3D打印过程中，因为钛合金的熔融温度和残余应力会很高，而其热导率较低，且类蜂窝结构为渐变厚度零件，壁厚不均匀会导致成形过程中温度场的不一致，因此可能不同区域中产生应力，进而导致零件翘曲变形。同时类蜂窝结构在进行激光第一道及第一层扫描时，由于与基板存在温度差，第一层打印有可能面临应力集中，零件翘曲变形的风险，这些风险在类蜂窝结构的开口两侧壁处表现更为严重。良好的设计优化支撑对于防止激光3D打印类蜂窝结构变形及开裂，保证其成形尺寸与精度至关重要。

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，但不适用于类蜂窝结构的两侧壁。

因此需要重新设计针对激光3D打印类蜂窝结构底部及两侧壁专用防变形支撑，保证打印过程良好，保证成形大尺寸大重量类蜂窝结构的成形精度。

实用新型内容

针对现有技术中存在的上述问题，本实用新型提供了一种防止激光3D打印类蜂窝结构变形的支撑墙结构，通过对激光3D打印类蜂窝结构底部及两侧壁设计添加支撑墙结构并优化，形成激光3D打印类蜂窝结构底部及两侧壁专用支撑墙结构，从而保证类蜂窝结构底部及两侧壁开口处具有优异的结构强度，保证了类蜂窝结构激光3D打印后的成形精度及质量。

为此，本实用新型采用了以下技术方案：

一种防止激光3D打印类蜂窝结构变形的支撑墙结构，支撑墙结构包括底部支撑墙和侧面支撑墙，所述底部支撑墙的面积覆盖整个类蜂窝结构的底面，与类蜂窝结构的底面形状一致；所述侧面支撑墙位于类蜂窝结构的侧壁，用于提供侧面的支撑。

优选地，所述底部支撑墙的厚度为0.3mm-0.5mm，底部支撑墙内设有形状剪裁，所述形状剪裁依据类蜂窝结构底面形状进行裁剪。