[发明专利]一种大型腔体的支撑结构、3D打印方法及制造方法

说明书

本发明涉及金属增材制造技术领域，本发明提供了一种大型腔体的支撑结构、3D打印方法及制造方法，大型腔体的凸台沿管路的轴向延伸有延伸部，延伸部的内圈直径向外逐渐变小，腔体内设有内部支撑结构，包括管体，管体的下端与内圈末端连接，管体的上端连接有放射状结构体，放射状结构体朝上设置有与腔体内壁连接的内腔块状支撑，放射状结构体和管体上布置有经纬交错的凹槽将其分隔成若干小于内圈直径的片体。通过管体和放射状结构体构成的实体支撑结构用于散热、减少内部应力和变形，内腔块状支撑还可散热并避免形成浮渣，经纬交错的凹槽使之容易击碎，形成片体通过管路排出，兼顾了支撑性、散热性和易去除性，降低了制造的难度。

技术领域

本发明涉及金属增材制造技术领域，具体涉及一种大型腔体的支撑结构、3D打印方法及制造方法。

背景技术

增材制造，也称为3D打印，融合了计算机辅助设计、材料加工与成型技术、以数字模型文件为基础，通过软件与数控系统将专用的金属材料、非金属材料以及医用生物材料，按照挤压、烧结、熔融、光固化、喷射等方式逐层堆积，制造出实体物品的制造技术。

支撑是增材制造中必不可少的东西，为零件提供支撑和定位的辅助结构，需要保证支撑的强度和稳定性；支撑的加工时间越短越好，在满足强度条件下，支撑应尽可能小，支撑扫描间距可加大，从而减少支撑成型时间；支撑的可去除性，零件制造完成后需将支撑去除。总而言之，在金属增材制造过程中，支撑结构实现了传导热量并减少应力使工艺稳定、零件质量高，同时还要可考虑支撑的去除。

囿于激光选区熔化成形其本身的工艺特性，零件成形结束后往往被埋没在粉末之中。尤其是在打印大型腔体产品时，由于激光选区熔化成形层层堆叠的技术原理，内腔小角度区域若不添加支撑则无法成形。而添加支撑后，支撑无法去除，且支撑根部无法打磨，粉末也难易清除。无法采用激光选区熔化的方式进行成形或极易造成产品报废，导致制造困难。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种大型腔体的支撑结构、3D打印方法及制造方法。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

作为本发明的第一个方面.提供了一种大型腔体的支撑结构，所述大型腔体的外壁设有凸台，所述凸台内设有与大型腔体内空腔连通的管路，所述大型腔体外设置有外部支撑结构，其特征在于，所述凸台沿管路的轴向向外延伸有环状的延伸部，所述延伸部的内圈直径向外逐渐变小，所述大型腔体内还设置有内部支撑结构，所述内部支撑结构包括管体，所述管体的下端贯穿管路并与延伸部的内圈末端连接，所述管体的上端连接有放射状结构体，所述放射状结构体朝上设置有与大型腔体的内壁连接的内腔块状支撑，所述放射状结构体和管体上布置有经纬交错的凹槽，所述凹槽将放射状结构体和管体分隔成若干片体，所述片体的最大三维尺寸小于内圈的最小内径。

进一步的，所述内腔块状支撑的横截面为菱形、矩形、梯形、圆形或椭圆形，所述片体的横截面为菱形、方形、圆形、椭圆形、三角形、锯齿形、楔形或梯形，所述凹槽的截面为圆形、方形、三角形、梯形、锯齿形或楔形。

进一步的，所述延伸部的厚度为1～20mm，所述延伸部的内圈直径比管路的直径小0.5～6mm。

进一步的，所述管体的壁厚为0.5～2mm，所述管体的外壁与内圈末端的距离为0～6mm。

进一步的，所述放射状结构体为喇叭口，所述喇叭口的顶部与大型腔体顶部内壁的最短距离不小于5mm，所述喇叭口的底部与大型腔体底部的最短距离不小于3mm，所述喇叭口的壁厚为0.4～3mm。

作为本发明的第二个方面，提供了一种大型腔体的3D打印方法，包括如下步骤：

步骤S1，在三维软件中建立大型腔体的零件模型，所述大型腔体包括圆筒和设置于圆筒两端的拱顶，所述大型腔体的侧面设有凸台，所述凸台内设有连通空腔的管路；

步骤S2，将大型腔体倾斜设置，设定其倾角为5～85°；