[发明专利]一种三维负泊松比结构3D打印方法及系统

说明书

本发明涉及一种三维负泊松比结构3D打印方法及系统，涉及3D打印领域，方法包括：利用标准CAD软件设计负泊松比结构模型；所述负泊松比结构模型包括在三维空间中沿X轴、Y轴和Z轴无缝拼接的多个正八面体结构单元；选择3D打印原材料；将所述负泊松比结构模型导入打印软件并根据所述3D打印原材料确定打印工艺；根据所述打印工艺利用所述3D打印原材料进行打印。本发明结构简单且不需要额外支撑实现负泊松比结构的打印。

技术领域

本发明涉及3D打印领域，特别是涉及一种三维负泊松比结构3D打印方法及系统。

背景技术

负泊松比材料在缓冲抗压、能量吸收等许多性能上具有独特的优点，但其复杂精细的结构对传统制造方法提出挑战，甚至许多结构传统减材制造技术无法制造。近年来，3D打印技术经过快速发展，已经能够制造从微观到宏观的任意复杂结构，使得结构和功能一体化制造成为可能。3D打印与传统的材料加工方法截然相反，首先基于三维CAD模型数据，再通过增加材料逐层制造的方式来成型产品。3D打印可以摆脱模具的束缚而能够成型复杂几何形状或结构，由于结构设计在材料的性能表现和应用场景中扮演越来越重要的角色，这一特点也越来越受到重视。目前关于负泊松比大部分的研究工作还是围绕二维负泊松比结构展开，新型的三维结构较少提出，且目前的三维负泊松比结构主要是基于凹多面体构建的，在通过常规3D打印技术制造时需要在向下的凹点部分添加额外的支撑材料来保证结构整体的成型，其结构复杂精细，不适用于常见的熔融沉积成型3D打印工艺，极大地限制了不同3D打印技术和打印耗材的选择。

目前三维负泊松比结构数量较少，结构复杂精细，例如十六面体单元结构不规则且较为复杂，并不适用于熔融沉积成型3D打印技术(FDM)和打印耗材，而其他单元结构则具有需要额外支撑，因此，需要一种适合结构简单且不需要额外支撑的负泊松比结构打印方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种三维负泊松比结构3D打印方法及系统，结构简单且不需要额外支撑实现负泊松比结构的打印。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种三维负泊松比结构3D打印方法，包括：

利用标准CAD软件设计负泊松比结构模型；所述负泊松比结构模型包括在三维空间中沿X轴、Y轴和Z轴无缝拼接的多个正八面体结构单元；

选择3D打印原材料；

将所述负泊松比结构模型导入打印软件并根据所述3D打印原材料确定打印工艺；

根据所述打印工艺利用所述3D打印原材料进行打印。

可选地，所述正八面体结构单元为内部带有空腔的结构。

可选地，所述正八面体结构单元的壁厚与外边界片平面板的厚度相同。

可选地，所述打印工艺中的打印模式为单圈外壳螺旋打印。

一种三维负泊松比结构3D打印系统，包括：

设计模块，用于利用标准CAD软件设计负泊松比结构模型；所述负泊松比结构模型包括在三维空间中沿X轴、Y轴和Z轴无缝拼接的多个正八面体结构单元；

选择模块，用于选择3D打印原材料；

导入和打印工艺确定模块，用于将所述负泊松比结构模型导入打印软件并根据所述3D打印原材料确定打印工艺；

打印模块，用于根据所述打印工艺利用所述3D打印原材料进行打印。

可选地，所述正八面体结构单元为内部带有空腔的结构。

可选地，所述正八面体结构单元的壁厚与外边界片平面板的厚度相同。

可选地，所述打印工艺中的打印模式为单圈外壳螺旋打印