CN107598167A - 一种用于选择性激光熔化成形的支撑结构及其生成方法 - Google Patents

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Abstract

本发明一种用于选择性激光熔化成形的支撑结构及其生成方法，结构简单，在生产过程中，降低了原材料的损耗，提高了打印效率，降低了后处理难度。支撑结构包括若干个在同一平面上呈阵列布置的支撑单元；每个支撑单元包括若干个支撑单体，支撑单体为水平方向设置的空管结构，以空管的长度方向为X方向，若干个支撑单体在Y方向和Z方向上均呈阵列设置，相邻支撑单元通过空管管壁相互连接形成支撑单元，空管形成支撑单元的侧向出粉通道。本发明所述的生成方法，利用三维制图软件形成横截面结构，并根据需求对支撑进行阵列和布置，满足使用需求，并且能够与零件数据一同输出完成同步成型；并且在设置生成时，直接对支撑单元进行加强保证了其支撑效果。

Description

一种用于选择性激光熔化成形的支撑结构及其生成方法
技术领域
本发明涉及选择性激光熔化成形技术中的支撑，具体为一种用于选择性激光熔化成形的支撑结构及其生成方法。
背景技术
选择性激光熔化成形技术是一种快速的增材制造成形技术，采用激光热源，铺粉后逐层堆积，快速实现高复杂性零件的近净成形。基于其逐层堆积的成形方法需要在其悬空的面、棱、点及无法自支撑成形的特征添加网格支撑，以保证零件顺利成形，同时达到其要求的表面粗糙度及尺寸精度。
现有的网格支撑如图1和图2所示，为支撑添加软件中自带的网格支撑形式，为竖向网格，只可调整网格单个网格单元的大小及网格单元的间距。其与零件同时成型，上下或与零件连接，或与基板连接，成形结束后，网格内的粉末无法清除，造成材料浪费，成本增加，热处理过后，粉末与网格支撑熔为一体，增加了后处理的难度。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种用于选择性激光熔化成形的支撑结构及其生成方法，结构简单有效，在生产过程中，降低了原材料的损耗，提高了打印效率，降低了后处理难度。
本发明是通过以下技术方案来实现：
一种用于选择性激光熔化成形的支撑结构，包括若干个在同一平面上呈阵列布置的支撑单元；每个支撑单元包括若干个支撑单体，支撑单体为水平方向设置的空管结构，以空管的长度方向为X方向，若干个支撑单体在Y方向和Z方向上均呈阵列设置，相邻支撑单元通过空管管壁相互连接形成支撑单元，空管形成支撑单元的侧向出粉通道。
优选的，支撑单体的横截面呈能够密布的图形，支撑单体在Y方向和Z方向上阵列后形成该图形的密铺，则组成支撑单元；支撑单元中的侧向出粉通道全部为空管。
优选的，支撑单体的横截面呈不能够密布的图形，支撑单体在Y方向和Z方向上阵列后形成支撑单元，支撑单元中的侧向出粉通道包括空管和相邻空管之间形成的水平通道。
优选的，相邻支撑单元之间均设置有漏粉间隙。
进一步的，支撑结构最外圈的支撑单元边界之间的漏粉间隙处，设置连接相邻支撑单元的支撑连接片。
进一步的，所述的水平方向设置的空管结构呈折线形设置。
一种用于选择性激光熔化成形的支撑结构的生成方法，包括如下步骤，
步骤1，在三维制图软件导入需添加支撑零件，确定零件的摆放及需添加支撑的投影面积；
步骤2，在零件需要添加支撑的区域，通过绘制生成支撑单元的一个支撑单体的截面结构，在X方向上扫描截面结构形成空管，在Y方向和Z方向上阵列支撑单体形成支撑单元，将支撑单元在X方向和Y方向上阵列，形成支撑结构；
步骤3，在零件成型的同时，根据步骤2得到的支撑结构与零件一体成型，零件成型后完成对零件的支撑，并将支撑结构中的粉末从出粉通道中倒出后，再进行后续处理。
优选的，步骤2中，形成支撑单元后，通过裁剪修支撑单元的边界，并对支撑结构最外圈的支撑单元边界添加支撑连接片，用于支撑单元的支撑加强。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
本发明所述的支撑结构，通过支撑单元改变支撑的形态，形成侧向出粉通道，从而能够在成形后使支撑内部粉末完全清除，使支撑内部的粉末能够在零件成型后在热处理前进行回收，且提高打印速率，降低后处理难度。将传统网格支撑内部无法清出的粉末完全清理出来，减少成形的粉末使用量。侧向出粉的网格支撑设置打印速度更快，缩短了成形时间，提高效率，降低成本。
进一步的，通过对支撑结构最外圈的支撑单元边界添加支撑连接片，能够对支撑单元的网格形成支撑加强作用，提高了整体强度和支撑的刚度。
本发明所述的生成方法，利用三维制图软件形成横截面结构，并根据需求对支撑进行阵列和布置，满足使用需求，并且能够与零件数据一同输出完成同步成型。并且在设置生成时，直接对支撑单元进行加强保证了其支撑效果。
附图说明
图1为现有技术中网格支撑结构示意图。
图2为现有技术中网格支撑结构的支撑面结构。
图3为本发明所述支撑单体结构示意图。
图4为本发明所述支撑单元结构示意图。
图5为本发明所述支撑结构的阵列示意图。
图6为本发明所述支撑结构的阵列中支撑单元的间隙示意图。
图7为本发明所述设置有支撑连接片的支撑单元结构示意图。
图中：1：支撑单元，2：支撑单体，3：支撑连接片，4：零件，5：基板。
具体实施方式
下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。
本发明所述的支撑结构，如图3、图4、图5、图6及图7所示，其包括若干个在同一平面上呈阵列布置的支撑单元1；每个支撑单元1包括若干个支撑单体2，支撑单体2为水平方向设置的空管结构，以空管的长度方向为X方向，若干个支撑单体2在Y方向和Z方向上均呈阵列设置，相邻支撑单元1通过空管管壁相互连接形成支撑单元1，空管形成支撑单元1的侧向出粉通道。空管能够设置为折线形，折线的方向能设置为水平或竖直的，本优选实例如图6所示，折线形的空管，在竖直方向上设置为折线。
其中，支撑单体2的横截面呈能够密布的图形，例如正三角形，正六边形和长方形等，支撑单体2在Y方向和Z方向上阵列后形成该图形的密铺，则组成支撑单元1，支撑单元1中的侧向出粉通道全部为空管。
支撑单体2的横截面呈不能够密布的图形，例如圆形和梯形等，支撑单体2在Y方向和Z方向上阵列后形成支撑单元1，支撑单元1中的侧向出粉通道包括空管和相邻空管之间形成的水平通道。
在相邻支撑单元1之间均设置有漏粉间隙，如图6所示，漏粉间隙呈井字型设置。支撑结构最外圈的支撑单元1边界之间的裸分间隙处，设置连接相邻支撑单元1的支撑连接片3。
本发明所述的方法，具体的包括如下步骤。
在三维制图软件中，通过绘制生成支撑单元1的一个支撑单体2的截面结构，在X方向上扫描截面结构形成空管，构成侧向出粉网格的一个最基本结构单元，在Y方向和Z方向上阵列支撑单体2形成支撑单元1。如图4所示，该支撑单元1的截面为相互连接的四边形片体。其中，侧向出粉的支撑单体2的尺寸会随着材料的不同、成形设备的不同而有所差异。
通过三维制图软件确定零件的摆放位置，根据零件的摆放及需添加支撑的投影面积，将支撑单元1在X方向和Y方向上阵列，形成支撑结构，如图5所示。其中X方向和Y方向上支撑单元1设置有漏粉间隙。如图6所示。阵列后可通过裁剪修整支撑单元1的边界，并在支撑结构最外圈的支撑单元1边界添加支撑连接片3用于连接相邻支撑单元1之间的漏粉间隙，对支撑结构支撑起加强作用，如图5所示。

Claims (8)

1.一种用于选择性激光熔化成形的支撑结构，其特征在于，包括若干个在同一平面上呈阵列布置的支撑单元(1)；每个支撑单元(1)包括若干个支撑单体(2)，支撑单体(2)为水平方向设置的空管结构，以空管的长度方向为X方向，若干个支撑单体(2)在Y方向和Z方向上均呈阵列设置，相邻支撑单元(1)通过空管管壁相互连接形成支撑单元(1)，空管形成支撑单元(1)的侧向出粉通道。
2.根据权利要求1所述的一种用于选择性激光熔化成形的支撑结构，其特征在于，支撑单体(2)的横截面呈能够密布的图形，支撑单体(2)在Y方向和Z方向上阵列后形成该图形的密铺，则组成支撑单元(1)；支撑单元(1)中的侧向出粉通道全部为空管。
3.根据权利要求1所述的一种用于选择性激光熔化成形的支撑结构，其特征在于，支撑单体(2)的横截面呈不能够密布的图形，支撑单体(2)在Y方向和Z方向上阵列后形成支撑单元(1)，支撑单元(1)中的侧向出粉通道包括空管和相邻空管之间形成的水平通道。
4.根据权利要求1所述的一种用于选择性激光熔化成形的支撑结构，其特征在于，相邻支撑单元(1)之间均设置有漏粉间隙。
5.根据权利要求4所述的一种用于选择性激光熔化成形的支撑结构，其特征在于，支撑结构最外圈的支撑单元(1)边界之间的漏粉间隙处，设置连接相邻支撑单元(1)的支撑连接片(3)。
6.根据权利要求1所述的一种用于选择性激光熔化成形的支撑结构，其特征在于，所述的水平方向设置的空管结构呈折线形设置。
7.一种用于选择性激光熔化成形的支撑结构的生成方法，其特征在于，包括如下步骤，
步骤1，在三维制图软件导入需添加支撑零件，确定零件的摆放及需添加支撑的投影面积；
步骤2，在零件需要添加支撑的区域，通过绘制生成支撑单元(1)的一个支撑单体(2)的截面结构，在X方向上扫描截面结构形成空管，在Y方向和Z方向上阵列支撑单体(2)形成支撑单元(1)，将支撑单元(1)在X方向和Y方向上阵列，形成支撑结构；
步骤3，在零件成型的同时，根据步骤2得到的支撑结构与零件一体成型，零件成型后完成对零件的支撑，并将支撑结构中的粉末从出粉通道中倒出后，再进行后续处理。
8.根据权利要求7所述的一种用于选择性激光熔化成形的支撑结构的生成方法，其特征在于，步骤2中，形成支撑单元(1)后，通过裁剪修支撑单元(1)的边界，并对支撑结构最外圈的支撑单元(1)边界添加支撑连接片(3)，用于支撑单元(1)的支撑加强。
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