CN109351970A - 一种毛细结构3d打印制造方法 - Google Patents

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明宪良
唐晔
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Abstract

本发明涉及一种毛细结构3D打印制造方法，包括：毛细结构区域划分；3D打印毛细结构模型处理；毛细结构3D打印同步成形；第四步3D打印毛细结构件后处理；至此，完成毛细结构的3D打印制造。本发明的优点是：解决传统毛细微热管分体式结构制造方法工序多、生产周期长、制造成本高的问题。通过面向3D打印的毛细结构区域划分、模型处理、成形工艺参数确认及后处理，实现毛细结构一体化同步成形，显著缩短毛细微热管的生产周期，降低生产成本，提高毛细微热管的性能和可靠性。

Description

一种毛细结构3D打印制造方法
技术领域
本发明涉及一种毛细结构制造方法，特别是一种毛细结构3D打印制造方法。
背景技术
毛细结构能通过自身毛细牵引力将液体从一端流到另一端，在平板微热管结构中应用广泛。平板微热管分为外壳和内部毛细芯两部分，微热管内部填充有某种工质，当热源产生热能时，热源附近的液体工质就会开始气化并且迅速扩散到冷凝段将热释放出去，同时凝结成液体，并在毛细芯所提供的毛细力的驱动下回流到热源附近，如此循环,热量就由热管的一端传至另一端，传热效率是铜棒的几百倍甚至上千倍。平板微热管的传热效率与毛细结构吸力有很大关系，传统毛细结构通过金属粉末冶金而成，或者是丝网等网状结构，也可以是微通道。此类热管均为分体式结构组装而成，工序繁多，加工难度大，生产周期长，制造成本高，且质量难以保证，限制了平板微热管的传热效率与推广应用。
发明内容
本发明目的在于提供一种毛细结构3D打印制造方法，解决毛细热管分体式结构传统制造方法工序多、生产周期长、制造成本高的问题。
为解决上述技术问题，本发明提供一种毛细结构3D打印制造方法的具体步骤为：一种毛细结构3D打印制造方法，其特征在于，包括：
第一步毛细结构区域划分
毛细结构分为实体区域、毛细区域与重合区域三部分，在毛细结构外圈增加一定厚度的实体结构，并通过高功率激光烧结，在实体结构与毛细结构结合区域设置一定厚度的重合区域；
第二步3D打印毛细结构模型处理
根据毛细结构区域划分，将毛细结构拆分为外壁实体结构与内芯毛细结构两个零件，二者按照原相对位置在三维建模软件中装配成一个组合体；
第三步毛细结构3D打印同步成形
毛细结构3D打印成形工艺参数包括激光烧结功率和扫描速度，外壁实体结构与内芯毛细结构的成形工艺参数有所不同，内芯毛细结构激光烧结功率为外壁实体结构的四分之一～三分之一；
第四步3D打印毛细结构件后处理
至此，完成毛细结构的3D打印制造。
本发明实现了以下显著的有益效果：
实现简单，包括：毛细结构区域划分；3D打印毛细结构模型处理；毛细结构3D打印同步成形；第四步3D打印毛细结构件后处理；至此，完成毛细结构的3D打印制造。解决了传统毛细微热管分体式结构制造方法工序多、生产周期长、制造成本高的问题，实现了毛细结构一体化成形，可显著缩短毛细微热管的生产周期，降低生产成本，提高毛细微热管的性能和可靠性。
附图说明
图1为本发明的一种毛细结构3D打印制造方法所述毛细结构区域划分图；
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明，根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需要说明的是，附图均采用非常简化的形式且均适用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
需要说明的是，为了清楚地说明本发明的内容，本发明特举多个实施例以进一步阐释本发明的不同实现方式，其中，该多个实施例是列举式而非穷举式。此外，为了说明的简洁，前实施例中已提及的内容往往在后实施例中予以省略，因此，后实施例中未提及的内容可相应参考前实施例。
虽然该发明可以以多种形式的修改和替换来扩展，说明书中也列出了一些具体的实施图例并进行详细阐述。应当理解的是，发明者的出发点不是将该发明限于所阐述的特定实施例，正相反，发明者的出发点在于保护所有给予由本权利声明定义的精神或范围内进行的改进、等效替换和修改。同样的元器件号码可能被用于所有附图以代表相同的或类似的部分。
请参照图1，本发明的一种毛细结构3D打印制造方法的具体步骤为：
第一步毛细结构区域划分
毛细结构原材料为金属粉末，通过激光选区熔化3D打印制造。在打印过程中，采用低功率激光烧结金属粉末形成疏松多孔毛细结构，提高结构的毛细吸力。为了增强毛细结构的强度和刚度，在毛细结构外圈增加一定厚度的实体结构，并通过高功率激光烧结。另外，为了提高实体结构与毛细结构的结合强度，在实体结构与毛细结构结合区域设置一定厚度的重合区域。因此，面向3D打印的毛细结构分为实体区域、毛细区域与重合区域三部分。一般实体区域厚度为0.5mm～1mm，重合区域厚度为0.1mm～0.2mm。
第二步3D打印毛细结构模型处理
目前激光选区熔化3D打印技术还不能实现零件不同区域的实时变功率打印，因此根据毛细结构区域划分，将毛细结构拆分为外壁实体结构与内芯毛细结构两个零件，二者按照原相对位置在三维建模软件中装配成一个组合体，再将组合体同时导出为stl格式文件；如在3D打印工艺软件中进行装配，可不进行导出步骤。在3D打印成形开始前，需始终保持外壁实体结构与内芯毛细结构组合体模型的相对位置不变。
第三步毛细结构3D打印同步成形
毛细结构3D打印成形工艺参数最重要的是激光功率和扫描速度，外壁实体结构与内芯毛细结构的成形工艺参数有所不同。一般内芯毛细结构激光烧结功率为外壁实体结构的四分之一～三分之一，如对铝合金AlSi10Mg激光选区成形，实体结构激光烧结功率为340W～370W，毛细结构激光烧结功率为85W～120W；其余工艺参数可与实体结构烧结参数一致。
第四步3D打印毛细结构件后处理
毛细结构件3D打印成形完成后需进行后处理，包括热处理、线切割、精加工等。其中热处理采用去应力退火制度，以免热处理温度过高造成毛细疏松结构再次烧结，影响毛细吸力作用。
至此，完成毛细结构的3D打印制造。
在一个实施例中，本发明的毛细结构3D打印制造方法包括：
第一步毛细结构区域划分
毛细结构原材料为金属粉末，通过激光选区熔化3D打印制造。在打印过程中，采用低功率激光烧结金属粉末形成疏松多孔毛细结构，提高结构的毛细吸力。为了增强毛细结构的强度和刚度，在毛细结构外圈增加一定厚度的实体结构，并通过高功率激光烧结。另外，为了提高实体结构与毛细结构的结合强度，在实体结构与毛细结构结合区域设置一定厚度的重合区域。因此，面向3D打印的毛细结构分为实体区域、毛细区域与重合区域三部分。一般实体区域厚度为0.5mm～1mm，重合区域厚度为0.1mm～0.2mm。
第二步3D打印毛细结构模型处理
目前激光选区熔化3D打印技术还不能实现零件不同区域的实时变功率打印，因此根据毛细结构区域划分，将毛细结构拆分为外壁实体结构与内芯毛细结构两个零件，二者按照原相对位置在三维建模软件中装配成一个组合体，再将组合体同时导出为stl格式文件；如在3D打印工艺软件中进行装配，可不进行导出步骤。在3D打印成形开始前，需始终保持外壁实体结构与内芯毛细结构组合体模型的相对位置不变。
第三步毛细结构3D打印同步成形
毛细结构3D打印成形工艺参数最重要的是激光功率和扫描速度，外壁实体结构与内芯毛细结构的成形工艺参数有所不同。一般内芯毛细结构激光烧结功率为外壁实体结构的四分之一～三分之一，如对铝合金AlSi10Mg激光选区成形，实体结构激光烧结功率为340W～370W，毛细结构激光烧结功率为85W～120W；其余工艺参数可与实体结构烧结参数一致。
第四步3D打印毛细结构件后处理
毛细结构件3D打印成形完成后需进行后处理，包括热处理、线切割、精加工等。其中热处理采用去应力退火制度，以免热处理温度过高造成毛细疏松结构再次烧结，影响毛细吸力作用。
至此，完成毛细结构的3D打印制造。
本发明实现了以下显著的有益效果：
实现简单，包括：毛细结构区域划分；3D打印毛细结构模型处理；毛细结构3D打印同步成形；第四步3D打印毛细结构件后处理；至此，完成毛细结构的3D打印制造。解决了传统毛细微热管分体式结构制造方法工序多、生产周期长、制造成本高的问题，实现了毛细结构一体化成形，可显著缩短毛细微热管的生产周期，降低生产成本，提高毛细微热管的性能和可靠性。
根据本发明技术方案和构思，还可以有其他任何合适的改动。对于本领域普通技术人员来说，所有这些替换、调整和改进都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (9)

1.一种毛细结构3D打印制造方法，其特征在于，包括：
第一步毛细结构区域划分
毛细结构分为实体区域、毛细区域与重合区域三部分，在毛细结构外圈增加一定厚度的实体结构，并通过高功率激光烧结，在实体结构与毛细结构结合区域设置一定厚度的重合区域；
第二步3D打印毛细结构模型处理
根据毛细结构区域划分，将毛细结构拆分为外壁实体结构与内芯毛细结构两个零件，二者按照原相对位置在三维建模软件中装配成一个组合体；
第三步毛细结构3D打印同步成形
毛细结构3D打印成形工艺参数包括激光烧结功率和扫描速度，外壁实体结构与内芯毛细结构的成形工艺参数有所不同，内芯毛细结构激光烧结功率为外壁实体结构的四分之一～三分之一；
第四步3D打印毛细结构件后处理
至此，完成毛细结构的3D打印制造。
2.根据权利要求1所述的毛细结构3D打印制造方法，其特征在于，在打印过程中，采用低功率激光烧结金属粉末形成疏松多孔毛细结构。
3.根据权利要求1所述的毛细结构3D打印制造方法，其特征在于，所述毛细结构原材料为金属粉末。
4.根据权利要求1所述的毛细结构3D打印制造方法，其特征在于，所述实体区域厚度为0.5mm～1mm。
5.根据权利要求1所述的毛细结构3D打印制造方法，其特征在于，所述重合区域厚度为0.1mm～0.2mm。
6.根据权利要求1所述的毛细结构3D打印制造方法，其特征在于，在3D打印成形开始前，保持外壁实体结构与内芯毛细结构组合体模型的相对位置不变。
7.根据权利要求1所述的毛细结构3D打印制造方法，其特征在于，对铝合金AlSi10Mg激光选区成形，实体结构激光烧结功率为340W～370W，毛细结构激光烧结功率为85W～120W。
8.根据权利要求1所述的毛细结构3D打印制造方法，其特征在于，所述后处理包括热处理、线切割、精加工。
9.根据权利要求8所述的毛细结构3D打印制造方法，其特征在于，所述热处理采用去应力退火制度。
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