CN114850500B - 用于增材制造的柔性支撑结构和辅助支撑装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于增材制造领域，公开了一种用于增材制造的柔性支撑结构和辅助支撑装置，所述柔性支撑结构包括：上支撑面，为所述柔性支撑结构的顶面且能够在所述柔性支撑结构受力形变时产生表面轮廓变化；形变触发部，能够用于承受外力以触发所述柔性支撑结构的形变；和冷却液容腔(14)，形成在所述柔性支撑结构的内部且用于容纳冷却液。本发明用于增材制造的柔性支撑结构和辅助支撑装置能够适应不同的待增材成型结构的形状进行支撑，可重复使用，加快增材结构冷却速度，从而获得缩短增材时间、提高材料利用率、降低成本、提高增材稳定性和成型质量等效果。

Description

用于增材制造的柔性支撑结构和辅助支撑装置

技术领域

本发明涉及增材制造技术领域，具体地，涉及一种用于增材制造的柔性支撑结构和辅助支撑装置。

背景技术

增材制造(俗称3D打印)是一种采用逐层堆积的方式实现复杂结构的无模具、全致密快速成型的加工成型技术。当待增材成型结构为悬跨结构或镂空结构等极为复杂的结构时，若在无支撑的情况下进行电弧增材，往往需要焊枪倾角(即焊丝指向方向与水平方向的夹角)小于45°，这样在增材过程中，受增材结构自身重力影响，会导致熔滴流淌严重，增材层成型无法控制，从而导致增材失败。因此在增材复杂结构之前，需要在待增材成型的复杂结构的底部增材出支撑结构，支撑结构主要有三个作用：一、加强和支撑复杂结构与构建平台的稳定性；二、作为热量传递媒介，加快复杂结构的冷却速度；三、防止复杂结构翘曲，降低增材失败几率。

但同时，增材出支撑结构也会带来一些额外的问题，例如，通过增材成型的支撑结构对于目标增材件而言属于多余部分，增加了加工时间，降低了材料利用率。增材完成后，支撑结构的去除较为繁琐，并且会在目标增材件的表面留下痕迹，影响其表面成型质量，且去除工序进一步增加了加工时间。即使为了减少支撑结构的尺寸而在待增材成型的复杂结构的下方只增材出辅助支撑面，也只能有限地减少加工量。

发明内容

针对现有技术的上述至少一种缺陷或不足，本发明提供了一种用于增材制造的柔性支撑结构和辅助支撑装置，能够适应不同的待增材成型结构的形状进行支撑，可重复使用，加快增材结构冷却速度，以实现缩短增材时间、提高材料利用率、降低成本、提高增材稳定性和成型质量等目的。

为实现上述目的，本发明第一方面提供了一种用于增材制造的柔性支撑结构，所述柔性支撑结构包括：

上支撑面，为所述柔性支撑结构的顶面且能够在所述柔性支撑结构受力形变时产生表面轮廓变化；

形变触发部，能够用于承受外力以触发所述柔性支撑结构的形变；和

冷却液容腔，形成在所述柔性支撑结构的内部且用于容纳冷却液。

可选地，所述冷却液容腔的形状能够在所述柔性支撑结构受力形变时产生变化。

可选地，所述柔性支撑结构为可弯曲支撑板，所述冷却液容腔形成为所述可弯曲支撑板的中空夹层腔，在所述可弯曲支撑板的弯曲过程中，所述上支撑面和所述冷却液容腔均能够产生曲率变化。

可选地，所述柔性支撑结构包括上下盖合连接的上方柔性盖板和下方柔性盖板，由所述上方柔性盖板和所述下方柔性盖板共同限定而成的盖合腔形成为所述冷却液容腔。

可选地，所述上方柔性盖板的下表面形成有多个上盖板凸筋部，所述下方柔性盖板的上表面形成有与多个所述上盖板凸筋部一一对接的多个下盖板凸筋部，所述上盖板凸筋部和所述下盖板凸筋部的对接位置处形成有与所述冷却液容腔连通的凸筋部通孔。

可选地，多个所述上盖板凸筋部和多个所述下盖板凸筋部分别在所述上方柔性盖板和所述下方柔性盖板中沿横向依次间隔布置，所述冷却液容腔形成为冷却液流道，位于横向两端的两个所述凸筋部通孔分别形成为所述冷却液流道的流道入口和流道出口。

可选地，所述冷却液容腔形成为冷却液流道，所述冷却液流道包括分别对外连通的流道入口和流道出口；或者，所述冷却液流道为内部循环流道。

可选地，所述冷却液容腔为封闭式容腔，所述柔性支撑结构的外壁形成有连通所述冷却液容腔的可开合注液口。

可选地，所述冷却液容腔匹配所述上支撑面的面积形成。

可选地，所述柔性支撑结构包括支撑结构本体和覆盖所述支撑结构本体的上表面设置的柔性牺牲层，所述柔性牺牲层的材质与待增材成型结构的材质相同且不同于所述支撑结构本体的材质，所述柔性牺牲层的上表面形成为所述上支撑面，所述冷却液容腔形成在所述支撑结构本体的内部，所述形变触发部设置于所述支撑结构本体。

可选地，所述柔性支撑结构为可弯曲支撑板，所述形变触发部包括形成在所述可弯曲支撑板的底壁面且相互间隔设置的多个支撑板铰接部。

可选地，所述形变触发部为可弹性浮动结构。

本发明第二方面提供了一种用于增材制造的辅助支撑装置，所述辅助支撑装置包括：

上述的用于增材制造的柔性支撑结构；

形变控制机构，能够对所述形变触发部施力以促使所述柔性支撑结构产生形变。

通过上述技术方案，可在增材如悬跨结构或镂空结构等复杂结构时，对柔性支撑结构的形变触发部施力以将上支撑面的表面轮廓调节至匹配于待增材成型结构的下表面轮廓，达到适应性支撑的效果。在增材过程中，冷却液容腔内的冷却液能够迅速带走增材结构的热量，加快增材结构的冷却速度，避免熔融金属流淌，提高增材稳定性和成型精度。在增材结构成型后，可再次调节上支撑面的表面轮廓，使上支撑面与增材结构的下表面分离，因此柔性支撑结构能够重复使用，经济环保。由于柔性支撑结构并非以增材方式获得，可极大缩短增材时间，提高材料利用率，降低成本，且无须在增材结构成型后去除多余的支撑结构部分，从而提高增材结构的下表面成型质量。

本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为本发明具体实施方式中的一种可弯曲支撑板的示意图；

图2为本发明具体实施方式中的一种支撑板曲度控制机构的示意图；

图3和图4为在增材过程中利用本发明具体实施方式中的一种可弯曲支撑板进行支撑的示意图；

图5为常见的五种增材结构的示意图；

图6为现有技术中利用以增材方式获得的支撑结构对目标增材结构进行支撑的示意图。

附图标记说明：

100 可弯曲支撑板

11 上方柔性盖板 12 下方柔性盖板

13 柔性牺牲层 14 冷却液容腔

15 支撑板铰接部 16 凸筋部通孔

111 上盖板凸筋部 121 下盖板凸筋部

200 支撑板曲度控制机构

21 支臂 22 共用支撑件

23 转接件 24 摆臂本体

25 摆臂铰接销轴 26 销轴支座

27 齿轮

211 支架顶端铰接部 212 支架底端铰接部

231 第一转接段 232 第二转接段

300 增材支撑结构

400 增材悬跨结构

具体实施方式

以下结合附图对本发明实施例的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明实施例，并不用于限制本发明实施例。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本发明实施例中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、顶、底”通常是针对附图所示的方向而言的或者是针对竖直、垂直或重力方向上而言的各部件相互位置关系描述用词。

在结合示例性实施例和相关附图详细说明本发明之前，先对背景技术部分的内容作更详尽的解释，通过更直观的对比来体现本发明相对于现有技术的优越性。

首先，参照图5，其示出了五种常见的增材结构。其中，(1)至(5)依次为较理想的增材结构、倾斜面与水平面夹角大于45°的增材结构(下文皆称为大倾角结构)、倾斜面与水平面夹角小于45°的增材结构(下文皆称为小倾角结构)、垂悬结构以及悬跨结构。

对于较理想的增材结构，由于其不具备倾斜或横跨部分，也就无须针对性设置支撑结构。对于大倾角结构，其倾斜部分在增材成型过程中受重力影响较小，即使不针对该倾斜部分设置支撑结构，也不会出现熔滴流淌严重的现象，其成型质量能够得到控制。但小倾角结构、垂悬结构和悬跨结构的倾斜或横跨部分则会在增材过程中受到明显的重力影响而出现熔滴流淌严重现象，因此该倾斜或横跨部分的成型质量不可控。

为此，目前在增材小倾角结构、垂悬结构和悬跨结构的倾斜或横跨部分时，会额外增材出支撑结构进行支撑。例如，参照图6，可通过增材支撑结构300支撑待增材成型结构中的倾斜或横跨部分。

但增材支撑结构300对于目标增材件而言属于多余部分，增加了加工时间，降低了材料利用率。增材完成后，增材支撑结构300的去除较为繁琐，并且会在目标增材件的表面留下痕迹，影响其表面成型质量，且去除工序进一步增加了加工时间。即使为了减少增材支撑结构300的尺寸而只增材出辅助支撑面(即图6中右图所示情况)，也只能有限地减少加工量。

为解决现有通过增材成型的支撑结构带来的问题，参照图1，本发明第一示例性实施例提供了一种用于增材制造的柔性支撑结构，其并非以增材方式获得，且至少包括上支撑面、形变触发部和冷却液容腔14。

具体地，上支撑面为柔性支撑结构的顶面，在利用柔性支撑结构支撑待增材成型结构时，上支撑面用于与待增材成型结构的下表面直接接触，当柔性支撑结构受力形变时，上支撑面能够产生表面轮廓变化。在增材之前，可将上支撑面的表面轮廓调节至匹配于待增材成型结构的下表面轮廓，从而保证增材完成后增材结构的下表面轮廓符合设计要求。在增材完成后，可再次调节上支撑面的表面轮廓，使其与已成型的增材结构的下表面分离。

柔性支撑结构通过形变触发部承受外力以触发形变，通过合理设计，使得柔性支撑结构在形变触发部受到不同方向、大小的外力时产生符合预期的形变是完全具有可行性的，也就能实现对上支撑面的表面轮廓的精准调节，使上支撑面的表面轮廓具有适应不同的待增材成型结构的下表面轮廓进行调节的特性。

冷却液容腔14为形成在柔性支撑结构的内部以用于容纳冷却液的特殊空腔结构，其数量不限，既可以单个连续延伸布置，也可以多个相互间隔布置。当数量为单个时，冷却液容腔14的各个截面的形状、面积等参数并非必须完全相同，当数量为多个时，各个冷却液容腔14的形状、体积等参数并非必须完全相同，可根据柔性支撑结构的实际形状进行设计布置，尤其是在异形的柔性支撑结构中。

本示例性实施例的柔性支撑结构尤其适于在增材如悬跨结构或镂空结构等复杂结构时进行辅助支撑。通过对形变触发部施力以将上支撑面的表面轮廓调节至匹配于待增材成型结构的下表面轮廓，可达到适应性支撑的效果。在增材过程中，冷却液容腔14内的冷却液能够迅速带走成型中的增材结构的热量，加快增材结构的冷却速度，避免熔融金属流淌，提高增材稳定性和成型精度。在增材结构成型后，可再次调节上支撑面的表面轮廓，使上支撑面与增材结构的下表面分离，因此柔性支撑结构能够重复使用，经济环保。由于柔性支撑结构并非以增材方式获得，可极大缩短增材时间，提高材料利用率，降低成本，且无须在增材结构成型后去除多余的支撑结构部分，从而提高增材结构的下表面成型质量。

在一种可选或优选的实施例中，冷却液容腔14的形状能够在柔性支撑结构受力形变时产生变化。假设冷却液容腔14的形状在柔性支撑结构受力形变时不变化，有可能会造成冷却液容腔14与上支撑面的间距变大，相当于延长了传热路径，从而导致散热效率降低，当然，也可能会造成传热路径缩短而提高散热效率，但到底是会降低还是提高散热效率，是不可控的。因此，冷却液容腔14的形状能够在柔性支撑结构受力形变时产生变化，为实现对冷却液容腔14与上支撑面的传热路径长度变化的控制提供了设计可行性，有利于将散热效率维持在较高水平。

进一步地，可将冷却液容腔14设置为匹配上支撑面的面积形成，即，当上支撑面的面积较大时，冷却液容腔14相应在上支撑面的下方大范围布置，当上支撑面的面积较小时，冷却液容腔14相应在上支撑面的下方小范围布置。总之，尽量保证上支撑面的各个区域与冷却液容腔14之间的传热路径均较短，以保证上支撑面的各个区域的散热速度均较快。优选地，保证冷却液容腔14在水平面上的投影轮廓能够完全包围上支撑面在水平面上的投影轮廓。

另外，需要特别说明的是，即使冷却液容腔14的形状在柔性支撑结构受力形变时不会变化，上述冷却液容腔14匹配上支撑面的面积形成的设置也同样适用。

在一种可选或优选的实施例中，参照图1，柔性支撑结构为可弯曲支撑板100，该可弯曲支撑板100能够在形变触发部受力时弯曲。此时，上支撑面即为可弯曲支撑板100的上板面，冷却液容腔14形成为可弯曲支撑板100的中空夹层腔。在可弯曲支撑板100的弯曲过程中，上支撑面和冷却液容腔14均能够产生曲率变化。当上支撑面保持一定的曲率时，可弯曲支撑板100适用于支撑具有相同曲率的下表面的待增材成型结构。由于冷却液容腔14也能够产生曲率变化，因此当上支撑面弯曲时，可以尽量保证上支撑面的各个区域与冷却液容腔14之间的传热路径均保持在较短范围内，从而保证上支撑面的各个区域的散热效率。

在一种可选或优选的实施例中，柔性支撑结构包括上下盖合连接的上方柔性盖板11和下方柔性盖板12。由于上方柔性盖板11比较靠近增材结构和增材热源(如电弧焊丝)，为保证上方柔性盖板11不易过热变形失效，其可采用柔性金属等兼具柔性和耐热性的材质制成。下方柔性盖板12则可采用橡胶等易于受力形变且能够在外力撤销时恢复初始形状的弹性材质制成，以能够带动上方柔性盖板11同步自动复原至初始形状。此外，上方柔性盖板11和下方柔性盖板12共同限定出位于二者之间的盖合腔，该盖合腔形成为冷却液容腔14。当柔性支撑结构为可弯曲支撑板100时，上方柔性盖板11和下方柔性盖板12能够在受力时同步弯曲，从而也能够带动冷却液容腔14同步弯曲。

进一步地，上方柔性盖板11的下表面可形成有多个上盖板凸筋部111，下方柔性盖板12的上表面可形成有与多个上盖板凸筋部111一一对接的多个下盖板凸筋部121，通过多个上盖板凸筋部111和多个下盖板凸筋部121的一一对接，可实现上方柔性盖板11和下方柔性盖板12的相互固定。此时，相互对接的上盖板凸筋部111和下盖板凸筋部121会对冷却液容腔14中的冷却液的流动形成一定的阻碍作用，从而在一定程度上影响散热。因此，可在上盖板凸筋部111和下盖板凸筋部121的对接位置处形成与冷却液容腔14连通的凸筋部通孔16，使得冷却液可通过凸筋部通孔16流动至冷却液容腔14的不同区域，保证快速散热。

在一种可选或优选的实施例中，冷却液容腔14可形成为冷却液流道。冷却液流道可设置为与柔性支撑结构的外部连通，此时，冷却液流道包括分别对外连通的流道入口和流道出口，冷却液从流道入口流入流道内部，然后吸收增材过程中产生的热量，最后从流道出口向外流出，从而能够缩短热量在流道内部的逗留时间，极大提升散热效果。例如，参照图1，当多个上盖板凸筋部111和多个下盖板凸筋部121分别在上方柔性盖板11和下方柔性盖板12中沿横向依次间隔布置时，可将位于横向两端的两个凸筋部通孔16分别形成为流道入口和流道出口。

此外，冷却液流道还可设置成内部循环流道，此时冷却液只能在柔性支撑结构内部流通，而不能向外排出。例如，可通过合理设计多个凸筋部通孔16的布置方式，使冷却液容腔14形成为内部循环流道的形式。

在一种可选或优选的实施例中，冷却液容腔14形成为封闭式容腔，其并非以流道形式布置。为能够注入或更换冷却液，可在柔性支撑结构的外壁形成连通冷却液容腔14的可开合注液口。当需要注入或更换冷却液时，可打开可开合注液口，而在柔性支撑结构的使用过程中，则关闭可开合注液口，保证封闭式容腔的封闭性。可见，在更换冷却液时，可开合注液口还充当了排液口的作用。当然，本实施例并不排除额外设置可开合排液口的情况。

在一种可选或优选的实施例中，柔性支撑结构不限于设置成前述的板状结构，也可设置成其他规则或不规则形状。在本实施例中，柔性支撑结构包括支撑结构本体和覆盖支撑结构本体的上表面设置的柔性牺牲层13，该柔性牺牲层13的上表面形成为柔性支撑结构的上支撑面。例如，当柔性支撑结构为可弯曲支撑板100时，可弯曲支撑板100的上表层为柔性牺牲层13，当柔性支撑结构包括上下盖合连接的上方柔性盖板11和下方柔性盖板12时，柔性牺牲层13覆盖上方柔性盖板11的上盖板面设置。

柔性牺牲层13的材质与待增材成型结构的材质相同，在增材过程中会与增材结构熔合，即相对于柔性支撑结构而言有所消耗。例如，在采用铝合金电弧增材制造的过程中，待增材成型结构和柔性牺牲层13的材质均为铝合金。同时，柔性牺牲层13的材质不同于支撑结构本体的材质，且优选采用相容性差或不具有相容性的材质，以便于增材完成后将柔性支撑结构与增材成型件分离。此外，为避免支撑结构本体在增材过程中过热变形损坏，支撑结构本体的熔点要高于柔性牺牲层13和待增材成型结构的熔点。

由于柔性牺牲层13在增材过程中会有消耗，因此在本实施例中，应在支撑结构本体的内部形成冷却液容腔14以及在支撑结构本体上设置形变触发部，以确保柔性支撑结构的稳定性和可靠性。

在一种可选或优选的实施例中，柔性支撑结构的形变可通过专用的形变控制机构控制。

例如，当柔性支撑结构为可弯曲支撑板100时，形变触发部可包括形成在可弯曲支撑板100的底壁面且相互间隔设置的多个支撑板铰接部15。此时，专用的形变控制机构中设有与多个支撑板铰接部15一一对应铰接的多个控制机构铰接部，在形变控制机构运作时，通过多个控制机构铰接部和多个支撑板铰接部15的铰接传力以促使可弯曲支撑板100弯曲。

在一种可选或优选的实施例中，形变触发部为可弹性浮动结构。例如，参照图1，可将多个支撑板铰接部15设置成图示的弹性镂空结构，这样在增材过程中，当可弯曲支撑板100以图示弯曲形态进行支撑时，弹性镂空结构会由于弹性形变而保持张紧状态，从而能够使柔性支撑结构的上支撑面更加贴合增材结构的下表面，避免形成表面间隙，有利于提高增材成型质量。

下面描述一种利用可弯曲支撑板100进行支撑的增材悬跨结构400的电弧增材过程，以更便于理解本示例性实施例的柔性支撑结构在增材过程中的使用方式和作用。

参照图3和图4，可弯曲支撑板100包括支撑结构本体和柔性牺牲层13。

在电弧增材之前，先将可弯曲支撑板100弯曲至使得上支撑面(即柔性牺牲层13的上表面)的曲率匹配于待增材成型的增材悬跨结构400的下表面曲率。

在电弧增材过程中，参照图3，将高温熔融的增材材料从可弯曲支撑板100的横向两侧分别朝向可弯曲支撑板100的上支撑面堆积，且当增材材料接触到柔性牺牲层13时便熄弧停止电弧增材，如此往复移动电弧增材热源，直至增材材料在可弯曲支撑板100的横向两侧均堆积至与可弯曲支撑板100的最上端平齐。然后，参照图4，将电弧增材热源从可弯曲支撑板100的横向一侧移动至横向另一侧，在此过程中，增材材料连续堆积且横跨可弯曲支撑板100，使得位于可弯曲支撑板100横向两侧的增材结构熔合为一体。

增材完成后，再次调节可弯曲支撑板100的曲率，便能将可弯曲支撑板100与已经成型的增材悬跨结构400分离。

参照图2，本发明第二示例性实施例提供了一种用于增材制造的支撑板曲度控制机构200，该支撑板曲度控制机构200为经过特殊设计的形变控制机构，专用于控制前述可弯曲支撑板100的弯曲状态，参照图1，该可弯曲支撑板100的底壁面形成有相互间隔设置的三个支撑板铰接部15。而支撑板曲度控制机构200至少包括拱式支架和夹角调节机构。

具体地，拱式支架形成有一个支架顶端铰接部211和两个支架底端铰接部212，通过支架顶端铰接部211和两个支架底端铰接部212分别与三个支撑板铰接部15对应铰接，可实现支撑板曲度控制机构200与可弯曲支撑板100的连接。其中，拱式支架包括两个支臂21，其中一个支臂21的一端与另一个支臂21的一端相互铰接以形成为支架顶端铰接部211，其中一个支臂21的另一端和另一个支臂21的另一端分别形成为两个支架底端铰接部212。支臂21可设置成直臂状(参照图2)、弧形臂状、弯折臂状等不同形状，只要适于稳定支撑可弯曲支撑板100即可。而夹角调节机构能够驱动两个支臂21绕支架顶端铰接部211旋转，既可同步旋转，也可相互独立旋转，目的在于调节两个支臂21的相对位置，以此调节拱式支架的支架夹角。

在支架夹角发生变化时，可弯曲支撑板100受到拱式支架的施力而弯曲，从而调节可弯曲支撑板100的上支撑面的曲率。通过合理调节支架夹角，便能使可弯曲支撑板100的上支撑面的曲率匹配于待增材成型结构的下表面曲率，以及能在增材完成后使可弯曲支撑板100的上支撑面的曲率不同于已成型的增材结构的下表面曲率，从而使可弯曲支撑板100与已成型的增材结构分离。

再结合前述内容可知，本示例性实施例的支撑板曲度控制机构200通过配合可弯曲支撑板100使用，能够获得可弯曲支撑板100的重复使用、缩短增材时间、提高材料利用率、降低成本、提高增材稳定性和成型质量等有益效果。

在一种可选或优选的实施例中，夹角调节机构包括共用支撑件22以及分别对应于两个支臂21设置的两个摆臂结构，对于任意一个摆臂结构而言，摆臂结构沿臂长方向的一端铰接于共用支撑件22且另一端连接对应的支臂21。因此，当摆臂结构的一端绕其与共用支撑件22的铰接处摆动时，该摆臂结构整体摆动，从而通过该摆臂结构的另一端驱动相应的支臂21绕支架顶端铰接部211旋转。另一方面，通过设置一个共用支撑件22铰接两个摆臂结构，可简化夹角调节机构的构成，有利于降低成本。

在一种可选或优选的实施例中，摆臂结构与共用支撑件22组成的配合结构中形成有平行四边形机构，能够有效提高摆臂结构的支撑强度和摆动稳定性。具体地，各个摆臂结构均包括一个转接件23和平行间隔布置的两个摆臂本体24，对于任意一个摆臂结构中的任意一个摆臂本体24而言，摆臂本体24的一端铰接于共用支撑件22且另一端铰接于转接件23，而转接件23还连接对应的支臂21。

参照图2，两个摆臂本体24、转接件23以及共用支撑件22共同构成平行四边形机构，在摆臂结构的摆动过程中，两个摆臂本体24始终以相同的角速度摆动，因此稳定性强。而通过两个摆臂本体24和转接件23支撑支臂21(以及通过支臂21支撑的可弯曲支撑板100)，能够提高摆臂结构的支撑强度，防止摆臂结构承重过大而变形损坏。

在一种可选或优选的实施例中，转接件23包括相互垂直连接的第一转接段231和第二转接段232，例如，转接件23可形成为图2所示的L字形结构。对于任意一个摆臂结构中的任意一个摆臂本体24而言，摆臂本体24的一端铰接于共用支撑件22且另一端铰接于第一转接段231，第二转接段232则与对应的支臂21之间形成连接。

从图2可以明显看出，通过在转接件23中设置相互垂直连接的第一转接段231和第二转接段232，配合上述的平行四边形机构，可显著延长摆臂结构的整体长度，从而就能增大支架夹角的最大值，相当于增大支架夹角的可调节范围，进而能使可弯曲支撑板100的曲率调节范围更大以适配于更多不同形状的增材结构。

在一种可选或优选的实施例中，对于任意一个摆臂结构而言，摆臂结构沿臂长方向的一端铰接于共用支撑件22且另一端铰接于对应的支臂21中的支架底端铰接部212。在此基础上，可简化夹角调节机构、拱式支架和可弯曲支撑板100的连接结构。例如，拱式支架的支架底端铰接部212可包括支架底端铰接孔，摆臂结构靠近支架底端铰接孔的一端可设有摆臂铰接销轴25，可弯曲支撑板100的支撑板铰接部15可包括支撑板铰接孔，此时，可通过摆臂铰接销轴25穿连支架底端铰接孔和支撑板铰接孔以实现夹角调节机构、拱式支架和可弯曲支撑板100的连接。参照图2，还可在摆臂结构靠近支架底端铰接孔的一端设置销轴支座26以用于固定连接摆臂铰接销轴25。

在一种可选或优选的实施例中，夹角调节机构包括固定连接在摆臂结构靠近共用支撑件22的一端的齿轮27，此时摆臂结构通过齿轮27与共用支撑件22铰接，通过电机等驱动装置驱动齿轮27旋转，则可带动摆臂结构摆动，从而调节拱式支架的支架夹角。需要说明的是，两个摆臂结构所对应的两个齿轮27既可设置为相互独立旋转，也可设置为同步旋转。

图2实施例中为两个齿轮27同步旋转的情况。具体地，分别对应于两个摆臂结构设置的两个齿轮27相互啮合，如此设置，只需通过一个驱动装置驱动其中一个齿轮27旋转，便可由被驱动装置直接驱动旋转的齿轮27带动另一个与之啮合的齿轮27旋转，从而可节省驱动装置的数量，简化支撑板曲度控制机构200的整体结构，降低成本。

在一种可选或优选的实施例中，摆臂结构沿水平方向布置且能够在水平面内摆动。例如，当摆臂结构设有前述的摆臂本体24和转接件23时，摆臂本体24和转接件23均沿水平方向布置且能够在水平面内摆动。同时，还可将共用支撑件22沿水平方向布置，从而使夹角调节机构大致沿水平方向布置，在拱式支架必须沿竖向布置以支撑可弯曲支撑板100的情况下，夹角调节机构的水平布置方式能够节省支撑板曲度控制机构200所占用的竖向空间。

本发明第三示例性实施例提供了一种用于增材制造的辅助支撑装置，其包括上述的柔性支撑结构和形变控制机构，该形变控制机构能够对形变触发部施力以促使柔性支撑结构产生形变。例如，当柔性支撑结构为可弯曲支撑板100且该可弯曲支撑板100的底壁面形成有相互间隔设置的三个支撑板铰接部15时，可采用上述的支撑板曲度控制机构200作为形变控制机构，利用拱式支架的支架顶端铰接部211和两个支架底端铰接部212分别与三个支撑板铰接部15对应铰接，以实现支撑板曲度控制机构200对可弯曲支撑板100的支撑和弯曲控制。

显然，本示例性实施例的辅助支撑装置具备由上述柔性支撑结构和形变控制机构带来的所有技术效果，故此处不再重复赘述。

以上结合附图详细描述了本发明实施例的可选实施方式，但是，本发明实施例并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明实施例的技术构思范围内，可以对本发明实施例的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明实施例的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明实施例对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明实施例的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明实施例的思想，其同样应当视为本发明实施例所公开的内容。

Claims (12)

1.一种用于增材制造的柔性支撑结构，其特征在于，所述柔性支撑结构包括：

上支撑面，为所述柔性支撑结构的顶面且能够在所述柔性支撑结构受力形变时产生表面轮廓变化；

形变触发部，能够用于承受外力以触发所述柔性支撑结构的形变；

冷却液容腔(14)，形成在所述柔性支撑结构的内部且用于容纳冷却液；

所述柔性支撑结构包括上下盖合连接的上方柔性盖板(11)和下方柔性盖板(12)，由所述上方柔性盖板(11)和所述下方柔性盖板(12)共同限定而成的盖合腔形成为所述冷却液容腔(14)，所述冷却液容腔(14)形成为冷却液流道。

2.根据权利要求1所述的用于增材制造的柔性支撑结构，其特征在于，所述冷却液容腔(14)的形状能够在所述柔性支撑结构受力形变时产生变化。

3.根据权利要求2所述的用于增材制造的柔性支撑结构，其特征在于，所述柔性支撑结构为可弯曲支撑板(100)，所述冷却液容腔(14)形成为所述可弯曲支撑板(100)的中空夹层腔，在所述可弯曲支撑板(100)的弯曲过程中，所述上支撑面和所述冷却液容腔(14)均能够产生曲率变化。

4.根据权利要求1所述的用于增材制造的柔性支撑结构，其特征在于，所述上方柔性盖板(11)的下表面形成有多个上盖板凸筋部(111)，所述下方柔性盖板(12)的上表面形成有与多个所述上盖板凸筋部(111)一一对接的多个下盖板凸筋部(121)，所述上盖板凸筋部(111)和所述下盖板凸筋部(121)的对接位置处形成有与所述冷却液容腔(14)连通的凸筋部通孔(16)。

5.根据权利要求4所述的用于增材制造的柔性支撑结构，其特征在于，多个所述上盖板凸筋部(111)和多个所述下盖板凸筋部(121)分别在所述上方柔性盖板(11)和所述下方柔性盖板(12)中沿横向依次间隔布置，所述冷却液容腔(14)形成为冷却液流道，位于横向两端的两个所述凸筋部通孔(16)分别形成为所述冷却液流道的流道入口和流道出口。

6.根据权利要求1所述的用于增材制造的柔性支撑结构，其特征在于，所述冷却液流道包括分别对外连通的流道入口和流道出口；或者，所述冷却液流道为内部循环流道。

7.根据权利要求1所述的用于增材制造的柔性支撑结构，其特征在于，所述冷却液容腔(14)为封闭式容腔，所述柔性支撑结构的外壁形成有连通所述冷却液容腔(14)的可开合注液口。

8.根据权利要求1所述的用于增材制造的柔性支撑结构，其特征在于，所述冷却液容腔(14)匹配所述上支撑面的面积形成。

9.根据权利要求1所述的用于增材制造的柔性支撑结构，其特征在于，所述柔性支撑结构包括支撑结构本体和覆盖所述支撑结构本体的上表面设置的柔性牺牲层(13)，所述柔性牺牲层(13)的材质与待增材成型结构的材质相同且不同于所述支撑结构本体的材质，所述柔性牺牲层(13)的上表面形成为所述上支撑面，所述冷却液容腔(14)形成在所述支撑结构本体的内部，所述形变触发部设置于所述支撑结构本体。

10.根据权利要求1所述的用于增材制造的柔性支撑结构，其特征在于，所述柔性支撑结构为可弯曲支撑板(100)，所述形变触发部包括形成在所述可弯曲支撑板(100)的底壁面且相互间隔设置的多个支撑板铰接部(15)。

11.根据权利要求1所述的用于增材制造的柔性支撑结构，其特征在于，所述形变触发部为可弹性浮动结构。

12.一种用于增材制造的辅助支撑装置，其特征在于，所述辅助支撑装置包括：

根据权利要求1至11中任意一项所述的用于增材制造的柔性支撑结构；

形变控制机构，能够对所述形变触发部施力以促使所述柔性支撑结构产生形变。

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