CN220970762U - 一种薄壁类机匣构件悬伸大面的复合支撑结构 - Google Patents

Abstract

本申请公开一种薄壁类机匣构件悬伸大面的复合支撑结构，该复合支撑结构用于打印横截面呈环形的悬伸大面，复合支撑结构包括：第一实体支撑段，包括若干相互平行的支撑柱，若干支撑柱被配置为按照待打印的悬伸大面的横截面形状周向等间距布置；第二实体支撑段，设置在第一实体支撑段顶部，且于高度方向上，第二实体支撑段的正投影覆盖悬伸大面，第二实体支撑段包括与支撑柱呈一对一设置的若干支撑块，若干支撑块的顶面依次连接；第三支撑段，设置在第二实体支撑段上方，第三支撑段的横截面形状与悬伸大面的横截面形状相同。本申请在提高支撑效果的同时，可以减少支撑结构数量和位置，从而降低成本，且去除过程简单，操作方便。

Description

一种薄壁类机匣构件悬伸大面的复合支撑结构

技术领域

本实用新型涉及3D打印技术领域，具体涉及一种薄壁类机匣构件悬伸大面的复合支撑结构。

背景技术

目前，金属3D打印机最主流的使用技术是选择性激光熔化(SLM)技术，它可以用来快速制造具有复杂形状和完全冶金结合的零件，而且致密度接近100％。这种技术的应用领域非常广泛，包括航空航天、医疗、汽车和模具等领域。

然而，对于使用激光粉末床熔化技术制造的零件，如果设计中存在悬伸部分，即需要在未熔粉末的顶部进行熔融加工的位置，就需要设计一次性支撑结构来完成悬伸部分的熔融加工。支撑结构的设计方法的合理性往往会决定产品打印的成功率。

对于大型薄壁类机匣构件，常规的支撑设计方法通常包括块状支撑、锥形支撑、实体支撑或网状支撑，但这些方法都很难同时实现打印成型和方便去除的效果。在熔融加工的位置较高时，这些支撑结构需要设置较高的高度，同时为了保证支撑强度，需要使用大量的制备材料，成本高，打印时间长，导致生产效率低下，且因支撑结构体积大、重量大，与零件之间相互纠缠且连接紧密，难以去除。

实用新型内容

为了克服现有技术的不足，本实用新型提供一种薄壁类机匣构件悬伸大面的复合支撑结构。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：

一种薄壁类机匣构件悬伸大面的复合支撑结构，所述复合支撑结构用于打印横截面呈环形的悬伸大面，所述复合支撑结构包括：

第一实体支撑段，包括若干相互平行的支撑柱，若干所述支撑柱被配置为按照待打印的悬伸大面的横截面形状周向等间距布置；

第二实体支撑段，设置在所述第一实体支撑段顶部，且于高度方向上，所述第二实体支撑段的正投影覆盖所述悬伸大面，所述第二实体支撑段包括与所述支撑柱呈一对一设置的若干支撑块，若干所述支撑块的顶面依次连接；以及

第三支撑段，设置在所述第二实体支撑段上方，所述第三支撑段的横截面形状与所述悬伸大面的横截面形状相同。

进一步地，每个所述支撑块的顶面到所述悬伸大面对应部分的最低点之间的距离为5-10mm。

进一步地，自所述第一实体支撑段朝向所述第三支撑段，所述支撑块的横截面面积逐渐增加。

进一步地，所述支撑块为镂空结构。

进一步地，所述支撑块包括相对设置的顶壁和底壁以及设置在所述顶壁和所述底壁之间的若干支撑斜杆，每个所述支撑斜杆与打印基板顶面的夹角大于或等于45度。

进一步地，所述支撑斜杆与所述顶壁之间还倾斜设置有若干支撑辅杆，每个所述支撑辅杆与所述打印基板顶面的夹角大于或等于45度。

进一步地，所述支撑柱的数量为12-30个。

进一步地，所述支撑柱呈圆柱形结构，所述支撑柱的直径为12-16mm。

进一步地，所述第三支撑段为锥形支撑结构，所述锥形支撑结构包括若干间隔布置的锥形件，所述锥形件的直径为0.6-1.5mm，相邻锥形件之间的间隙为1.2-3mm。

进一步地，所述第三支撑段为块状支撑结构。

由于上述技术方案的运用，本申请与现有技术相比的有益效果在于：

本申请通过第一实体支撑段、第二实体支撑段、第三支撑段结合形成复合支撑结构，可以有效支撑悬伸大面的熔融加工，在提高支撑效果的同时减少支撑结构数量和位置，从而降低了成本。

同时，复合支撑结构中的支撑柱、支撑块等部件之间按照横截面的周向等间距布置，使得悬伸大面所需的支撑点数目较少，且支撑位置分布均匀，使得支撑效果更加稳定，零件的加工质量和精度更高，并且易于去除，降低了去除操作的难度和成本。

此外，第二实体支撑段可以覆盖悬伸大面，防止其因重力作用而变形或移位，从而提高打印成型的精度和一致性，避免在加工过程中出现畸变等问题。第三支撑段的横截面形状与悬伸大面的横截面形状相同，使得第三支撑段与悬伸大面完全相连，无需设置额外的连接点，可以有效避免在去除过程中损坏悬伸大面表面的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例中第一实体支撑段和第二实体支撑段的结构示意图；

图2为图1中A处所示支撑块于另一视角下的侧视结构示意图；

图3为本实用新型实施例中第三支撑段的结构示意图。

附图标记说明：

1-支撑柱；2-支撑块；21-顶壁；22-底壁；23-支撑斜杆；24-支撑辅杆；3-第三支撑段；4-支撑座。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

在本申请中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“中”、“竖直”、“水平”、“横向”、“纵向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系。这些术语主要是为了更好地描述本实用新型及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。

并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本实用新型中的具体含义。

此外，术语“安装”、“设置”、“设有”、“连接”、“相连”、“套接”应做广义理解。例如，可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

本实用新型一实施例提供一种薄壁类机匣构件悬伸大面的复合支撑结构，该复合支撑结构用于打印横截面呈环形的悬伸大面，本申请对悬伸大面的横截面形状不做具体限定，其可以为圆环形，不规则曲线环形，多边环形等，本实施例中，以悬伸大面的横截面形状为圆环形为例进行说明。

请参见图1至图3，上述复合支撑结构包括沿高度方向自下朝上依次设置的第一实体支撑段、第二实体支撑段和第三支撑段3。其中，第一实体支撑段用于与打印基板(未图示)相接触，悬伸大面(未图示)在第三支撑段3顶面熔融加工形成。需要说明的是，高度方向如图1中箭头a所示。

具体的，第一实体支撑段包括若干相互平行的支撑柱1，若干支撑柱1被配置为按照待打印的悬伸大面的横截面形状周向等间距布置。

通过等间距布置支撑柱1，可以实现对悬伸大面的均匀分布支撑。这样可以避免在加工过程中某些区域只依赖少数支撑柱1来承担较大的力量，从而降低了局部应力集中的风险，使得支撑的作用更加全面有效。且不需要根据特定形状或位置来确定支撑柱1的分布，只需按照均匀间距进行布置即可，以减少设计的复杂性和制造的难度。

本实施例中，支撑柱1的数量为12-30个。支撑柱1呈圆柱形结构，支撑柱1的直径为12-16mm。本申请对此不做具体限定，可结合设计需求进行调整。为了提高稳定性，支撑柱1的底部还设置有支撑座4，支撑座4的横截面尺寸大于支撑柱1的横截面尺寸。

第二实体支撑段设置在第一实体支撑段顶部，且于高度方向上，第二实体支撑段的正投影覆盖悬伸大面，第二实体支撑段包括与支撑柱1呈一对一设置的若干支撑块2，若干支撑块2的顶面依次连接。

以本实施例为例，支撑块2的顶面呈扇环形，且支撑块2的顶面的弦长大于或等于悬伸大面对应部分的环宽。

在一些较优的实施方式中，每个支撑块2的顶面到悬伸大面对应部分的最低点之间的距离为5-10mm。以保持一定的距离，可以确保第三支撑段3能够充分承担悬伸大面的重量和力量。这样可以防止悬伸部分因重力或外部力而下垂或变形。

为了减少支撑块的体积和成本，并保持其支撑效果，本实施例中，自第一实体支撑段朝向第三支撑段3，支撑块2的横截面面积逐渐增加。以增加支撑块与第三支撑段3之间的接触面积，从而增强支撑的稳定性，以减少支撑松动或变形的风险，确保支撑块能够有效地承受悬挂部分的重量和力量，有助于均衡分配支撑的压力，减少局部应力集中，从而降低支撑块2可能发生破裂或损坏的风险。

为了减少材料的消耗以降低成本，并简化去除操作。支撑块2为镂空结构。具体的，支撑块2包括相对设置的顶壁21和底壁22以及设置在顶壁21和底壁22之间的若干支撑斜杆23，每个支撑斜杆23与打印基板顶面的夹角大于或等于45度。

为了进一步强化支撑块2的强度，本实施例中，支撑斜杆23与顶壁21之间还倾斜设置有若干支撑辅杆24，每个支撑辅杆24与打印基板顶面的夹角大于或等于45度。值得注意的是，为了提高杆件与顶壁21或底壁22的连接强度，连接处的杆件尺寸可大于对应杆件中部的尺寸，为常规设置。

第三支撑段3设置在第二实体支撑段上方，第三支撑段3的横截面形状与悬伸大面的横截面形状相同。

请结合图3，在本实施例中，第三支撑段3为锥形支撑结构，锥形支撑结构包括若干间隔布置的锥形件，锥形件的直径为0.6-1.5mm，相邻锥形件之间的间隙为1.2-3mm。

在另一可选的实施例中，第三支撑段3为块状支撑结构。为常规结构，在此不做赘述。

由于上述技术方案的运用，本申请与现有技术相比的有益效果在于：

本申请通过第一实体支撑段、第二实体支撑段、第三支撑段结合形成复合支撑结构，可以有效支撑悬伸大面的熔融加工，在提高支撑效果的同时减少支撑结构数量和位置，从而降低了成本。

同时，复合支撑结构中的支撑柱、支撑块等部件之间按照横截面的周向等间距布置，使得悬伸大面所需的支撑点数目较少，且支撑位置分布均匀，使得支撑效果更加稳定，零件的加工质量和精度更高，并且易于去除，降低了去除操作的难度和成本。

此外，第二实体支撑段可以覆盖悬伸大面，防止其因重力作用而变形或移位，从而提高打印成型的精度和一致性，避免在加工过程中出现畸变等问题。第三支撑段的横截面形状与悬伸大面的横截面形状相同，使得第三支撑段与悬伸大面完全相连，无需设置额外的连接点，可以有效避免在去除过程中损坏悬伸大面表面的问题。

最后应说明的是，以上仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种薄壁类机匣构件悬伸大面的复合支撑结构，其特征在于，所述复合支撑结构用于打印横截面呈环形的悬伸大面，所述复合支撑结构包括：

第一实体支撑段，包括若干相互平行的支撑柱，若干所述支撑柱被配置为按照待打印的悬伸大面的横截面形状周向等间距布置；

第二实体支撑段，设置在所述第一实体支撑段顶部，且于高度方向上，所述第二实体支撑段的正投影覆盖所述悬伸大面，所述第二实体支撑段包括与所述支撑柱呈一对一设置的若干支撑块，若干所述支撑块的顶面依次连接；以及

第三支撑段，设置在所述第二实体支撑段上方，所述第三支撑段的横截面形状与所述悬伸大面的横截面形状相同。

2.如权利要求1所述的一种薄壁类机匣构件悬伸大面的复合支撑结构，其特征在于，每个所述支撑块的顶面到所述悬伸大面对应部分的最低点之间的距离为5-10mm。

3.如权利要求1所述的一种薄壁类机匣构件悬伸大面的复合支撑结构，其特征在于，自所述第一实体支撑段朝向所述第三支撑段，所述支撑块的横截面面积逐渐增加。

4.如权利要求3所述的一种薄壁类机匣构件悬伸大面的复合支撑结构，其特征在于，所述支撑块为镂空结构。

5.如权利要求4所述的一种薄壁类机匣构件悬伸大面的复合支撑结构，其特征在于，所述支撑块包括相对设置的顶壁和底壁以及设置在所述顶壁和所述底壁之间的若干支撑斜杆，每个所述支撑斜杆与打印基板顶面的夹角大于或等于45度。

6.如权利要求5所述的一种薄壁类机匣构件悬伸大面的复合支撑结构，其特征在于，所述支撑斜杆与所述顶壁之间还倾斜设置有若干支撑辅杆，每个所述支撑辅杆与所述打印基板顶面的夹角大于或等于45度。

7.如权利要求1所述的一种薄壁类机匣构件悬伸大面的复合支撑结构，其特征在于，所述支撑柱的数量为12-30个。

8.如权利要求7所述的一种薄壁类机匣构件悬伸大面的复合支撑结构，其特征在于，所述支撑柱呈圆柱形结构，所述支撑柱的直径为12-16mm。

9.如权利要求1所述的一种薄壁类机匣构件悬伸大面的复合支撑结构，其特征在于，所述第三支撑段为锥形支撑结构，所述锥形支撑结构包括若干间隔布置的锥形件，所述锥形件的直径为0.6-1.5mm，相邻锥形件之间的间隙为1.2-3mm。

10.如权利要求1所述的一种薄壁类机匣构件悬伸大面的复合支撑结构，其特征在于，所述第三支撑段为块状支撑结构。