基于沉积成型增材制造的镂空结构的变截面空心支撑结构

本发明涉及增材制造，尤其涉及基于沉积成型增材制造的镂空结构的变截面空心支撑结构。

背景技术：

1、增材制造是一种以数学模型为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术，在工业设计、建筑、汽车、航空航天和土木工程等领域都有所应用。

2、许多增材制造的结构件上会存在镂孔，如专利公开号为cn108224071b的发明专利所公开的增材制造的加固结构，镂孔的四周是封闭的，在对此类结构件进行增材制造时，通常不会对结构件上的镂孔位置进行支撑保护，而是直接对结构件进行增材制造。

3、然而，对于大型或超大型的结构件，通过直接增材制造方式制得的镂孔侧壁很难符合力学承载均衡性和结构刚性的需求，还需后续进行修整或拼接操作，导致此类四周封闭镂孔结构的结构件的加工效率相对较低。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提出了基于沉积成型增材制造的镂空结构的变截面空心支撑结构，能够与结构件一并增材制造，在保障结构件上镂孔侧壁位置力学性能的前提下，提升结构件的加工效率。

2、本发明的技术方案是这样实现的：本发明提供了基于沉积成型增材制造的镂空结构的变截面空心支撑结构，用于在增材制造内部开设有镂孔的结构件时，与所述结构件一并进行增材制造，包括支撑件，所述支撑件包括支撑本体和多个过渡填充，其中，

3、所述支撑本体一体成型在所述镂孔内，其两侧与所述结构件的两侧相平齐，所述支撑本体的内部开设有中间槽，所述支撑本体的横截面、所述中间槽的横截面和所述镂孔的横截面的形状和大小相同；

4、所述过渡填充一体成型在所述中间槽内的边缘处，并与所述支撑本体和所述结构件一体成型。

5、在以上技术方案的基础上，优选的，所述支撑本体的两侧均开设有侧槽，所述侧槽的横截面与所述镂孔的横截面的形状和大小相同，且所述侧槽内的边缘处也一体成型有过渡填充。

6、更进一步优选的，所述侧槽的开设深度为所述中间槽沿所述侧槽开设方向的长度的一半，且所述中间槽的中心点与所述镂孔的中心点重合。

7、更进一步优选的，所述支撑本体位于所述中间槽内两侧的边缘处均一体成型有所述过渡填充。

8、更进一步优选的，所述过渡填充为等截面的杆状结构，且多个所述过渡填充的横截面相同。

9、更进一步优选的，所述过渡填充在所述侧槽开设方向上的长度沿其靠近所述结构件一侧至其远离所述结构件一侧的方向逐渐减小。

10、更进一步优选的，所述过渡填充远离所述支撑本体的一侧为中间向着靠近所述支撑本体的方向凹陷的弧面状结构。

11、更进一步优选的，所述过渡填充靠近所述结构件的一侧沿所述侧槽开设方向的长度与所述侧槽的开设深度相同。

12、在以上技术方案的基础上，优选的，还包括加强梁，所述加强梁一体成型在所述中间槽内，并与所述镂孔内的上下两侧一体成型。

13、更进一步优选的，所述加强梁的横截面呈之字形。

14、本发明的基于沉积成型增材制造的镂空结构的变截面空心支撑结构相对于现有技术具有以下有益效果：

15、(1)通过设置支撑件和过渡填充，利用其与结构件一并进行增材制造，使支撑件和结构件整体水平截面和竖直截面成线，不存在孤立点，既既满足了制造过程中对结构件镂孔侧壁位置的支撑作用，又使得增材制造后支撑件去除更加容易，不仅保障了结构件镂孔侧壁位置的力学性能，提高了材料利用率，还提升了结构件的制造效率；

16、(2)通过设置侧槽和中间槽，利用过渡填充与其的配合，不仅可以减少增材材料的使用，降低结构件增材制造的加工成本，还可以让增材材料在过渡填充的位置实现良好的过渡，避免增材制造过程中出现材料塌陷的问题；

17、(3)通过对侧槽、中间槽和过渡填充的形状和位置进行限制，配合在中间槽内设置的加强梁，可以提升支撑件对镂孔侧壁位置的支撑强度和支撑均匀性，保障了结构件的加工质量。

技术特征：

1.基于沉积成型增材制造的镂空结构的变截面空心支撑结构，用于在增材制造内部开设有镂孔(301)的结构件(3)时，与所述结构件(3)一并进行增材制造，其特征在于：包括支撑件(1)，所述支撑件(1)包括支撑本体(11)和多个过渡填充(12)，其中，

2.如权利要求1所述的基于沉积成型增材制造的镂空结构的变截面空心支撑结构，其特征在于：所述支撑本体(11)的两侧均开设有侧槽(102)，所述侧槽(102)的横截面与所述镂孔(301)的横截面的形状和大小相同，且所述侧槽(102)内的边缘处也一体成型有过渡填充(12)。

3.如权利要求2所述的基于沉积成型增材制造的镂空结构的变截面空心支撑结构，其特征在于：所述侧槽(102)的开设深度为所述中间槽(101)沿所述侧槽(102)开设方向的长度的一半，且所述中间槽(101)的中心点与所述镂孔(301)的中心点重合。

4.如权利要求3所述的基于沉积成型增材制造的镂空结构的变截面空心支撑结构，其特征在于：所述支撑本体(11)位于所述中间槽(101)内两侧的边缘处均一体成型有所述过渡填充(12)。

5.如权利要求4所述的基于沉积成型增材制造的镂空结构的变截面空心支撑结构，其特征在于：所述过渡填充(12)为等截面的杆状结构，且多个所述过渡填充(12)的横截面相同。

6.如权利要求5所述的基于沉积成型增材制造的镂空结构的变截面空心支撑结构，其特征在于：所述过渡填充(12)在所述侧槽(102)开设方向上的长度沿其靠近所述结构件(3)一侧至其远离所述结构件(3)一侧的方向逐渐减小。

7.如权利要求6所述的基于沉积成型增材制造的镂空结构的变截面空心支撑结构，其特征在于：所述过渡填充(12)远离所述支撑本体(11)的一侧为中间向着靠近所述支撑本体(11)的方向凹陷的弧面状结构。

8.如权利要求7所述的基于沉积成型增材制造的镂空结构的变截面空心支撑结构，其特征在于：所述过渡填充(12)靠近所述结构件(3)的一侧沿所述侧槽(102)开设方向的长度与所述侧槽(102)的开设深度相同。

9.如权利要求1所述的基于沉积成型增材制造的镂空结构的变截面空心支撑结构，其特征在于：还包括加强梁(2)，所述加强梁(2)一体成型在所述中间槽(101)内，并与所述镂孔(301)内的上下两侧一体成型。

10.如权利要求9所述的基于沉积成型增材制造的镂空结构的变截面空心支撑结构，其特征在于：所述加强梁(2)的横截面呈之字形。

技术总结
本发明涉及增材制造技术领域，提出了基于沉积成型增材制造的镂空结构的变截面空心支撑结构，包括支撑件，所述支撑件包括支撑本体和多个过渡填充，所述支撑本体一体成型在所述镂孔内，所述支撑本体的横截面、所述中间槽的横截面和所述镂孔的横截面的形状和大小相同；所述过渡填充一体成型在所述中间槽内的边缘处。本发明通过设置支撑件和过渡填充，利用其与结构件一并进行增材制造，使支撑件和结构件整体水平截面和竖直截面成线，不存在孤立点，既既满足了制造过程中对结构件镂孔侧壁位置的支撑作用，又使得增材制造后支撑件去除更加容易，不仅保障了结构件镂孔侧壁位置的力学性能，提高了材料利用率，还提升了结构件的制造效率。

技术研发人员：刘鑫旺,蓝晟宁,单飞虎,陈西锋,王湘平,高妞,尹正豪
受保护的技术使用者：华中科技大学
技术研发日：
技术公布日：2024/3/17