3D打印合金材料蜂窝叠层镂空结构及采用其制造的车构件的制作方法

本发明涉及车用材料技术领域，具体来说，涉及3d打印合金材料蜂窝叠层镂空结构及采用其的车用构件。

背景技术：

3d打印技术一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属、塑料(可用pvc代替塑料二字)、树脂、纤维等材料，通过（熔融沉积、激光烧结、激光固化）的方式逐层构造物体的打印技术。是制造业中正在迅速发展的一项新兴技术，被英国《经济学人》杂志在《第三次工业革命》一文中，称为第三次工业革命的重要标志之一。其具有以下优点：制造复杂物品不增加成本、产品多样化不增加成本、无须组装、零时间交付、设计空间无限、零技能制造、不占空间而且便携制造、材料无限组合、精确的实体复制。

近年来，国内外3d打印技术蓬勃发展，在航空航天、生物医学工程、工业制造等多个方面有着广泛地应用。更值得关注的是，3d打印技术以其独特的灵活性和精确性，使其在制造结构复杂的镂空产品方面具有极大的优势。

随着经济发展和科技进步，世界汽车行业的发展也有所提高，轿车、客车、越野车、赛车以及货车等各种用途各种类型的车辆，在应用便利性、功能专业性和增强动力及发动机轻量化等方面都取得了一定进步。但各型车辆所用构件所用材料基本相同、结构大致一样的弊端并无根本改变，比如车身主体框架、横纵梁、车轴、车身钣金等部件基本都使用钢铁材料构造，那么对于所有车辆而言，就存在着以下问题：

1.车身重量大

2.整车成本高

3.能源消耗大

4.环境危害大

5.车辆灵活性低

6.各项安全标准低等问题。

针对相关技术中的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

技术实现要素：

针对相关技术中的上述技术问题，本发明提出3d打印合金材料蜂窝叠层镂空结构及采用其的车用构件，能够极大的降低车身重量，从而减少能源消耗、提高车辆的灵活性和各项安全标准、并显著增强环保效益。

为实现上述技术目的，本发明的技术方案是这样实现的：

3d打印合金材料蜂窝叠层镂空结构，包括由多个棱围成的镂空球体，所述球体表面有6个正方形一和8个正六边形，6个所述正方形一分别在所述球体表面的正上、正下、正前、正后、正左、正右的方向，每两个所述正方形一之间通过一正六边形连接，每个所述正方形一与每个所述正六边形共用一条棱，每两个相邻的所述正六边形共用一条棱；从所述球体的正上、正下、正左、正右、正前、正后方向观察，所述球体均呈八边形，所述八边形有四条相等的边一和四条相等的边二，所述边一和边二交替连接；在所述正八边形的中心有一正方形一，所述正方形一的每个顶点正对着八边形一条所述边二的中点，所述顶点通过所述棱与所述中点连接。

进一步的，每两个相邻的所述球体通过共用一个所述正方形一相连接，每个所述球体最多与六个球体相连接，多个所述球体重复叠加、按层排列、相互交织、形成完整一体的内部镂空结构；从所述球体的正上、正下、正左、正右、正前、正后方向观察，每四个所述球体围成一个正方形二，所述正方形二的面积大于所述正方形一的面积。

进一步的，所述镂空结构可以呈现正方体形、长方体形、圆柱体形、弧形或者多种形状的组合体形。

进一步的，所述3d打印合金材料蜂窝叠层镂空结构采用合金材质。

进一步的，所述3d打印合金材料蜂窝叠层镂空结构采用3d打印成型技术。

进一步的，本技术发明与应用材料所产生的蜂窝叠层镂空结构，可在满足（或提升）现有车辆各项标准的前提下，生产各型车辆及其构件。

进一步的，本发明所生产的车辆具备自重轻、能源省、结构稳，安全标准优于现有车辆各项安全指标的显著特征。

进一步的，本发明所生产的车辆使用纯电力驱动，节能环保效益明显。

进一步的，本发明所生产的车辆不受行驶里程限制；配有完善的充、放电设备，既可以外接电源充电，亦可在行驶中自行充电。

进一步的，本发明所生产的车辆，不用现有整车制造技术中的车辆制造工艺、生产方法、动力模式、使用材料、结构形式，并与其在技术范畴上有显著区别。

一种刹车制动钳，所述刹车制动钳的制动钳或者活塞外壁采用本发明所述的3d打印合金材料蜂窝叠层镂空结构。

一种传动轴，所述传动轴的传动管采用本发明所述的3d打印合金材料蜂窝叠层镂空结构。

本发明的有益效果：

本发明所述的镂空结构采用3d打印成型技术，制造过程中既能节省材料，还不需要传统的刀具、夹具、机床或任何模具，又能直接把计算机的任何形状的三维cad图形生成实物产品，以及能做到较高的精度和复杂度。

本发明所述的3d打印合金材料蜂窝叠层镂空结构中的球体设计符合力学原理，当外在压力作用于镂空结构时，内部正方形和正六边形的构型能通过棱与棱的交织点，快速分散降解压力，从而达到360°无死角的逐级抵消并化解外侵压力的目的，使得整个镂空结构在具备极大的抗压性、抗震性的同时，结构更稳固，耐腐蚀，可有效延长产品寿命。

采用本发明所述的3d打印合金材料蜂窝叠层镂空结构来制造车用构件有以下优点：

（1）极大的减少车身重量，提高车辆操控的灵活性和行车安全性；

（2）汽车构件具有更高的强度和韧度，延长构件及整车的使用寿命；

（3）节约资源能源，降低使用成本，保护环境；

（4）代替现有易腐蚀、能源消耗大的材料，促进现在制造业结构升级。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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是根据本发明实施例所述的3d打印合金材料蜂窝叠层镂空结构的结构示意图一；

图2是根据本发明实施例所述的3d打印合金材料蜂窝叠层镂空结构的结构示意图二；

图3是根据本发明实施例所述的3d打印合金材料蜂窝叠层镂空结构所形成的圆柱体形的结构示意图；

图4是根据本发明实施例所述的3d打印合金材料蜂窝叠层镂空结构所形成的弧形的结构示意图；

图5是根据本发明实施例所述的3d打印合金材料蜂窝叠层镂空结构所形成的多种形状组合体形的结构示意图一；

图6是根据本发明实施例所述的3d打印合金材料蜂窝叠层镂空结构所形成的多种形状组合体形的结构示意图二；

图7是根据本发明实施例所述的一种刹车制动钳的结构示意图；

图8是根据本发明实施例所述的一种传动轴的结构示意图。

图中：1、球体；2、棱；3、正方形一4、正六边形；5、八边形；6、边一；7、边二；8、正方形二；9、刹车钳；10、活塞外壁；11、轴管外壁；12、轴管内壁。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，均属于本发明保护的范围。

实施例一

3d打印合金材料蜂窝叠层镂空结构，包括由多个棱2围成的镂空球体1，所述球体1表面有6个正方形一3和8个正六边形4，6个所述正方形一3分别在所述球体1表面的正上、正下、正前、正后、正左、正右的方向，每两个所述正方形一3之间通过一正六边形4连接，每个所述正方形一3与每个所述正六边形4共用一条棱2，每两个相邻的所述正六边形4共用一条棱2。

从所述球体1的正上、正下、正左、正右、正前、正后方向观察，所述球体1均呈八边形5，所述八边形5有四条相等的边一6和四条相等的边二7，所述边一6和边二7交替连接；在所述正八边形5的中心有一正方形一3，所述正方形一3的每个顶点正对着八边形5一条所述边二7的中点，所述顶点通过所述棱2与所述中点连接。

每两个相邻的所述球体1通过共用一个所述正方形一3相连接，每个所述球体1最多与六个球体1相连接，多个所述球体1重复叠层相互交织形成内部整体排列的镂空结构。

从所述球体1的正上、正下、正左、正右、正前、正后方向观察，每四个所述球体1围成一个正方形二8，所述正方形二8的面积大于所述正方形一3的面积。

图3-6是本发明所述的3d打印合金材料蜂窝叠层镂空结构形成的正方体形、长方体形、圆柱体形、弧形或者多种形状的组合体形。

如图5和图6所示，a和c是由本发明所述的3d打印合金材料蜂窝叠层镂空结构构成的梯形块，b是由发明所述的3d打印合金材料蜂窝叠层镂空结构构成的平形四边形块，d和e是由发明所述的3d打印合金材料蜂窝叠层镂空结构构成的平板。a通过上、中、下三层d与b相连接，b通过上、中上、中下和下四层e与c相连接,且在d靠近b的那一端的上表面和e靠近c的那一端的上表面均开有凹槽f，从图5和图6中可以看出，a、b、c的高和宽是依次增大的，d的宽度与b一致，e的宽度与c一致。a、b、c、d、e和f共同构成了一种蜂窝叠层镂空结构的逐级增强的缓冲式结构。

本实施例所述的3d打印合金材料蜂窝叠层镂空结构，当外在压力作用于镂空结构时，内部正方形和正六边形的构型能通过棱与棱的交织点，快速分散降解压力，从而达到360°无死角的逐级抵消并化解外侵压力的目的，使得整个镂空结构在具备极大的抗压性、抗震性的同时，结构更稳固，耐腐蚀。

因此，采用本镂空结构做成的车用部件或构件，比如：车架的纵横大梁、防撞梁、车轴、电动车和自行车骨架以及新能源汽车的车架等等，不仅可以极大的减轻整车重量，而且车用部件或构件在更坚固、更抗压、高韧性的同时，结构整体性更强、车辆操控性更灵活，显著提升各项行车安全标准。此外，采用了本发明所述的3d打印合金材料蜂窝叠层镂空结构的载货车辆，在减轻车身自重的同时，有效增大载货量，提高运输效率，并实现了载货车辆的电动化，达到节约能源和成本的目的，降低行业整体费用，其应用前景非常广泛，会明显提升各项社会效益。

实施例二

图7是一种刹车制动钳的结构示意图，图中的9是刹车钳，10是活塞的外壁，刹车钳9和活塞外壁10均采用了本发明所述的3d打印合金材料蜂窝叠层镂空结构。

传统的刹车钳和整个活塞都是钢铁铸造结构，很笨重，致使刹车系统热能聚集快、挥发慢，在连续长时间使用的情况下，导致刹车不灵现象时有发生，但当车辆采用了含有本发明所述的3d打印合金材料蜂窝叠层镂空结构制造的刹车钳9和活塞外壁10的刹车制动钳时，在减轻构件自身重量的前提下，既可以极大的提高刹车的灵敏性、增强行车的安全性，亦可到达即使长时间使用刹车，也能快速挥发刹车系统所产生的热能，保证刹车效率、降低危险、极大提高行车安全性。

实施例三

图8是一种传动轴的结构示意图，图中上半部分是剖面图，图中的11是传动轴管的外壁，图中的12是传动轴管的内壁，轴管外壁11和轴管内壁12均采用了本发明所述的3d打印合金材料蜂窝叠层镂空结构。

传统的轴管外壁11和轴管内壁12均是钢铁结构，而且轴管外壁11和轴管内壁12的管壁都很厚，这使得整车的重量大大增加,降低了动力传输效率。但当汽车采用了含有本发明所述的3d打印合金材料蜂窝叠层镂空结构制造的轴管外壁11和轴管内壁12的传动轴时，可以明显的减轻车辆自重，降低能源消耗，节约使用成本。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。