基于激光增材工艺的薄壁腔体支撑结构

本申请涉及激光增材的，特别涉及一种基于激光增材工艺的薄壁腔体支撑结构。

背景技术：

1、由于可以获得复杂的结构造型，增材制造在个性化定制以及轻量化设计上具有很广阔的应用前景。激光增材薄壁腔体结构具有结构紧凑、质量轻、比强度高等诸多优异性能，在航空航天领域得到了广泛应用。

2、相关技术中，针对激光选区熔化技术（slm：selective laser melting）制造的薄壁腔体结构主要存在以下问题：由于金属激光成型存在较大热应力，大尺寸薄壁容易发生变形。目前来说，针对以上问题，主要的解决方法是在腔体内部或者外部全部填充点阵方法，实际场景中，发明人发现，腔体内部分金属点阵不属于薄壁腔体支撑刚度所需的部分，如此使得整体结构的轻量化结果的大打折扣，而且还增加了制造成本。

3、因此，上述存在的技术问题亟待解决。

技术实现思路

1、有鉴于此，本申请提供的基于激光增材工艺的薄壁腔体支撑结构，旨在解决包括以下至少一个问题：

2、现有技术的薄壁腔体支撑结构通过全部填充点阵存在重量较重，不满足轻量化需求的问题。

3、本申请提供一种基于激光增材工艺的薄壁腔体支撑结构，该薄壁腔体支撑结构包括封闭腔体结构，其中：

4、所述封闭腔体结构包括设于所述封闭腔体结构中心的圆柱空腔，所述封闭腔体结构和所述圆柱空腔之间对称连接有多个薄壁结构，所述封闭腔体结构、对应的所述薄壁结构和所述圆柱空腔之间分别形成多个腔体，所述多个腔体用于点阵填充。

5、可选地，所述封闭腔体结构还包括第一薄壁结构、第二薄壁结构、第三薄壁结构、第四薄壁结构、第五薄壁结构、第六薄壁结构、第七薄壁结构和第八薄壁结构，其中：

6、所述第一薄壁结构、第二薄壁结构、第三薄壁结构、第四薄壁结构、第五薄壁结构、第六薄壁结构、第七薄壁结构和第八薄壁结构分别垂直且均匀分布在所述圆柱空腔和所述封闭腔体结构之间。

7、可选地，所述多个腔体包括第一腔体、第二腔体、第三腔体和第四腔体，其中：

8、所述第一薄壁结构和第二薄壁结构平行分布于所述圆柱空腔和所述封闭腔体结构之间，形成所述第一腔体；

9、所述第三薄壁结构和第四薄壁结构平行分布于所述圆柱空腔和所述封闭腔体结构之间，形成所述第二腔体；

10、所述第五薄壁结构和第六薄壁结构平行分布于所述圆柱空腔和所述封闭腔体结构之间，形成所述第三腔体；

11、所述第七薄壁结构和第八薄壁结构平行分布于所述圆柱空腔和所述封闭腔体结构之间，形成所述第四腔体；

12、所述第一腔体、所述第二腔体、所述第三腔体和所述第四腔体分别用于所述点阵填充。

13、可选地，所述第一腔体、所述第二腔体、所述第三腔体和所述第四腔体在所述封闭腔体结构中对称且呈中心分布。

14、可选地，所述封闭腔体结构在水平面上的横截剖面为矩形；所述封闭腔体结构包括第一外壁、第二外壁、第三外壁、第四外壁及腔体基底，在同一水平面上，所述第一外壁、所述第二外壁、所述第三外壁和所述第四外壁对应的直线围合形成所述矩形的横截剖面，所述第一外壁、所述第二外壁、所述第三外壁、所述第四外壁和所述腔体基底对应围合形成所述封闭腔体结构；所述圆柱空腔的中心轴线沿水平方向设置第一参考线，在同一水平面上，所述第一参考线与所述第一外壁、及与所述第三外壁之间的距离沿与所述第一参考线的垂直方向先减小后增大至预设距离，或者一直增大至预设距离，其中：

15、所述封闭腔体结构还包括第九薄壁结构和第十薄壁结构，所述第九薄壁结构垂直设于所述第一外壁和所述腔体基底之间，第十薄壁结构垂直设于所述第三外壁和所述腔体基底之间，所述第一外壁、所述腔体基底和所述第九薄壁结构之间形成第五腔体，所述第三外壁、所述腔体基底和所述第十薄壁结构之间形成第六腔体，所述第五腔体和所述第六腔体用于点阵填充。

16、可选地，所述薄壁腔体支撑结构还包括开口腔体结构，其中：

17、所述开口腔体结构设置于所述封闭腔体结构上。

18、可选地，所述开口腔体结构包括设于所述开口腔体结构中心的矩形空腔，所述开口腔体结构包括第十薄壁结构、第十一薄壁结构、第十二薄壁结构、第十三薄壁结构、第十四薄壁结构、第十五薄壁结构、第十六薄壁结构、第十七薄壁结构和第十八薄壁结构，其中：

19、所述第十薄壁结构、所述第十一薄壁结构、所述第十二薄壁结构、所述第十三薄壁结构、所述第十四薄壁结构、所述第十五薄壁结构和所述第十六薄壁结构、第十七薄壁结构和第十八薄壁结构分别垂直且均匀分布在所述矩形空腔和所述开口腔体结构之间；

20、所述开口腔体结构、对应的所述薄壁结构和所述矩形空腔之间分别形成多个腔体，所述多个腔体用于点阵填充。

21、可选地，所述多个腔体包括第七腔体、第八腔体、第九腔体和第十腔体，其中：

22、所述第十一薄壁结构和所述第十二薄壁结构平行分布于所述矩形空腔和所述开口腔体结构之间，形成所述第七腔体；

23、所述第十三薄壁结构和所述第十四薄壁结构平行分布于所述矩形空腔和所述开口腔体结构之间，形成所述第八腔体；

24、所述第十五薄壁结构和所述第十六薄壁结构平行分布于所述矩形空腔和所述开口腔体结构之间，形成所述第九腔体；

25、所述第十七薄壁结构和所述第十八薄壁结构平行分布于所述矩形空腔和所述开口腔体结构之间，形成所述第十腔体；

26、所述第七腔体、所述第八腔体、所述第九腔体和所述第十腔体分别用于所述点阵填充。

27、可选地，所述第七腔体、所述第八腔体、所述第九腔体和所述第十腔体在所述开口腔体结构中对称且呈中心分布。

28、可选地，所述薄壁腔体支撑结构的外壳厚度范围为不大于1mm，所述外壳为金属薄壁壳体。

29、与现有技术相比，本申请的薄壁腔体支撑结构至少包括以下一个有益效果：

30、本申请的薄壁腔体支撑结构，通过在封闭腔体结构的中心配置圆柱空腔，封闭腔体结构和圆柱空腔之间对称连接有多个薄壁结构，封闭腔体结构、对应的薄壁结构和圆柱空腔之间分别形成多个腔体，其中，该多个腔体可以用于进行点阵填充，如此可使得封闭腔体结构分割成多个独立腔体，即多个独立区域，以使得可以在该独立区域内进行部分的填充点阵，与相关技术通过全部填充点阵方法相比，本申请的薄壁腔体支撑结构不仅不降低结构刚度及不减小薄壁失稳风险的同时，还减轻了重量，降低了制造成本。

31、本申请实施例的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本申请实施例而了解。本申请实施例的目的和其他优点在说明书以及附图所特别指出的结构来实现和获得。

技术特征：

1.基于激光增材工艺的薄壁腔体支撑结构，其特征在于，包括封闭腔体结构，其中：

2.根据权利要求1所述的薄壁腔体支撑结构，其特征在于，所述封闭腔体结构还包括第一薄壁结构、第二薄壁结构、第三薄壁结构、第四薄壁结构、第五薄壁结构、第六薄壁结构、第七薄壁结构和第八薄壁结构，其中：

3.根据权利要求2所述的薄壁腔体支撑结构，其特征在于，所述多个腔体包括第一腔体、第二腔体、第三腔体和第四腔体，其中：

4.根据权利要求3所述的薄壁腔体支撑结构，其特征在于，

5.根据权利要求1所述的薄壁腔体支撑结构，其特征在于，所述封闭腔体结构在水平面上的横截剖面为矩形；所述封闭腔体结构包括第一外壁、第二外壁、第三外壁、第四外壁及腔体基底，在同一水平面上，所述第一外壁、所述第二外壁、所述第三外壁和所述第四外壁对应的直线围合形成所述矩形的横截剖面，所述第一外壁、所述第二外壁、所述第三外壁、所述第四外壁和所述腔体基底对应围合形成所述封闭腔体结构；所述圆柱空腔的中心轴线沿水平方向设置第一参考线，在同一水平面上，所述第一参考线与所述第一外壁、及与所述第三外壁之间的距离沿与所述第一参考线的垂直方向先减小后增大至预设距离，或者一直增大至预设距离，其中：

6.根据权利要求1-5任一项所述的薄壁腔体支撑结构，其特征在于，所述薄壁腔体支撑结构还包括开口腔体结构，其中：

7.根据权利要求6所述的薄壁腔体支撑结构，其特征在于，所述开口腔体结构包括设于所述开口腔体结构中心的矩形空腔，所述开口腔体结构包括第十薄壁结构、第十一薄壁结构、第十二薄壁结构、第十三薄壁结构、第十四薄壁结构、第十五薄壁结构、第十六薄壁结构、第十七薄壁结构和第十八薄壁结构，其中：

8.根据权利要求7所述的薄壁腔体支撑结构，其特征在于，所述多个腔体包括第七腔体、第八腔体、第九腔体和第十腔体，其中：

9.根据权利要求8所述的薄壁腔体支撑结构，其特征在于，

10.根据权利要求1所述的薄壁腔体支撑结构，其特征在于，所述薄壁腔体支撑结构的外壳厚度范围为不大于1mm，所述外壳为金属薄壁壳体。

技术总结
本申请涉及激光增材的技术领域，特别涉及一种基于激光增材工艺的薄壁腔体支撑结构；其中，薄壁腔体支撑结构包括封闭腔体结构，该封闭腔体结构包括设于封闭腔体结构中心的圆柱空腔，封闭腔体结构和圆柱空腔之间对称连接有多个薄壁结构，封闭腔体结构、对应的薄壁结构和圆柱空腔之间分别形成多个腔体，多个腔体用于点阵填充，如此可使得封闭腔体结构分割成多个独立腔体，即多个独立区域，以使得可以在该独立区域内进行部分的填充点阵，与相关技术通过全部填充点阵方法相比，本申请的薄壁腔体支撑结构不仅不降低结构刚度及不减小薄壁失稳风险的同时，还减轻了重量，降低了制造成本。

技术研发人员：彭家浩,何欣,刘世界,马天奇,于成立,陈波
受保护的技术使用者：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13