一种用于3D打印悬垂面的支撑结构和打印方法与流程

本发明涉及3d打印，尤其涉及一种用于3d打印悬垂面的支撑结构和打印方法。

背景技术：

1、随着3d打印技术的不断发展，越来越多的零部件用3d打印来进行试制或量产。在零件设计过程中，不可避免的存在一些安装结构、对齐结构等需要用平面或大曲面的结构形式。在增材制造打印过程中，与竖直方向成形角度大于45°(即，与水平面夹角小于45°)的斜面存在打印质量差，甚至不能成形的问题，这种情况，一般通过增加支撑来确保零件的打印成形，成形后再将支撑结构去除，获得零件。但零件内部支撑结构难以去除(如封闭内腔结构)，大量的支撑不仅增加零件的重量而且占用了零件的内部容积。

2、因此，有必要设计一种能够自成形、免于去除、占用空间体积小的支撑结构，用以解决悬垂面难以成形的问题。

技术实现思路

1、鉴于上述的分析，本发明实施例旨在提供一种用于3d打印悬垂面的支撑结构和打印方法，用以解决现有的支撑结构大量增加零件的重量和大量占用零件内部容积的问题。

2、一方面，本发明提供了一种用于3d打印悬垂面的支撑结构，所述支撑结构包括设置在悬垂面下面的多个棱台支撑块和设置在棱台支撑块下面的支撑架；

3、所述棱台支撑块的上端面大于下端面，所述棱台支撑块的上端面与所述悬垂面重合，所述棱台支撑块的下端面与所述支撑架的上端面重合，所述支撑架的下端面与相邻斜面连接；

4、所述相邻斜面位于所述悬垂面下方的一侧，且与所述悬垂面成夹角设置。

5、优选地，每个所述棱台支撑块为四棱柱。

6、优选地，多个所述棱台支撑块的下端面位于同一平面上。

7、优选地，所述棱台支撑块的侧面与水平面的夹角大于等于45°。

8、优选地，所述棱台支撑块的上端面和下端面为正方形，所述上端面的边长为4-8mm，所述下端面的边长为0.5-2mm。

9、优选地，所述支撑架包括由上至下依次设置的一级支撑架和二级支撑架；

10、所述一级支撑架包括四根柱子，所述四根柱子的上端面分别与四个相邻的所述棱台支撑块的下端面连接，所述四根柱子的下端面互相连接，形成所述一级支撑架的下端面；

11、所述二级支撑架的上端面与所述一级支撑架的下端面连接，所述二级支撑架的下端面与所述相邻斜面连接。

12、优选地，所述一级支撑架的每个柱子与水平面的夹角大于等于45°，所述二级支撑架与水平面的夹角大于等于45°。

13、优选地，所述悬垂面为平面、曲面或凸台结构。

14、优选地，所述相邻斜面与水平面的夹角大于等于45°。

15、另一方面，本发明还提供了一种悬垂面的3d打印方法，采用上述支撑结构，所述方法包括：

16、(a)打印相邻斜面；

17、(b)从所述相邻斜面的一侧打印二级支撑架；

18、(c)从所述二级支撑架的上端面打印一级支撑架；

19、(d)从所述一级支撑架的上端面打印棱台支撑块；

20、(e)在所述棱台支撑块的上端面打印悬垂面。

21、与现有技术相比，本发明至少可实现如下有益效果之一：

22、1、本发明通过棱台支撑块将悬垂面的面积从棱台支撑块的大端面(上端面)的面积转换为棱台支撑块的小端面(下端面)的面积，同时支撑架的两端分别与棱台支撑块的小端面和相邻斜面连接，达到支撑以及进一步缩小支撑面的效果。该支撑结构的重量仅为现有的实体支撑结构重量的20％以内，占用零件内部体积仅为现有的实体支撑结构的20％以内，避免了大量增加零件的重量和大量占用零件内部容积的问题，该支撑结构不需要去除。

23、2、本发明的多个棱台支撑块的下端面位于同一水平面上，可以将各种异形面的悬垂面转化为平面，因此，本发明的支撑结构适用于何种异形悬垂面。

24、3、本发明的3d打印方法可以实现悬垂面的打印自成形，解决了悬垂面打印过程中难以成形的问题，以较少的材料重量添加方式实现了悬垂面的打印自成形。

25、本发明中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过说明书以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。

技术特征：

1.一种用于3d打印悬垂面的支撑结构，其特征在于，所述支撑结构包括设置在悬垂面(1)下面的多个棱台支撑块(2)和设置在棱台支撑块(2)下面的支撑架；

2.根据权利要求1所述的支撑结构，其特征在于，每个所述棱台支撑块(2)为四棱柱。

3.根据权利要求2所述的支撑结构，其特征在于，多个所述棱台支撑块(2)的下端面位于同一平面上。

4.根据权利要求2所述的支撑结构，其特征在于，所述棱台支撑块(2)的侧面与水平面的夹角大于等于45°。

5.根据权利要求2所述的支撑结构，其特征在于，所述棱台支撑块(2)的上端面和下端面为正方形，所述上端面的边长为4-8mm，所述下端面的边长为0.5-2mm。

6.根据权利要求2所述的支撑结构，其特征在于，所述支撑架包括由上至下依次设置的一级支撑架(3)和二级支撑架(4)；

7.根据权利要求6所述的支撑结构，其特征在于，所述一级支撑架(3)的每个柱子与水平面的夹角大于等于45°，所述二级支撑架(4)与水平面的夹角大于等于45°。

8.根据权利要求1所述的支撑结构，其特征在于，所述悬垂面(1)为平面、曲面或凸台结构。

9.根据权利要求1所述的支撑结构，其特征在于，所述相邻斜面(5)与水平面的夹角大于等于45°。

10.一种悬垂面的3d打印方法，其特征在于，采用权利要求1-9所述的支撑结构，所述方法包括：

技术总结
本发明涉及一种用于3D打印悬垂面的支撑结构和打印方法，属于3D打印技术领域，解决了现有支撑结构大量增加零件的重量和大量占用零件内部容积的问题。支撑结构包括设置在悬垂面下面的多个棱台支撑块和设置在棱台支撑块下面的支撑架；所述棱台支撑块的上端面大于下端面，所述棱台支撑块的上端面组成整个悬垂面，所述棱台支撑块的下端面与所述支撑架的上端面重合，所述支撑架的下端面与相邻斜面连接；所述相邻斜面位于所述悬垂面下方的一侧，且与所述悬垂面成夹角设置。该支撑结构避免了大量增加零件重量和大量占用零件内部容积。

技术研发人员：刘煜,刘莹莹,陈润平,崔照雯,张庆乐,魏振河
受保护的技术使用者：北京星航机电装备有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13