3D打印轻量化后埋件以及后埋方法技术

本发明专利技术实施例公开了一种3D打印轻量化后埋件以及后埋方法。其中，后埋件包括：同轴连接的耳片和壳体；所述耳片设有中心孔；所述壳体的中心设有连接通道；所述中心孔与所述连接通道相贯通；所述壳体与所述耳片的直径之比为[0.70，0.95]。本发明专利技术实现了后埋件承载能力的提升以及结构轻量化。

Lightweight Embedded Parts and Embedding Method for 3D Printing

【技术实现步骤摘要】
3D打印轻量化后埋件以及后埋方法
本专利技术涉及卫星结构领域，尤其涉及一种3D打印轻量化后埋件以及后埋方法。
技术介绍
为了实现结构轻量化，现役卫星一般采用蜂窝夹层板进行结构设计，蜂窝夹层板由上、下面板和中间的蜂窝芯子组成，面板与芯子之间通过粘接剂粘剂粘接在一起。蜂窝夹层板具有优异的抗弯力学性能，起到承载星上设备的作用。为了实现结构与结构或者结构与设备之间的连接，需要在蜂窝夹层板中埋入一个零件，通过零件中的孔或螺孔，采用螺钉把蜂窝板与其他结构件相连接，这个零件称为埋件。根据埋件在蜂窝板内的安装工艺不同，可分为预埋件和后埋件。预埋件是在蜂窝夹层板高温固化成形前，通过粘接剂与芯子粘接，并与面板直接粘接、共同高温固化，具有重量轻的优点，但需要在卫星设备布局设计完成后，才能进行结构制造，导致卫星结构设计与制造串行，因此卫星结构研制周期长。后埋件是在卫星结构板固化后，根据具体连接位置需要，将后埋件埋进蜂窝板，不再需要高温固化，结构设计与结构制造并行，可以大幅缩短航天器结构研制周期。但是，与预埋件相比，后埋件一般存在承载性能差和重量重的缺点。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术实施例提供了一种3D打印轻量化后埋件以及后埋方法，至少部分的解决现有技术中后埋件存在的问题。第一方面，本专利技术提供了一种3D打印轻量化后埋件，该后埋件包括：同轴连接的耳片和壳体；所述耳片设有中心孔；所述壳体的中心设有连接通道；所述中心孔与所述连接通道相贯通；所述壳体与所述耳片的直径之比为[0.70，0.95]。优选地，上述后埋件还包括：设置于所述壳体的支撑体。优选地，所述壳体为圆柱壳或波纹柱壳。优选地，上述后埋件中，所述支撑体包括安装于所述壳体内的肋板组件；所述肋板组件包括多个呈十字交叉方式的肋板。优选地，上述后埋件中，所述支撑体还包括填充在所述壳体内的三维点阵；所述三维点阵包括多个点阵胞元；所述每一点阵胞元为体心立方结构，该体心立方体结构由立方体空间的体心与八个顶点之间的八根连接杆件组成。优选地，上述后埋件中，还包括金属螺套；所述金属螺套安装于所述连接通道内。优选地，上述后埋件中，所述后埋件选用的材料为AlSi10Mg铝合金。优选地，上述后埋件中，所述耳片还设置有清粉孔；所述清粉孔用于清除激光选区熔化成形后的粉末。优选地，上述后埋件中，所述耳片还设置有填粘结剂孔；所述填粘结剂孔用于填充粘结剂。本专利技术后埋件包括同轴连接的耳片和壳体，耳片设有中心孔；壳体的中心设有连接通道；中心孔与所述连接通道相贯通；壳体与所述耳片的直径之比为[0.70，0.95]。本专利技术是面向3D打印制造技术的一体化结构，通过结构构型和尺寸上的创新设计，实现优异的承载性能和轻量化性能。具体来说，由于壳体与所述耳片的直径之比为[0.70，0.95]，也就是说，壳体的直径相对于传统后埋件增大，因此，壳体的表面积远大于传统后埋件的表面积，所以其与粘接剂之间的结合力更强。通过增加粘接剂填充区域直径，从而实现后埋件承载能力的提升。并且，对于相同厚度的结构板，由于埋件的承载能力主要取决于填充粘接剂区域的外径，传统埋件体积小，因此粘接剂填充区域大，而本专利技术后埋件的体积大，只需要更小体积的粘接剂，就能实现更大外径的填充区域，因此降低了粘接剂填充体积，从而提高结构轻量化性能。在优选的技术方案中，壳体内部设置有支撑体，由三维点阵填充，还可以设计有加强强度的肋板，提高了后埋件刚度和薄壁结构的稳定性，较传统后埋件减重30％以上，承载性能进一步提高。在一个优选的技术方案中，通过设计清粉孔，实现激光选区熔化成形后的粉末清除。在一个优选的技术方案中，通过设计粘接剂孔，实现将后埋件后埋入蜂窝板过程中的填充粘接剂。第二方面，本专利技术还包括一种3D打印轻量化后埋件的加工方法，该方法中，采用激光选区熔化成型技术，激光选区熔化成型工艺参数取值范围如下：激光功率：350～370W；扫描速率：1200～1400mm/s；填充线间距：0.20～0.25mm。优选地，在上述3D打印轻量化后埋件的加工方法中，激光选区熔化成型工艺参数为：激光功率：360W；扫描速率：1300mm/s；填充线间距：0.20mm。本专利技术3D打印轻量化后埋件的加工方法的优势在于：现有的夹层结构形式复杂，给传统制造工艺带来巨大挑战，采用本专利技术3D打印轻量化后埋件的加工方法，采用激光选区熔化成形3D打印技术进行一体化成型，具有制造精度高和周期短的优点，大大提高制造效率，在航天、航空、能源和精密仪器等领域的相变储能装置结构设计方面具有良好的应用前景。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，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专利技术的一些实施例，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它的附图。图1为本专利技术第一实施例提供的3D打印轻量化后埋件的立体结构示意图；图2为本专利技术第一实施例提供的3D打印轻量化后埋件中，壳体的断面结构示意图；图3为本专利技术第一实施例提供的3D打印轻量化后埋件中，壳体沿竖直方向的剖面结构示意图；图4为本专利技术另一实施例提供的3D打印轻量化后埋件的立体结构示意图；图5为本专利技术另一实施例提供的3D打印轻量化后埋件中，壳体的断面结构示意图；图6为本专利技术另一实施例提供的3D打印轻量化后埋件中，壳体沿竖直方向的剖面结构示意图。1耳片2壳体3三维点阵4中心圆柱壳5肋板6钢丝螺套具体实施方式下面结合附图对本专利技术实施例进行详细描述。应当明确，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术保护的范围。参照图1、图2和图3，示出了本专利技术一个施例的3D打印轻量化后埋件的立体结构示意图。参照图4、图5和图6，示出了本专利技术另一实施例的3D打印轻量化后埋件的立体结构示意图。该实施例与图1、图2和图3所示实施例的区别是，壳体2为波纹柱壳。上述两个实施例中的3D打印轻量化后埋件，包括：同轴连接的耳片1和壳体2；耳片1设有中心孔；壳体2的中心设有连接通道；中心孔与连接通道相贯通；壳体2与耳片1的直径之比为[0.70，0.95]。在一个具体的实施例中，在一个实施例中，耳片1为圆片，起到结构连接或设备安装界面的作用。耳片1的厚度t1、壳体2厚度t2，壳体2的外包络直径D2在15～50mm，耳片1的直径D1比壳体2直径大3～6mm，后埋件的高度H在9～34mm之间。后埋件选用金属材料，优选AlSi10Mg铝合金或TC4钛合金，保证了优良的力学性能和轻量化性能，满足航天器轻量化多功能使用要求。上述后埋件面向3D打印制造技术的一体化结构，通过结构构型和尺寸上的创新设计，实现优异的承载性能和轻量化性能。具体来说，由于壳体与耳片的直径之比为[0.70，0.95]，也就是说，壳体的直径相对于传统后埋件增大，因此，壳体的表面积远大于传统后埋件的表面积，所以其与粘接剂之间的结合力更强。通过增加粘接剂填充区域直径，从而实现后埋件承载能力的提升；通过降低粘接剂填充体积，从而提高结构轻量化性能。在一个实施例中，后埋件还包括设置于壳体2的支撑体。在一个实施例中，支撑体包括安装于壳体2内的肋板组件本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种3D打印轻量化后埋件，其特征在于，该后埋件包括：同轴连接的耳片和壳体；所述耳片设有中心孔；所述壳体的中心设有连接通道；所述中心孔与所述连接通道相贯通；所述壳体与所述耳片的直径之比为[0.70，0.95]。

【技术特征摘要】
1.一种3D打印轻量化后埋件，其特征在于，该后埋件包括：同轴连接的耳片和壳体；所述耳片设有中心孔；所述壳体的中心设有连接通道；所述中心孔与所述连接通道相贯通；所述壳体与所述耳片的直径之比为[0.70，0.95]。2.根据权利要求1所述的后埋件，其特征在于，所述壳体为圆柱壳或波纹柱壳。3.根据权利要求2所述的后埋件，其特征在于，还包括：设置于所述壳体的支撑体。4.根据权利要求3所述的后埋件，其特征在于，所述支撑体包括安装于所述壳体内的肋板组件；所述肋板组件包括多个呈十字交叉方式的肋板。5.根据权利要求4所述的后埋件，其特征在于，所述支撑体还包括填充在所述壳体内的三维点阵；所述三维点阵包括多个点阵胞元；所述每一点阵胞元为体心立方结构，该体心立方体结构由立方体空间的体心与八个顶点之间的八根连接杆件组成。6.根据权利要求5所述的后埋件，...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖涛，张啸雨，周浩，曾惠忠，赵云鹏，邓宇华，任利民，刘芃，张龙，郭援，
申请(专利权)人：北京空间飞行器总体设计部，
类型：发明
国别省市：北京,11