一种3D打印的支撑结构及清除支撑结构的方法技术

本发明专利技术开了一种3D打印的支撑结构及清除支撑结构的方法，3D打印的支撑结构包括多个辅助支撑单元，辅助支撑单元包括支撑本体，支撑本体为一个板状结构，在板状结构的顶面、底面和侧面均设有连接点，且两个侧面向中心位置凹陷；板状结构的中心位置设有一个质量块，非中心位置设有镂空；辅助支撑单元侧面连接点相连的两个辅助支撑单元之间形成粉料流出孔。本发明专利技术通过连接节点可形成多种立体结构，使其形成不同的辅助支撑结构的固有频率，使其可以避免辅助支撑结构与零件固有频率相同的情况，是辅助支撑的固有频率可调，便于清除辅助支撑时避免零件发生共振。在清除辅助支撑时，通过振动可有效地消除零件的内应力，便于零件应力释放。放。放。

【技术实现步骤摘要】
一种3D打印的支撑结构及清除支撑结构的方法


[0001]本专利技术属于3D打印领域，具体公开了一种3D打印的支撑结构及通过振动清除辅助支撑的方法。

技术介绍

[0002]增材制造打破了传统制造的限制，是各种传统加工技术难以实现的结构得以实现。现有的增材制造技术主要有铺粉与送丝两种技术，而大型工业化的增材制造大多采用铺粉技术。增材制造领域中，铺粉熔融技术，尤其是光固化快速成型技术中，可以加工形状多为不规则结构，所以在加工过程中被广泛的使用，而不规则的结构多为拓扑结构、的拓扑结构、悬垂结构以及镂空空间等，这类结构在增材制造中，需要基板与零件之间、零件内部采用辅助支撑来填充，以保证加工零部件尺寸、形状的准确性。
[0003]在增材制造加工完后，需要对辅助支撑进行清除，外部的打印辅助支撑可以采用手工或者专用设备进行清除，但在具有多层空间的零部件内部，多层空间内部的支撑由于层与层之间空间狭小，角度不便，难以将清除设备放入，以至于无法清除或者完全清除其中的支撑，从而增加了零部件的重量和性能，使得增材制造技术无法发挥其优势。需要清除层间空间打印辅助支撑来保证零部件功能和功能，由于无法清除使得增材制造技术无法发挥其优势，因此清除打印辅助支撑成了关键技术从而增加了零部件的重量和性能。
[0004]面对如何清除辅助支撑问题，现有的解决方法多为降解处理，即通过可溶性材料的溶解来清除辅助支撑，而在铺粉熔融技术，尤其是光固化快速成型技术增材制造的方面无法实现。由于采用铺粉熔融技术的增材制造，所选材料多为高温合金与钛合金，并且通过高能光熔融材料成型，同时由于铺粉技术的原因，因此难以使用可溶性材料来打印辅助支撑，因此通过清除可溶性材料的辅助支撑的方法，难以实现。

技术实现思路

[0005]针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的是一方面提供一种增材制造中新的辅助支撑结构，该支撑结构使得采用振动方式清除辅助支撑时，避免零件发生共振；另一方面还提出了不用直接接触这种辅助支撑，通过振动清除此种辅助支撑的方法。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术是通过如下的技术方案来实现：
[0007]第一方面，本专利技术提供了一种3D打印的支撑结构，包括多个辅助支撑单元，每个辅助支撑单元包括支撑本体，所述的支撑本体为一个板状结构，在板状结构的顶面、底面和侧面均设有连接部，且两个侧面向中心位置凹陷；板状结构的中心位置设有一个质量块，非中心位置设有镂空；多个辅助支撑单元通过连接部相连，且通过侧面连接部相连的两个辅助支撑单元之间形成粉料流出孔。
[0008]作为进一步的技术方案，所述的质量块为中心对称结构。
[0009]作为进一步的技术方案，所述的镂空形状为三角形、正方形或菱形。
[0010]作为进一步的技术方案，所述的支撑本体上的镂空相对于支撑本体的中心线对称
设置。
[0011]作为进一步的技术方案，所述的支撑结构的形状为三角形或者多边形。
[0012]第二方面，本专利技术还提供了一种3D打印的支撑结构的清除方法，其特征在于，
[0013]步骤1：根据增材制造零件的结构，选择辅助支撑单元的具体结构，并决定辅助支撑单元1的具体尺寸；
[0014]步骤2：根据选择的结构和尺寸，建立辅助支撑结构的三维模型、辅助支撑单元1的三维模型；
[0015]步骤3：通过有限元分析得出辅助支撑结构的固有频率f1、辅助支撑单元1的固有频率f2、零件固有频率f3、含有支撑结构零件的固有频率f4。如果分析结果得到辅助支撑单元1的固有频率f2和零件固有频率f3相近和相同，则需要重复步骤一至步骤三的过程，直至f2与f3的比值大于2倍或者小于1/2；
[0016]步骤4：通过3D打印机打印含有辅助支撑的零件结构，打印完成后，将增材制造的零件经过处理后从打印基板上分离下来，并通过超声波设备清除零件内部结构处的多余打印物料；
[0017]步骤5：将打印完成的零件固定在可调频率的振动设备上，安装方向为辅助支撑的方向垂直于设备振动的方向；
[0018]步骤6：启动振动设备，调整激振频率f，使激振频率f接近或者位于辅助支撑单元1的固有频率f2。如含有支撑结构零件的固有频率f4与辅助支撑单元1的固有频率f2相近，则将激振频率f调整到f1附近，等辅助支撑结构产生破坏，从而改变了辅助支撑结构的固有频率f1和含有支撑结构零件的固有频率f4，在将固有频率调整到辅助支撑单元1的固有频率f2附近，进行辅助支撑清除，直至完全达到清除的标准。
[0019]上述本专利技术的实施例的有益效果如下：
[0020]1.本专利技术提出的辅助支撑结构具有一个粉料流出孔；不仅节省了打印所需的材料，减轻重量，同时也为增材制造完成后，便于多余粉状材料从粉料流出孔中流出，便于后期的清粉工作。同时，辅助支撑单元结构为板状结构，其端连接部和侧连接部的连接点分布在所在边缘两侧，所在边缘的中间无连接点，此种结构使辅助支撑单元形成类似梁结构，同时由于辅助支撑单元中间具有质量点，辅助支撑单元将形成两端固定的振子结构。
[0021]2.本专利技术的镂空结构也具有用于清粉和减轻重量的作用。
[0022]3.本专利技术通过连接节点可以形成多种立体结构，使其形成不同的辅助支撑结构的固有频率，使其可以避免辅助支撑结构与零件固有频率相同的情况，是辅助支撑的固有频率可调，便于清除辅助支撑时避免零件发生共振。
[0023]4.在清除辅助支撑时，通过振动可以有效地消除零件的内应力，便于零件应力释放。
[0024]5.本专利技术提出的方法可以清除狭小空间内，无法手工清除的辅助支撑。
[0025]6.本专利技术提出的方法相对于手工清除辅助支撑的方式，本专利技术清除方式更加高效。
[0026]7.本专利技术提出的方法避免了人工清除时，接触粉尘的危险，本专利技术更加环保与安全。
附图说明
[0027]构成本专利技术的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。
[0028]图1是本专利技术公开的辅助支撑单元结构示意图。
[0029]图2是本专利技术辅助支撑单元组成的矩形立体支撑结构。
[0030]图3是本专利技术矩形立体支撑结构组成的辅助支撑结构。
[0031]图4是本专利技术辅助支撑单元组成的正三角形立体支撑结构。
[0032]图5是本专利技术辅助支撑单元组成的正六边形立体支撑结构。
[0033]图6是本专利技术辅助支撑单元组成的多边形立体支撑结构。
[0034]图中：为显示各部位位置而夸大了互相间间距或尺寸，示意图仅作示意使用。
[0035]11支撑本体、12质量点、13端连接部、14侧连接部、15镂空结构；131连接点，141连接点；16凹形面，161粉料流出孔。
具体实施方式
[0036]应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本专利技术提供进一步的说明。除非另有指明，本专利技术使用的所有技术和科学术语具有与本专利技术所属本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种3D打印的支撑结构，其特征在于，包括多个辅助支撑单元，每个辅助支撑单元包括支撑本体，所述的支撑本体为一个板状结构，在板状结构的顶面、底面和侧面均设有连接点，且两个侧面向中心位置凹陷；板状结构的中心位置设有一个质量块，非中心位置设有镂空；多个辅助支撑单元通过连接点相连，且通过侧面连接点相连的两个辅助支撑单元之间形成粉料流出孔。2.如权利要求1所述的3D打印的支撑结构，其特征在于，所述的质量块为中心对称结构。3.如权利要求1所述的3D打印的支撑结构，其特征在于，所述的镂空形状为三角形、正方形或菱形。4.如权利要求1所述的3D打印的支撑结构，其特征在于，所述的支撑本体上的镂空相对于支撑本体的中心线对称设置。5.如权利要求1所述的3D打印的支撑结构，其特征在于，所述的支撑结构的形状为三角形或者多边形。6.如权利要求1所述的3D打印的支撑结构，其特征在于，位于顶面和底面的连接点靠近顶面和地面的两端位置。7.如权利要求1所述的3D打印的支撑结构，其特征在于，位于侧面的连接点靠近侧面的两端位置。8.如权利要求1
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7任一所述的3D打印的支撑结构的清除方法，其特征在于，步骤1：根据增材制造零件的结构，选择辅助支撑单元的...

【专利技术属性】
技术研发人员：孔德军，袁宗杰，禹静，韩田田，刘燕，
申请(专利权)人：山东劳动职业技术学院山东劳动技师学院，
类型：发明
国别省市：