[发明专利]一种树枝状3D打印支撑结构

说明书

技术领域

本发明属于增材制造设备技术领域，具体涉及一种树枝状3D打印支撑结构。

背景技术

增材制造(俗称3D打印)是一种新型的材料加工技术，其加工柔性大，可实现复杂结构的快速成形，增材制造技术按照工艺手段及设备原理的不同分为多种具体技术手段，诸如:激光选区熔化、激光立体成形、FDM沉积成形、三维印刷等，可加工材料涵盖了多种非金属及金属材料，采用各种增材制造工艺手段所成形的产品已应用于装备制造、民用医疗、建筑设计等多个领域，特别是激光选区熔化技术所成形的金属工件，已经在航空航天领域上得到广泛应用。在绝大部分增材制造的加工技术中，多数待加工工件因存在悬空结构，无法直接成形，需要添加一定量的支撑作为工件的成形基础，支撑已成为绝大部分增材制造技术中不可或缺的一项技术要素。

传统支撑结构一般为实体网格状，这一类型支撑在加工过程中，需要从成形基材面整体大面积向上生长，才能保证支撑底部的牢固性，由于与工件的连接区域过大，导致该类支撑后期难以去除干净，影响工件表面质量，另外实体网格状支撑因体积庞大，会导致材料大幅度的浪费和整个加工时间的延长，特别是在激光选区熔化技术加工过程中，材料和加工时间的增加会导致产品的成本会急剧上升。

发明内容

本发明的目的是提供一种树枝状3D打印支撑结构，解决了现有支撑结构体积大、使用成本较高、与工件的连接区域较大、且影响工件表面质量的问题。

本发明一种树枝状3D打印支撑结构所采用的技术方案是，包括柱状的支撑主干，沿支撑主干圆周均匀分布有若干个柱状的一级分支，沿每个一级分支的圆周均匀分布有若干个柱状的二级分支；支撑主干与每个一级分支的连接处均设置有主结点，每个一级分支与二级分支的连接处均设置有次级结点；支撑主干、一级分支和二级分支的横截面均为圆形，且其横截面内径比为4:3:2。

本发明的特征还在于，

一级分支与支撑主干的数量比为3-10:1，二级分支与一级分支的数量比为2-6:1。

一级分支与支撑主干的夹角均为45°，二级分支与支撑主干轴向的夹角均为45°。

主结点到支撑主干底部的轴向距离与主结点到支撑主干顶部的轴向距离比为2:0.7-1.5；次级结点到主结点的距离与主结点到支撑主干底部的轴向距离比为1:1.5-3。

支撑主干、一级分支和二级分支的端部还分别设置有与其相匹配的半球状的圆角结构，且其圆角结构的内径比例为4:3:2。

本发明的有益效果是：本发明一种树枝状3D打印支撑结构通过利用激光选区熔化技术直接成形，与基材及工件作为区域性的连接，与工件连结部位采用点接触，工件加工成形后，采用手工或机械方式均易于去除并且对零件表面质量影响小，可最大限度的节约材料，控制生产成本，支撑结构体积小，有很好的使用价值。

附图说明

图1是本发明一种树枝状3D打印支撑结构的结构示意图；

图2是本发明一种树枝状3D打印支撑结构的另一种结构示意图；

图3是本发明在实施例1中的使用状态图；

图4是本发明在实施例2中的使用状态图。

图中，1.支撑主干，2.一级分支，3.二级分支，4.主结点，5.次级结点，6.圆角结构。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

本发明一种树枝状3D打印支撑结构，如图1所示，包括柱状的支撑主干1，沿支撑主干1圆周均匀分布有若干个柱状的一级分支2，沿每个一级分支2的圆周均匀分布有若干个柱状的二级分支3；支撑主干1与每个一级分支2的连接处均设置有主结点4，每个一级分支2与二级分支3的连接处均设置有次级结点5；为了便于后期使用工具将工件与本发明分离，支撑主干1、一级分支2和二级分支3的横截面均为圆形，且其横截面内径比为4:3:2。

一级分支2与支撑主干1的数量比为3-10:1，二级分支3与一级分支2的数量比为2-6:1。

一级分支2与支撑主干1的夹角均为45°，二级分支3与支撑主干1轴向的夹角均为45°，该角度可保证加工过程中一级分支2和二级分支3均能直接成形。

主结点4到支撑主干1底部的轴向距离与主结点4到支撑主干1顶部的轴向距离比为2:0.7-1.5；次级结点5到主结点4的距离与主结点4到支撑主干1底部的轴向距离比为1:1.5-3。