[发明专利]一种轻质多功能点阵结构及其激光增材制造方法

说明书

本发明提供一种轻质多功能点阵结构，该点阵结构设计如下：1)点阵结构单元，确定填充边长L与填充直径a，完成边长为L，直径为a的点阵中心支柱，按照与底面夹角53.5°设计点阵4个倾斜支柱，倾斜支柱长1.732L，直径为a，空间位置为边长为L的四面体的体对角线；2)点阵结构单元填充，根据需要确定构件模型中需要填充的位置；在三维软件中进行所述点阵结构单元的填充，形成构件模型。本发明相比传统的点阵制造加工技术工序显著减少，并且可成形任意边长的点阵结构，同时省去了设计、加工模具的时间和费用，使产品研制周期短、加工效率高。

技术领域

本发明属于激光增材制造技术领域，涉及到一种轻质多功能点阵结构及其激光增材制造方法。

背景技术

航天器传统的轻质结构多为泡沫和蜂窝加芯结构，尤其蜂窝夹芯结构具有比刚度和比强度高的优势，但是这些芯子的内部空间是封闭的，不易实现预埋、传热等多功能要求。作为一种新型轻质耐热一体化结构，点阵结构不仅具有承载功能，而且其内部开放、贯通的空间易于实现集承载与热控、隐身、吸能、作动、储能、阻尼于一体的多功能特性。激光选区熔化成形技术作为一种逐层叠加的制造技术，非常适合点阵结构的制造。

发明内容

本发明提出了一种轻质多功能点阵结构及其激光增材制造方法，其设计新型点阵结构，提出采用激光选区熔化成形方法解决此类点阵结构的高精度、高效率制造。

实现本发明目的的技术方案：一种轻质多功能点阵结构，该点阵结构设计如下：

1)点阵结构单元

a)确定填充边长L与填充直径a；

b)完成边长为L，直径为a的点阵中心支柱；

c)按照与底面夹角53.5°设计点阵4个倾斜支柱，倾斜支柱长1.732L，直径为a，空间位置为边长为L的四面体的体对角线；

2)点阵结构单元填充

a)根据需要确定构件模型中需要填充的位置；

b)在三维软件中进行步骤1)所述点阵结构单元的填充，形成构件模型。

如上所述的一种轻质多功能点阵结构，其步骤1)所述的点阵结构单元，构成点阵的单元边长为L，在立方体的体对角线位置构成直径为a的4个圆柱状的倾斜支柱，每个圆柱状的倾斜支柱与地面的夹角为53.5°，长度为1.732L；在立方体的中构成直径为a的圆柱状的点阵中心支柱，长度为L；通过4个圆柱状的倾斜支柱与1个圆柱状的点阵中心支柱构成点阵单元结构。

如上所述的一种轻质多功能点阵结构，其步骤2)在三维设计软件中，根据需要进行点阵结构单元的填充，然后进行三角形面片化，形成构件模型导入激光选区熔化成形软件。

本发明所述的一种轻质多功能点阵结构及其激光增材制造方法，其所述的点阵结构设计如下：

1)点阵结构单元

c)确定填充边长L与填充直径a；

d)完成边长为L，直径为a的点阵中心支柱；

c)按照与底面夹角53.5°设计点阵四个倾斜支柱，倾斜支柱长1.732L，直径为a，空间位置为边长为L的四面体的体对角线；

2)点阵结构单元填充

a)根据需要确定构件模型中需要填充的位置；

b)在三维软件中进行步骤1)所述点阵结构单元的填充，形成构件模型；

3)构件成形

a)在激光选区熔化成形设备中安装成形基板与粉末准备；

b)在激光选区熔化成形软件中将步骤2)的构件模型进行切片后导入激光选区熔化成形设备中；