[发明专利]用于激光选区熔化成形悬空面的辅助支撑结构及其应用方法

说明书

本发明公开了一种用于激光选区熔化成形悬空面的辅助支撑结构及其应用方法，属于增材制造技术领域。所述辅助支撑结构包括至少一个支撑块，所述支撑块设有第一支撑面、第二支撑面及悬空平面，所述第一支撑面用于与产品的悬空面连接以支撑所述悬空面，所述第二支撑面用于与所述产品的内侧表面连接，所述悬空平面所在面与所述第一支撑面和所述第二支撑面相交。本发明通过设置悬空平面，支撑结构的体积可降低40％以上，减少了辅助支撑的成形时间和原材料的使用量，节约了生产成本；同时，本发明提供的辅助支撑结构在成形过程中显著降低了局部崩裂、坍塌等现象的出现几率，大大降低了产品成形过程中发生翘曲、变形等现象的几率，提高了产品的合格率。

技术领域

本发明涉及一种用于激光选区熔化成形悬空面的辅助支撑结构及其应用方法，属于增材制造技术领域。

背景技术

激光选区熔化成形技术(简称SLM)属于金属增材制造领域，是近十年来迅速发展起来的数字化高精度快速制造技术。该技术通过激光逐层扫描由三维数字模型转换成相同切片厚度的二维图形轮廓，逐层沉积成为与三维模型结构相同的产品，具有成形尺寸精度高、对零件的结构敏感程度低等优点，特别适用于中、小尺寸复杂薄壁产品的快速、近净成形。

产品的激光选区熔化成形过程稳定性和尺寸精度与产品的复杂程度密切相关。对于结构简单的产品而言，在三维模型处理时，通过三维模型摆放姿态调整，即可满足产品的成形要求。对于结构复杂的产品，SLM成形时，经过三维模型姿态调整后，产品仍然存在悬空面(如图1所示)，所述悬空面包括水平悬空面、近水平悬空面、弧形悬空面等，在进行SLM成形前需要给悬空面添加辅助支撑，以实现对悬空面的成形。

目前，如图2所示，辅助支撑通常在成形时与产品实体一同成形得到，因而现有辅助支撑填充在产品悬空面、侧面与底面形成的空腔内，辅助支撑结构底部与成形底面连接，顶部与悬空面连接，侧壁与产品侧壁之间具有间隙，产品成形结束后，通过机械加工、手工等方式去除支撑即可得到产品。

现有辅助支撑由于贯穿在产品悬空面与底面之间，导致辅助支撑体积大、重量大。大体积的辅助支撑对铺粉刮刀的阻力大，铺粉刮刀对辅助支撑的反作用力(剪切力)也大；尤其是当支撑有一定高度时，支撑抗剪切的能力显著降低，使成形过程更不稳定；同时辅助支撑材料内部的缺陷较多，强度相对较低，当铺粉刮刀经过辅助支撑上方时，在剪切力和压力的双重作用下，支撑易崩裂、坍塌。辅助支撑局部崩裂、坍塌后，在不影响产品连续成形的情况下，悬空部分易出现表面粗糙、挂渣严重的现象，影响成形产品的尺寸精度；严重时，会出现产品局部翘曲、刮刀卡顿等现象，造成产品无法连续成形，使SLM成形失败。此外，成形大体积的辅助支撑需要占用相当长的成形时间，造成时间和原材料的浪费。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供了一种用于激光选区熔化成形悬空面的辅助支撑结构及其应用方法，通过设置悬空平面，支撑结构的体积可降低40％以上，减少了辅助支撑的成形时间和原材料的使用量，节约了生产成本；同时，本发明提供的辅助支撑结构在成形过程中显著降低了局部崩裂、坍塌等现象的出现几率，大大降低了产品成形过程中发生翘曲、变形等现象的几率，提高了产品的合格率。

为实现上述发明目的，本发明提供如下技术方案：

一种用于激光选区熔化成形的辅助支撑结构，包括至少一个支撑块，所述支撑块设有第一支撑面、第二支撑面及悬空平面，所述第一支撑面用于与产品的悬空面连接以支撑所述悬空面，所述第二支撑面用于与所述产品的内侧表面连接，所述悬空平面所在面与所述第一支撑面和所述第二支撑面相交。

在一可选实施例中，所述悬空平面与所述竖直平面的夹角为-45°～45°。

在一可选实施例中，所述的用于激光选区熔化成形的辅助支撑结构，包括至少两个所述支撑块，所述至少两个支撑块的第一支撑面相接，用于共同支撑所述悬空面。

在一可选实施例中，所述支撑块还设有对接面，所述对接面平行于所述竖直平面。