[发明专利]3D打印系统吸气口管道结构及其优化设计方法、装置

说明书

本发明适用于3D打印技术领域，提供了一种3D打印系统吸气口管道结构及其优化设计方法、装置。该吸气口管道结构优化设计方法为：获取3D打印系统当前吸气口管道的流场空间模型；利用流场空间模型，建立当前吸气口管道的气体动力学分析模型；对气体动力学分析模型进行计算，得到对应的流场空间内气体流动速度迹线分布；当气体流动速度迹线分布满足预设条件时，确定当前吸气口管道为优化后的吸气口管道结构；当气体流动速度迹线分布不满足预设条件时，对当前吸气口管道的结构进行改进，并返回获取3D打印系统当前吸气口管道的流场空间模型的步骤。本发明通过仿真技术优化获得3D打印系统吸气口管道的优化结构，提升了设计效率，节约了成本。

技术领域

本发明属于3D打印技术领域，尤其涉及一种3D打印系统吸气口管道结构及其优化设计方法、装置。

背景技术

激光3D打印技术为制造业带来了革命性的改变，其应用已经从快速成型进入到了实际产品制造领域。铺粉式金属激光3D打印通过机械方式将金属粉末在腔体的打印区域铺上薄薄的一层，激光在指定区域进行“选区熔化”，进而形成所需的功能零件。整个打印过程在通有惰性保护气体的密封腔室中进行，通过铺粉轴进气嘴吹入保护气体防止在打印过程中高温金属接触空气氧化形成缺陷。同时，在打印过程中会通过吸气口将打印产生的烟尘吸出腔体，避免烟尘腾起后造成打印件的损坏，并且此类重金属、微细烟尘往往是有害的或有毒的，因此需要及时从腔室内排出。如果吸气口位置摆放不正确或者结构不合理，在同进气嘴的配合中会产生失效性，导致烟尘无法及时排出，影响打印质量，造成环境污染并危害操作人员的健康。

因此，在铺粉式金属激光3D打印系统中需要对打印过程产生的烟尘进行及时排出及处理。在设计过程中，吸气口的结构必须合理有效才能够起到良好的作用。而传统的吸气口管道结构设计需要多次的实测以及修正才能确定较优的结构设计方案，设计效率低，并且成本高。

发明内容

本发明实施例所要解决的技术问题在于提供一种3D打印系统吸气口管道结构及其优化设计方法、装置，旨在解决现有技术中的吸气口管道结构设计需要多次实测以及修正所存在的设计效率低及成本高的问题。

本发明实施例是这样实现的，提供一种3D打印系统吸气口管道结构优化设计方法，包括如下步骤：

获取3D打印系统当前吸气口管道的流场空间模型；

根据所述流场空间模型，建立所述当前吸气口管道的气体动力学分析模型；

对所述气体动力学分析模型进行计算，得到对应的流场空间内气体流动速度迹线分布；

当所述流场空间内气体流动速度迹线分布满足预设条件时，确定所述当前吸气口管道为优化后的吸气口管道结构；

当所述流场空间内气体流动速度迹线分布不满足所述预设条件时，对所述当前吸气口管道的结构进行改进；

依次重复执行获取所述流场空间模型、建立所述气体动力学分析模型以及对所述气体动力学分析模型进行计算，得到流场空间内气体流动速度迹线分布的步骤，直至流场空间内气体流动速度迹线分布符合所述预设条件。

进一步地，所述根据所述流场空间模型，建立所述当前吸气口管道的气体动力学分析模型的步骤包括；

在所述流场空间模型上划分流体网格；

获取流体的材料属性、模型参数及边界条件；

根据所述流体网格、所述材料属性、所述模型参数及所述边界条件建立所述当前吸气口管道的气体动力学分析模型。

进一步地，所述材料属性包括所述流体的密度和粘度，所述模型参数包括基于压力求解器、稳态模型和标准湍流模型，所述边界条件包括所述当前吸气口管道的吸气口所在面的进气压力边界条件及所述当前吸气口管道的出气口所在面的出气压力边界条件。