[发明专利]一种适用于3D打印的减重用微结构元成型方法

说明书

本发明公开了一种适用于3D打印的减重用微结构元成型方法，采用三维建模软件构建边长为L的正立方体线框，并将八个顶点体对角线相连；然后将正立方体上所有线段都布局为圆管，所述圆管以线框线段为中心线，圆管外径为d，圆管内径dn＝t×d，其中0≤t＜1，L为d的函数；接着将所有圆管进行布尔求和运算，得到异型立方体；最后以所述线框为边界对异型立方体外侧进行切除，得到正方体即微结构元。本发明能够使结构件达到精准减重。

技术领域

本发明涉及结构设计技术领域，具体涉及一种适用于3D打印的减重用微结构元成型方法。

背景技术

在3D成型技术出现之前，常规结构减重的方法无非就是通过机械加工的手段将器件上对结构强度贡献不大的“赘肉”进行去除。而这种减重的方法受到工艺成型手段及硬件条件的限制，导致实际减重只能是粗放型的，不能做到精准减重。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种适用于3D打印的减重用微结构元成型方法，能够使结构件达到精准减重。

本发明采取的技术方案如下：

一种适用于3D打印的减重用微结构元成型方法，所述成型方法步骤如下：

步骤一、采用三维建模软件构建边长为L的正立方体线框，并将八个顶点体对角线相连；

步骤二、将正立方体上所有线段都布局为圆管，所述圆管以线框线段为中心线，圆管外径为d，圆管内径dn＝t×d，其中0≤t＜1，L为d的函数；

步骤三、将所有圆管进行布尔求和运算，得到异型立方体；

步骤四、以所述线框为边界对异型立方体外侧进行切除，得到正方体即微结构元。

进一步地，所述L与d为线性函数关系。

有益效果：

本发明基于3D打印的前提下，可以为常规机械成型手段下无法开展减重的结构进行精准有效的减重，采用全参数化构型方法，仅改变参数即可实现调整，简单易实现，效率高，而且可以在应力大的地方将微结构元立方体的体积密度调大(最大为实心立方体)，应力小的地方将微结构元立方体的体积密度调小，用以达到“好钢用在刀刃上”的目的，进而对结构件实现科学减重，可以根据构件的结构强度需要定制，将构件重量实现最小化；其次，微结构元大小可按需定制，微结构元最小尺度由3D打印设备的最小分辨率决定，理论上微结构元数量可无限扩展。

附图说明

图1为边长为L的立方体线框；

图2为以线框线段为中心线的圆管组成类立方体；

图3为切除线框外侧部分后剩下的立方体；

图4为微结构元立方体4×6×2阵列；

图5为内部空心的板材结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。

本实施例提供了一种适用于3D打印的减重用微结构元成型方法，设圆管外径d＝10mm，自定义系数t＝0.5，圆管内径dn＝t×d＝0.5×10＝5mm，微结构元边长L＝3×d＝30mm，成型方法如下：

步骤一，采用UG设计软件，构建边长为函数L＝30mm的线框立方体，如图1所示，并将八个顶点体对角线相连；

步骤二，在图1基础上将所有线段都布局为以线框线段为中心线，外径为函数d＝10mm，内径为函数dn＝5mm的圆管；

步骤三，将所有圆管进行布尔求和运算，得到异型立方体，即类立方体构件，如图2所示；