[发明专利]一种3D打印零件内的支撑结构、其3D打印及去除方法

说明书

本发明公开了一种3D打印零件内的支撑结构、其3D打印及去除方法，所述3D打印零件具有内部管道结构，所述内部管道结构的悬空端点部位下方设置支撑结构；所述支撑结构包括纵向平行排列的柱形体或十字形片体，所述支撑结构的顶端部位的尺寸由下至上逐渐减小。本发明所述支撑结构的结构设计以及打印参数的设置，所述支撑结构可与零件主体共同打印，可以使支撑结构后期容易从零件中去除，零件制备过程操作简便，可快速实现具有复杂流道结构、难以用支撑去除工具去除内部支撑结构的零件的3D打印成形，解决了该种结构的零件无法采用3D打印法制备的问题。

技术领域

本发明属于3D打印技术领域，涉及一种3D打印零件内的支撑结构、其3D打印及去除方法。

背景技术

选区激光熔化是3D打印技术中的一种，是一种利用粉末在激光束下完全熔化、冷却凝固成型的技术，其成型过程是由粉末层层堆积而成，材料利用率高，产品生产开发周期短，同时对产品的形状几乎没有限制，可直接成型网格、空腔等复杂结构，因此常被用于制造形状复杂、难加工的零件，被各国优先推广，在众多领域应用广泛。

对于具有空腔或管道结构的3D打印零件，3D打印过程中往往需要支撑结构，打印完成后再去除支撑结构。目前，去除3D打印零件支撑结构的方法一般为采用相应的支撑去除工具进行操作，常规的支撑去除工有多种类型的起子、锤子或打磨头等，但这类工具只能去除其能够触及的零件部位，对于工具无法触及的部位若添加支撑结构则无法去除，这类零件则难以用3D打印的方法成形，影响其适用范围。

对于这类3D打印零件，需要设计新的支撑结构，使零件既能成形，又能够后续去除，然而目前的研究并未明确涉及这一方面改进。CN 104014794A公开了一种三维打印方法，该方法包括打印支撑结构及三维物体步骤：通过打印头按照设定的方案打印支撑结构及三维物体；去除支撑结构步骤：在上述步骤中，当打印头与载物台的平面沿垂直于所述平面方向上的距离达到设定值时，用能溶解支撑材料而不溶解成型材料的溶液对距打印面超出设定值以下的支撑结构与三维物体进行超声波清洗。该方法需要支撑结构和三维物体分别打印，且材料不同，并不适用于三维物体内部需要设置支撑结构来进行打印的情况。

CN 106738874A公开了一种快速去除3D打印支撑的方法，该方法主要实现方式是在支撑打印前后由介质材料打印头打印一层易降解的材料，介质材料将支撑与零件、零件与基板、基板与支撑隔开；在零件打印结束之后将模型取下并对介质层进行降解处理，上述部位的介质材料溶解，支撑结构自然脱离零件表面。该方适用的情况同样是支撑结构与零件具有明确的分隔位置，对于需要支撑结构设置于零件内部的情形并不适用。

综上所述，对于支撑结构位于零件内部，普通工具难以去除的3D打印零件，还需要寻求一种新的支撑结构打印的方法，在实现复杂结构零件的制备的同时，便于后续去除支撑结构。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种3D打印零件内的支撑结构、其3D打印及去除方法，所述支撑结构与零件共同进行3D打印，并通过支撑结构的设计与打印参数的调节，使其便于从零件中去除，实现了具有复杂内部结构的零件的3D打印。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供了一种3D打印零件内的支撑结构，所述3D打印零件具有内部管道结构，所述内部管道结构的悬空端点部位下方设置支撑结构；

所述支撑结构包括纵向平行排列的柱形体或十字形片体，所述支撑结构的顶端部位的尺寸由下至上逐渐减小。