[發明專利]一種3D打印零部件的裝置

在審

• 申請號: 201710977625.7
• 申請日: 2017-10-19
• 公開（公告）號: CN107855521A
• 公開（公告）日: 2018-03-30
• 發明（設計）人: 鄔蓉蓉;張煒;黃輝敏;朱時陽;陳銘;顏海俊
• 申請（專利權）人: 廣西電網有限責任公司電力科學研究院
• 主分類號: B22F3/105
• 分類號: B22F3/105;B33Y30/00;B33Y50/00
• 代理公司: 南寧東智知識產權代理事務所(特殊普通合伙)45117
• 代理人: 戴燕桃,巢雄輝

技術領域

本發明涉及 3D 打印領域，尤其涉及一種3D打印零部件的裝置。

背景技術

在電氣設備維護檢修作業中，由于存在大量磨損、壽命周期失效或損壞的零部件。由于廠家已不再生產該型號設備，無法提供部件更換和維護，而只能更換整個模塊或者導致整套設備待修、提前結束設備使用的問題。同時，還存在緊急需要某種備/配件（如末屏蓋、GIS取氣口、取油口等），但采購周期長，而無法及時更換或使用的問題。在生產一線，檢修人員存在自行創新和設計改進工作器具的需求，若采用傳統生產方法，開模鑄造，存在批量少，成本高的問題，造成單件或少量設計的工具幾乎無法實現。而大量儲備備品備件將耗費倉儲資源及浪費資金，而不能及時更換零件又將導致設備“帶病工作”，降低供電可靠性。為此，需要一種新的裝置以滿足用戶個性化的需求。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于，提供一種3D打印零部件的裝置，以解決目前通過人工或模具的方式無法滿足用戶個性化需求的問題。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案為：

一種3D打印零部件的裝置，包括模型建立單元、穩定性分析單元、切片單元、3D打印單元和去除單元，所述模型建立單元用于根據用戶要求通過3D軟件為待打印的零部件建立3D模型，所述穩定性分析單元用于對所述3D模型的磁、熱、力學穩定性進行分析，所述切片單元用于將所述 3D 模型進行切片處理，獲得所述 3D 模型的逐層截面，所述3D打印單元用于根據所述 3D 模型的逐層截面，利用激光燒結的方法將粉末盒內的粉末進行逐層打印成型，所述去除單元用于去除所述粉末盒內剩余的粉末并將打印成型的物體從打印平臺上分離。

優選的，所述穩定性分析采用多物理場耦合仿真技術。

優選的，所述多物理場耦合仿真技術具體為：

采用集成數字化設計與仿真一體技術，應用有限元方程求解物理場和泛函的極值問題，由求解給定的泊松方程轉化為求解泛函的極值問題。

優選的，所述有限元方程為加權余數法中的迦遼金法(Galerkin)或最小二乘法。

優選的，所述裝置還包括支撐物單元，用于在所述 3D 模型上建立支撐物；所述切片單元，用于將建立所述支撐物的所述3D模型進行切片處理，獲得所述3D模型的逐層截面 ；所述去除單元，還用于將支撐物部分從所述打印成型的物體上分離。

優選的，所述零部件為金屬，所述粉末盒內的粉末為金屬合金粉末，用于打印所述支撐物部分的粉末為可溶粉末。

優選的，所述合金為鈦合金。

優選的，所述去除單元是通過溶解的方式將支撐物部分從所述打印成型的物體上分離。

優選的，所述切片的厚度為0.01mm~0.02mm。

優選的，所述切片的厚度為0.01mm。

本發明的益處在于：

（1）以較低的成本滿足用戶的個性化需求，且相比現有技術大大提高了效率。

（2）采用多物理場耦合仿真設計方法完成建模，減少定制時間，并使得該3D打印設計能夠切實推廣應用至生產一線。

（3）通過運用有限元技術，保證了零部件的使用壽命，降低制造成本和產品報廢率，縮短制造周期。

（4）使用金屬合金材料進行打印，使得零部件材料結晶、合金化方面普遍優于傳統鍛造工藝。

附圖說明

圖 1 是本發明實施例裝置結構圖。

具體實施方式

一種3D打印零部件的裝置，如圖1所示，包括模型建立單元、穩定性分析單元、切片單元、3D打印單元和去除單元。其中：

模型建立單元用于根據用戶要求通過3D軟件為待打印的零部件建立3D模型。

穩定性分析單元用于對所述3D模型的磁、熱、力學穩定性進行分析。所述穩定性分析采用多物理場耦合仿真技術，即采用集成數字化設計與仿真一體技術，應用加權余數法中的迦遼金法(Galerkin)或最小二乘法等有限元方程求解物理場和泛函的極值問題，由求解給定的泊松方程轉化為求解泛函的極值問題，此即為有限元分析技術。同時，利用多場耦合理論對傳統的有限體積耦合的磁、熱、力學隱式模型問題的穩定性進行分析，并與人工優化并結合型式試驗進行驗證，以便對模型進行修正和改進。