[發明專利]一種適用于3D打印的減重用微結構元成型方法

有效

• 申請號: 201910168152.5
• 申請日: 2019-03-06
• 公開（公告）號: CN109878091B
• 公開（公告）日: 2021-07-06
• 發明（設計）人: 黃伏軍;吳剛;王君祺
• 申請（專利權）人: 北京靈動飛天動力科技有限公司
• 主分類號: B29C64/386
• 分類號: B29C64/386;B33Y50/00
• 代理公司: 北京理工大學專利中心 11120
• 代理人: 仇蕾安;付雷杰

本發明公開了一種適用于3D打印的減重用微結構元成型方法，采用三維建模軟件構建邊長為L的正立方體線框，并將八個頂點體對角線相連；然后將正立方體上所有線段都布局為圓管，所述圓管以線框線段為中心線，圓管外徑為d，圓管內徑dn＝t×d，其中0≤t＜1，L為d的函數；接著將所有圓管進行布爾求和運算，得到異型立方體；最后以所述線框為邊界對異型立方體外側進行切除，得到正方體即微結構元。本發明能夠使結構件達到精準減重。

技術領域

本發明涉及結構設計技術領域，具體涉及一種適用于3D打印的減重用微結構元成型方法。

背景技術

在3D成型技術出現之前，常規結構減重的方法無非就是通過機械加工的手段將器件上對結構強度貢獻不大的“贅肉”進行去除。而這種減重的方法受到工藝成型手段及硬件條件的限制，導致實際減重只能是粗放型的，不能做到精準減重。

發明內容

有鑒于此，本發明提供了一種適用于3D打印的減重用微結構元成型方法，能夠使結構件達到精準減重。

本發明采取的技術方案如下：

一種適用于3D打印的減重用微結構元成型方法，所述成型方法步驟如下：

步驟一、采用三維建模軟件構建邊長為L的正立方體線框，并將八個頂點體對角線相連；

步驟二、將正立方體上所有線段都布局為圓管，所述圓管以線框線段為中心線，圓管外徑為d，圓管內徑dn＝t×d，其中0≤t＜1，L為d的函數；

步驟三、將所有圓管進行布爾求和運算，得到異型立方體；

步驟四、以所述線框為邊界對異型立方體外側進行切除，得到正方體即微結構元。

進一步地，所述L與d為線性函數關系。

有益效果：

本發明基于3D打印的前提下，可以為常規機械成型手段下無法開展減重的結構進行精準有效的減重，采用全參數化構型方法，僅改變參數即可實現調整，簡單易實現，效率高，而且可以在應力大的地方將微結構元立方體的體積密度調大(最大為實心立方體)，應力小的地方將微結構元立方體的體積密度調小，用以達到“好鋼用在刀刃上”的目的，進而對結構件實現科學減重，可以根據構件的結構強度需要定制，將構件重量實現最小化；其次，微結構元大小可按需定制，微結構元最小尺度由3D打印設備的最小分辨率決定，理論上微結構元數量可無限擴展。

附圖說明

圖1為邊長為L的立方體線框；

圖2為以線框線段為中心線的圓管組成類立方體；

圖3為切除線框外側部分后剩下的立方體；

圖4為微結構元立方體4×6×2陣列；

圖5為內部空心的板材結構示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖并舉實施例，對本發明進行詳細描述。

本實施例提供了一種適用于3D打印的減重用微結構元成型方法，設圓管外徑d＝10mm，自定義系數t＝0.5，圓管內徑dn＝t×d＝0.5×10＝5mm，微結構元邊長L＝3×d＝30mm，成型方法如下：

步驟一，采用UG設計軟件，構建邊長為函數L＝30mm的線框立方體，如圖1所示，并將八個頂點體對角線相連；

步驟二，在圖1基礎上將所有線段都布局為以線框線段為中心線，外徑為函數d＝10mm，內徑為函數dn＝5mm的圓管；

步驟三，將所有圓管進行布爾求和運算，得到異型立方體，即類立方體構件，如圖2所示；