[發明專利]一種仿生細微結構的增強增韌方法

在審

• 申請號: 202010320803.0
• 申請日: 2020-04-22
• 公開（公告）號: CN111469343A
• 公開（公告）日: 2020-07-31
• 發明（設計）人: 戴寧;張凌鶴;郭策
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: B29C45/14
• 分類號: B29C45/14;B29C43/18
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 黃欣

本發明提供了一種仿生細微結構的增強增韌方法，具體是以增材方式為主要設計手段，輔助物理或化學方法等金屬表面處理工藝，在其細仿生微結構中以注塑或模壓等成型手段填充高性能它種輕質材料，在減輕結構重量的同時對整體進行增韌補強，達到更好的力學性能。

技術領域

本發明屬于輕量化結構設計技術領域，具體涉及一種基于高性能金屬增材細仿生微結構再填充的金屬3D打印制品增強增韌方法。

背景技術

3D打印，也稱為增材制造，是根據所設計的3D模型，通過3D打印設備來制造三維產品的技術，由于其制造靈活度較高，在工業生產與日常生活中有重大作用。輕量化設計技術是根據原有的產品模型，以去除材料或跟換材料等方式對產品進行合理設計，達到減輕重量的要求。目前輕量化結構有較大的市場應用，在航空航天、汽車制造等方面尤為突出。

當前，輕量化技術與3D打印技術的結合在于輕量化設計部分傳統制造工藝無法滿足的產品結構時，使用3D打印技術可以快速制造出產品，但由于目前3D打印工藝在材料性能方面的損失，輕量化設計后的產品無法達到部分性能要求，造成設計與制造環節的脫節。

發明內容

針對上述現有技術問題的不足，本發明的目的是提供一種基于高性能金屬增材細仿生微結構再填充的金屬3D打印制品增強增韌方法。

為了實現上述發明目的，本發明采用以下技術方案：

一種仿生細微結構的增強增韌方法，在待增韌增強金屬部件內部增設細仿生微結構，對微結構進行表面處理，然后在微結構中填充高性能輕質材料，即可完成部件的增韌增強。

進一步地，采用3D打印工藝在待增韌增強金屬部件內部增設細仿生微結構。設計合理的內部仿生微結構進行應力應變等物理量的傳遞，其結構需保證制品的部分物理性能，也要滿足3D打印工藝與其他工藝的要求。

進一步地，對微結構進行表面處理可以采用物理方式或化學方式，對金屬仿生微結構的表面進行有效處理，在保證其性能條件下，增強仿生微結構表面與填充材料的連接。

進一步地，填充的高性能輕質材料為熱塑性材料或熱固性材料，填充方式為注塑、模壓或原位固化。

以產品具體性能如隔熱防震為目標進行填充材料的選取，優先選取熱塑性材料如較低熔點的金屬或高強度的熱塑性樹脂進行制造，也可選擇熱固性材料原位固化，根據制件要求進行變化，其填充工藝同理，合理選擇注塑、模壓、原位固化等方式。

進一步地，所述金屬部件和填充材料均為輕質高強度材料。

有益效果：本發明能對部件進行合理設計，以增材方式為主要設計手段，輔助物理或化學方法等金屬表面處理工藝，在其細仿生微結構中以注塑或模壓等成型手段填充高性能它種輕質材料，在減輕結構重量的同時對整體進行增韌補強，達到更好的力學性能。在同等性能條件下，該方法能填充更多細仿生微結構進行輕量化設計；在增材金屬韌性缺失的情況下能有效補償，擴大增材制件的應用范圍；根據填充材料的不同，對整體結構的穩定性起到一定的強化作用；在檢測修復過程中，若內部細仿生微結構無損傷，對內部填充物進行清理或補強，便于維護。

附圖說明

圖1為本發明仿生結構的增強增韌方法的技術路線。

圖2 為實施例1中仿生結構增材制造三維模型。

圖3 為實施例1中仿生結構內部填充三維模型。

圖4 為實施例1中增強增韌的仿生結構。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明的較佳實施例進行詳細闡述，以使本發明的優點和特征能更易于被本領域技術人員理解，從而對本發明的保護范圍做出更為清楚明確的界定。