增材制造工艺作为近年来制造业的顶级产品,一直备受各行各业的关注。 除了率先大规模应用增材制造的航空航天工业外,汽车、电子甚至医疗行业也取得了良好的进展。 精通增材制造工艺的学者直言不讳地表示,3D打印使用起来容易,但应用好却很难。 那是因为它确实包括多学科的知识和技术,需要一一分解。 为了很好地打印零件,需要许多关键技术,其中最重要的技术之一是支撑结构。 在支承结构中可以研究的要点很多,最常见的是支承结构的类型,其次是支座的密度、支座的材质、支座的印刷参数等。 支撑结构的适用性将直接决定打印的成败,一个好的支撑结构不仅可以辅助零件打印成功,而且在支架移除和成本控制方面都非常友好。
在设计金属支撑结构时,需要满足许多要求。 一方面,它们需要抵消金属粉末床熔炼过程中产生的应力,保证与零件的友好连接,避免分离,达到完全固定零件的作用; 另一方面,它们需要传导印刷过程中产生的热量,防止粉末过度熔化而造成表面质量差,并减少单层的热量积累和热应力; 此外,还需要考虑拆卸的难易程度和成本。 简而言之,为增材制造设计高质量的支撑结构需要将正确的支撑结构放置到位,同时将零件保持在适当的位置并抵消应力,然后考虑如何减少支撑数量并使后处理快速而简单。
常见的支座设计类型包括块支座、主体支座、壳支座、圆柱形(棱柱)支座、线支座、点支座、树支座、锥形支座、悬垂块支座等。
Hexagon Simufact Additive 是一种专业的金属增材制造工艺解决方案,除了其强大的分析求解能力、打印问题和打印问题外,还可以创建多种支撑类型。 而且创建支座的方法非常灵活,如果要选择不同的支座结构,只需在选择时选择相应的结构类型即可。 Simufact Incremental支持的创建支持方法包括Simufact方法和CADS Incremental方法。 SimuFact 支持创建六角形棒支撑,如图 1 所示(零件是透明的)。 通过设置支座半径、间距等参数,一键快速完成全局支座的创建,设计人员可以灵活选择支座产生部位的位置、界面角度等。 值得一提的是,对于这类支座结构,SIMUFACT本身还可以进行自动支座优化,软件可以根据模型的荷载情况和模型结构,根据模型的不同位置(不同的结构平面)和不同的荷载,适当调整六棱柱支座的半径和密度, 优化后的支撑结构如图2所示。
图1 Simufact Additive创建的支撑结构。
图 2:自动优化后的六棱柱支撑。
CADS Additive支持创建多种支座类型,如块支座、悬垂支座、块线支座、线支座、轮廓支座、树木支座、杆支座和hcell支座,为支座结构设计人员提供了充分的选择。 CADS增材方法用于在Simufact Additive中创建支座结构,支持同时为同一模型创建多个支座,如图3所示。 图 4-11 说明了使用 CADS 添加方法可以创建的各种支撑结构的示例。
图 3:在 Simufact Additive 中使用 CADS 添加方法创建支撑的界面。
图 4 是使用 CADS 加法创建的块支撑。
图5:CADS添加法形成的吊块支撑(适用于弯曲悬臂位置)。
图 6:使用 CADS 加法创建的块线支座。
图 7:使用 CADS 加法创建的线支座。
图 8:使用 CADS 加法创建的轮廓支座。
图 9 使用 CADS 加法方法创建树支座。
图 10 是使用 CADS 添加法创建的杆支撑。
图 11 使用 CADS Additive 方法创建 Hcell 支架。
在Simufact Additive中,CADS增材方法用于创建支座,不仅提供多种结构供用户选择,而且还支持各种参数以进一步设计支座几何形状。 例如,通过控制是否存在交叉来定义支撑和零件之间的交叉深度,如图 12 所示; 齿形控制模式允许您自由定义接触位置是否由齿形连接,如图 13 所示; 穿孔的闭合和打开控制支承结构本身是否有穿孔设计,如图14所示,依此类推。
图 12 交叉设计(设置交叉深度)。
图 13 牙齿模型控制(左齿模式关闭,右牙齿模式打开)。
图 14 穿孔控制(左未穿孔,右穿孔)。