一种基于节点截面的点阵结构梯度打印方法与流程

本说明书涉及增材制造领域，尤其涉及一种基于节点截面的点阵结构梯度打印方法。

背景技术：

1、目前，材料的轻量化设计是航天器等高端机械零部件横亘不变的设计目标，而基于增材制造成形的点阵结构为航天器的轻量化提供了解决方案，其中，航空器复杂的工况环境对材料性能有着严格的要求，要求其能够在多样化的服役环境中可靠地发挥作用，因此，轻量化点阵结构的强韧化成为重要的研究课题。

2、然而，在3d打印的点阵结构中，由于支柱节点处截面尺寸的突然改变、尖锐的边角以及支柱结构等因素，会使得支柱节点处发生应力集中，导致这些区域在受力的过程容易产生裂纹，从而造成点阵结构的失效。

3、因此，如何增强点阵结构的强度，进一步保证打印物的安全性和稳定性，是一个亟待解决的问题。

技术实现思路

1、本说明书提供一种基于节点截面的点阵结构梯度打印方法，以部分地解决现有技术存在的上述问题。

2、本说明书采用下述技术方案：

3、本说明书提供了一种基于节点截面的点阵结构梯度打印方法，包括：

4、接收针对目标打印物的打印请求；

5、根据所述打印请求，获取所述目标打印物的点阵结构模型，并将所述点阵结构模型分解为若干个节点截面区域和主体区域，其中，所述节点截面区域用于表征点阵结构中的支柱节点处所在的区域，所述节点截面区域所承受的应力值高于所述主体区域；

6、按照不同的切片厚度，分别对所述节点截面区域和所述主体区域进行切片处理，得到切片数据，其中，所述节点截面区域中的切片对应的切片厚度小于所述主体区域中的切片对应的切片厚度；

7、将所述切片数据输入3d打印设备，以通过所述3d打印设备，按照自下而上的顺序，根据每层切片对应的切片厚度依次对每层切片进行打印，得到所述目标打印物。

8、可选地，针对每个节点截面区域，该节点截面区域的厚度为所述点阵结构模型中点阵支柱直径的2倍。

9、可选地，将所述切片数据输入3d打印设备，以通过所述3d打印设备，按照自下而上的顺序，根据每层切片对应的切片厚度依次对每层切片进行打印，具体包括：

10、将所述切片数据输入3d打印设备，以通过所述3d打印设备，按照自下而上的顺序，根据所述节点截面区域对应的打印参数、所述主体区域对应的打印参数以及每层切片对应的切片厚度依次对每层切片进行打印。

11、可选地，所述节点截面区域对应的打印参数和所述主体区域对应的打印参数包括：激光功率、扫描间距、扫描速度、打印材料粉末层厚度以及保护气体类型；

12、其中，所述节点截面区域对应的激光功率低于所述主体区域对应的激光功率，所述节点截面区域对应的扫描间距小于所述主体区域对应的扫描间距。

13、可选地，所述节点截面区域和所述主体区域采用相同的打印材料粉末打印成型；和/或

14、所述节点截面区域和所述主体区域采用单组分的打印材料粉末打印成型。

15、可选地，所述节点截面区域和所述主体区域采用的打印材料粉末包括晶体结构为面心立方晶胞的金属粉末。

16、可选地，所述打印材料粉末为铝镁钪锆合金，其中，所述铝镁钪锆合金中镁元素的配比为4.4~4.6%，钪元素的配比为0.65-0.68%，锆元素的配比为0.38~0.42%，铁元素的配比为0~0.06%，氧元素的配比为0~0.1%，剩余配比的元素为铝元素。

17、本说明书提供了一种基于节点截面的点阵结构梯度打印装置，包括：

18、接收模块，用于接收针对目标打印物的打印请求；

19、分解模块，用于根据所述打印请求，获取所述目标打印物的点阵结构模型，并将所述点阵结构模型分解为若干个节点截面区域和主体区域，其中，所述节点截面区域用于表征点阵结构中的支柱节点处所在的区域，所述节点截面区域所承受的应力值高于所述主体区域；

20、切片模块，用于按照不同的切片厚度，分别对所述节点截面区域和所述主体区域进行切片处理，得到切片数据，其中，所述节点截面区域中的切片对应的切片厚度小于所述主体区域中的切片对应的切片厚度；

21、打印模块，用于将所述切片数据输入3d打印设备，以通过所述3d打印设备，根据所述切片数据，按照自下而上的顺序，依次对不同区域中的切片进行打印，以完成点阵的梯度成形，得到所述目标打印物。

22、本说明书提供了一种计算机可读存储介质，所述存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述基于节点截面的点阵结构梯度打印方法。

23、本说明书提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现上述基于节点截面的点阵结构梯度打印方法。

24、本说明书采用的上述至少一个技术方案能够达到以下有益效果：

25、在本说明书提供的基于节点截面的点阵结构梯度打印方法中，获取目标打印物的点阵结构模型，并将点阵结构模型分解为若干个节点截面区域和主体区域，其中，节点截面区域用于表征点阵结构中的支柱节点处所在的区域，节点截面区域所承受的应力值高于主体区域；按照不同的切片厚度，分别对节点截面区域和主体区域进行切片处理，得到切片数据，其中，节点截面区域中的切片对应的切片厚度小于主体区域中的切片对应的切片厚度；将切片数据输入3d打印设备，以通过3d打印设备，按照自下而上的顺序，根据每层切片对应的切片厚度依次对每层切片进行打印。本方案通过节点截面梯度成形实现点阵结构的打印，有效地增加了点阵结构的强度。

26、从上述方法可以看出，本方案在对目标打印物进行打印的过程中，可以将打印物划分应力集中的节点截面区域和应力分散的主体区域，并对不同的区域进行不同厚度的切片，从而通过节点截面梯度成形实现高强度点阵结构的打印。由于节点截面区域切片的厚度要低于主体区域的切片厚度，同时配合低激光功率和较小的扫描间距，可在支柱节点区域实现相比于主体区域更加细小的等轴晶诱导，从而增加晶界占比，进一步增强点阵失效过程中节点区域位错堆积的承受能力，延缓节点区域裂纹的产生，进而满足打印物的强度调控需求，延长使用寿命，增强可靠性。

1.一种基于节点截面的点阵结构梯度打印方法，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，针对每个节点截面区域，该节点截面区域的厚度为所述点阵结构模型中点阵支柱直径的2倍。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，将所述切片数据输入3d打印设备，以通过所述3d打印设备，按照自下而上的顺序，根据每层切片对应的切片厚度依次对每层切片进行打印，具体包括：

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述节点截面区域对应的打印参数和所述主体区域对应的打印参数包括：激光功率、扫描间距、扫描速度、打印材料粉末层厚度以及保护气体类型；

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述节点截面区域和所述主体区域采用相同的打印材料粉末打印成型；和/或

6.如权利要求1~5任一项所述的方法，其特征在于，所述节点截面区域和所述主体区域采用的打印材料粉末包括晶体结构为面心立方晶胞的金属粉末。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述打印材料粉末为铝镁钪锆合金，其中，所述铝镁钪锆合金中镁元素的配比为4.4~4.6%，钪元素的配比为0.65-0.68%，锆元素的配比为0.38~0.42%，铁元素的配比为0~0.06%，氧元素的配比为0~0.1%，剩余配比的元素为铝元素。

8.一种基于节点截面的点阵结构梯度打印装置，其特征在于，包括：

9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述权利要求1~7任一项所述的方法。

10.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现上述权利要求1~7任一项所述的方法。