[发明专利]一种3D打印零部件的方法

说明书

技术领域

本发明涉及 3D 打印领域，尤其涉及一种3D打印零部件的方法。

背景技术

在电气设备维护检修作业中，由于存在大量磨损、寿命周期失效或损坏的零部件。由于厂家已不再生产该型号设备，无法提供部件更换和维护，而只能更换整个模块或者导致整套设备待修、提前结束设备使用的问题。同时，还存在紧急需要某种备/配件（如末屏盖、GIS取气口、取油口等），但采购周期长，而无法及时更换或使用的问题。在生产一线，检修人员存在自行创新和设计改进工作器具的需求，若采用传统生产方法，开模铸造，存在批量少，成本高的问题，造成单件或少量设计的工具几乎无法实现。而大量储备备品备件将耗费仓储资源及浪费资金，而不能及时更换零件又将导致设备“带病工作”，降低供电可靠性。为此，需要一种新的方法以满足用户个性化的需求。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于，提供一种 3D 打印零部件的方法，以解决目前通过人工或模具的方式无法满足用户个性化需求的问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种3D打印零部件的方法，包括以下步骤：

S1：采用“木”质材料将所述零部件雕刻成型；

S2：通过3D扫描技术将该“木模”录入建模软件，由建模软件完成3D建模，获得所述零部件的3D模型；

S3：对所述3D模型的磁、热、力学进行稳定性分析；

S4：将所述 3D 模型进行切片处理，获得所述 3D 模型的逐层截面；

S5：根据所述 3D 模型的逐层截面，利用激光烧结的方法将粉末盒内的粉末进行逐层打印成型。

S6：去除所述粉末盒内剩余的粉末并将打印成型的物体从打印平台上分离。

优选的，所述稳定性分析采用多物理场耦合仿真技术。

优选的，所述多物理场耦合仿真技术具体为：

采用集成数字化设计与仿真一体技术，应用有限元方程求解物理场和泛函的极值问题，由求解给定的泊松方程转化为求解泛函的极值问题。

优选的，所述有限元方程为加权余数法中的迦辽金法(Galerkin)或最小二乘法。

优选的，所述步骤S4包括：

在所述 3D 模型上建立支撑物，将所述 3D 模型进行切片处理，获得所述 3D 模型的逐层截面；在所述步骤S6之后，所述方法还包括：

S7：将支撑物部分从所述打印成型的物体上分离。

优选的，所述零部件为金属，所述粉末盒内的粉末为金属合金粉末，用于打印所述支撑物部分的粉末为可溶粉末。

优选的，所述合金为钛合金。

优选的，所述步骤S7通过溶解的方式将支撑物部分从所述打印成型的物体上分离。

优选的，所述切片的厚度为0.01mm~0.02mm。

优选的，所述切片的厚度为0.01mm。

本发明的益处在于：

（1）以较低的成本满足用户的个性化需求，且相比现有技术大大提高了效率。

（2）采用多物理场耦合仿真设计方法完成建模，减少定制时间，并使得该3D打印设计能够切实推广应用至生产一线。

（3）通过运用有限元技术，保证了零部件的使用寿命，降低制造成本和产品报废率，缩短制造周期。

（4）使用金属合金材料进行打印，使得零部件材料结晶、合金化方面普遍优于传统锻造工艺。

附图说明

图 1 是本发明实施例方法流程图。

具体实施方式

一种3D打印零部件的方法，如图1所示，包括以下步骤：

S1：用户仅需采用“木”质材料将要打印的零部件雕刻成型；

S2：通过3D扫描技术将该“木模”录入建模软件，由建模软件完成3D建模，获得所述零部件的3D模型；

S3：运用多物理场耦合仿真技术对所述3D模型的磁、热、力学稳定性进行分析；

采用集成数字化设计与仿真一体技术，应用加权余数法中的迦辽金法(Galerkin)或最小二乘法等有限元方程求解物理场和泛函的极值问题。由求解给定的泊松方程转化为求解泛函的极值问题，此即为有限元分析技术。同时，利用多场耦合理论对传统的有限体积耦合的磁、热、力学隐式模型问题的稳定性进行分析，并与人工优化并结合型式试验进行验证，以便对模型进行修正和改进。