[实用新型]一种共形点阵材料微结构填充的3D打印飞机支架

说明书

本实用新型公开了一种共形点阵材料微结构填充的3D打印飞机支架，其为3D打印一体成型由若干共形点阵材料微结构填充的孔隙结构，包括一外框，其上沿长度方向设有一横梁和宽度方向设有一对双肋，其四角处分别设有一螺纹口，其中共形点阵材料微结构为共形点阵材料四面体微结构或共形点阵材料六面体微结构，且单胞、杆长和杆直径的尺寸依据制备工艺和性能要求进行设定。本实用新型利用有限元网格设计具有与飞机复杂外形匹配的共形点阵材料微结构，3D打印一体成型共形点阵材料微结构填充的飞机支架，克服通过布尔操作切割共形点阵材料存在破坏单胞微结构完整性的问题，同时不同位置灵活设计共形点阵材料不同密度，实现航空零部件的减重需求。

技术领域

本实用新型涉及一种航空零部件，具体涉及一种共形点阵材料微结构填充的3D打印飞机支架。

背景技术

目前，作为飞机重要组成零件，飞机起落架可以多种方式附接于机翼和/或机身上，两种已知类型的起落架附接结构为：起落架梁，其中斜梁跨过机身和机翼后缘，并且起落架耳轴在机翼后缘和该梁的中间点之间沿前后方向延伸；和起落架翼肋，其中翼肋从机翼后缘悬下以为横跨机翼后缘和连接点的前后耳轴提供附接点。专利申请CN103029831A公开一种飞机起落架附接装置，包括飞机支架和耳轴块，其中耳轴块连接到支架，使得在第一方向上施加到耳轴块的力使耳轴块和支架以第一预定力值分离，并且在第二不同方向上施加到耳轴块上的力使耳轴块和支架以第二不同预定力值分离。中国专利CN207860502U公开一种能够将飞机整体托起、方便移动、对吊装要求低、支撑稳定的飞机支架：设置两个机翼支架和一个机尾支架，相互之间通过接杆连接，能够将机身支撑托起，设置行走轮，能够移动支架的位置，方便吊装机身，同时能够移动，方便维修或者安装；设置液压缸，方便调整机身的架起高度，机尾承托装置能够调整高度和向后的位置，适应不同的机型，而飞机支架减重一直是研究重点。

点阵材料结合3D打印工艺可用于航空部件飞机支架减重设计，其单胞通常是立方结构，在三维空间阵列得到的点阵材料通常也是立方结构，而飞机支架的形状较为复杂，设计过程中需要考虑点阵材料与飞机外形匹配的问题，目前主要是通过布尔操作切割点阵材料实现点阵材料微结构和飞机共形，但布尔操作会破坏点阵材料微结构单胞完整性。此外，拓扑优化设计可以实现飞机支架减重，但其由性能逆向设计结构，与基于点阵材料共形设计结构的思路不同。有限元网格划分技术可以对复杂结构进行网格划分，目前尚没有基于有限元网格得到共形点阵材料网格结构填充的3D打印飞机支架相关报道。

实用新型内容

为克服现有技术的上述不足，本实用新型的目的是提供一种共形点阵材料微结构填充的3D打印飞机支架，通过孔隙结构设计结合不同位置共形点阵材料设计不同密度，利用3D打印一体成型共形点阵材料网格结构填充的飞机支架，实现与飞机复杂外形相匹配和减重需求。

本实用新型的上述目的通过以下技术方案实现：

本实用新型提供一种共形点阵材料微结构填充的3D打印飞机支架，其为3D打印一体成型由若干共形点阵材料微结构填充的孔隙结构，包括一外框，其上沿长度方向设有一横梁和宽度方向设有一对双肋，其四角处分别设有一螺纹口，其中所述共形点阵材料微结构为共形点阵材料四面体微结构或共形点阵材料六面体微结构，且单胞、杆长和杆直径的尺寸依据制备工艺和性能要求进行设定。

优选地，所述共形点阵材料六面体微结构的杆直径为0.2mm，单胞数为12044个。

优选地，所述共形点阵材料四面体微结构的杆直径为0.2mm，单胞数为4713个。

优选地，所述3D打印一体成型采用电子束选区熔化工艺(SEBM)或选择性激光熔化工艺(SLM)的金属增材加工制造工艺。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：

(1)本实用新型通过孔隙结构设计结合3D打印一体成型由若干共形点阵材料微结构填充的飞机支架，可以实现航空零部件的减重需求。