用于验证三维物体的小倾斜角悬垂面结构的测试件的制作方法

本技术属于增材制造，具体涉及一种用于验证三维物体的小倾斜角悬垂面结构的测试件。

背景技术：

1、增材制造技术是一项具有数字化制造、高度柔性和适应性、直接cad模型驱动、快速、材料类型丰富多样等鲜明特点的先进制造技术，由于其不受零件形状复杂程度的限制，不需要任何的工装模具，因此应用范围非常广。选区激光熔融技术(selectivelasermelting，简称slm)是近年来发展迅速的增材制造技术之一，其以粉末材料为原料，采用激光对三维实体的截面进行逐层扫描完成模型制造。其基本工作过程是：送粉装置将一定量粉末送至工作平台面，铺粉装置将一层粉末材料平铺在成型缸底板或已成型零件的上表面，激光振镜系统控制激光以一个近似不变的光斑大小和光束能量按照该层的截面轮廓对实心部分粉末层进行扫描，使粉末熔化并与下面已成型的部分实现粘接；当一层截面烧结完后，工作平台下降一个层的厚度，铺粉装置又在上面铺上一层均匀密实的粉末，进行新一层截面的扫描烧结，经若干层扫描叠加，直至完成整个模型制造。

2、随着增材制造技术的快速发展，打印的制件种类越来越多，形状也越来越多样化。有些金属制件的悬垂结构角度较小，无法直接打印成型。通常把45°视为临界角，如果悬垂角度大于45°，则不需要支撑，如果悬垂角度小于45°(也可称为小倾斜角悬垂面结构)，则需要在悬垂结构下表面设置支撑，从而辅助制件成型。然而，对于打印结构复杂或者内部有流道的制件，当我们严格执行45°临界角度设置支撑时，如果悬垂结构在制件内侧，我们在制件的内部大面积设置支撑后，虽然打印成功率明显提高，但是对后续的工作却有很大的影响，比如由于内部支撑阻挡，制件打印完成后内部粉末无法清理干净，这些粉末在热处理过程中，在高温环境下，与制件材料一起发生固态相变，将会与制件粘接在一起，后续无法清理，这极大的增加了后处理去支撑的难度。另一方面，当下人工去除支撑技术能力有限，如果在制件内部的异形结构中设置了支撑，在去支撑过程中，工具和设备均无法伸入其中，导致内部支撑无法去除，这将对制件的使用产生不良影响。因而，在3d打印金属制件过程中，技术人员对制件打印前的小倾斜角悬垂面结构的验证就极为重要。

技术实现思路

1、为了解决现有技术存在的上述技术问题，本实用新型提供了一种用于验证三维物体的小倾斜角悬垂面结构的测试件，采用该测试件可尽可能地减少支撑的数量和降低了去支撑的难度，还缩减了整个工件打印的时间，以及降低了打印成本。

2、为实现上述目的，本实用新型提供了一种用于验证三维物体的小倾斜角悬垂面结构的测试件，包括棱柱体，所述棱柱体在3d打印时具有下表面，所述下表面和水平面的夹角与三维物体的待验证的小倾斜角悬垂面和水平面的夹角相同，所述测试件的材料与待验证的小倾斜角悬垂面的材料相同。

3、作为本实用新型的进一步优选方案，所述待验证的小倾斜角悬垂面与水平面的夹角小于45°。

4、作为本实用新型的进一步优选方案，所述待验证的小倾斜角悬垂面与水平面的夹角的初始角度为0°，所述棱柱体的长度的最小值为10mm，且当待打印三维物体的待验证的小倾斜角悬垂面与水平面的夹角每增大5°，长度也加长5mm。

5、作为本实用新型的进一步优选方案，所述棱柱体的长度为10mm～55mm。

6、作为本实用新型的进一步优选方案，所述棱柱体的长度为20mm。

7、作为本实用新型的进一步优选方案，所述测试件还包括柱体，所述柱体设置于所述棱柱体在3d打印时距离水平面最近的一端。

8、作为本实用新型的进一步优选方案，所述柱体为圆柱体。

9、作为本实用新型的进一步优选方案，所述圆柱体的直径为3.5mm，高度为15mm。

10、作为本实用新型的进一步优选方案，所述棱柱体的横截面为等边三角形、圆弧形或方形。

11、作为本实用新型的进一步优选方案，所述棱柱体的横截面为等边三角形，且边长为8mm。

12、本实用新型的用于验证三维物体的小倾斜角悬垂面结构的测试件，通过采用上述技术方案，设计了一种简易结构的测试件，其在待打印三维物体的正式打印之前测试，可以在短时间内评估待打印三维物体的待验证的小倾斜角悬垂面结构的局部难成型特征的成形质量，从而减少了三维物体打印失败的风险，进而判定了待打印三维物体的待验证的小倾斜角悬垂面结构的打印状况，而且，本实用新型的测试件对于待打印三维物体的所有材料的验证都适用，可为零件支撑设计提供参考依据，从而大幅降低了非必要支撑的打印，同时减少了后处理环节的工作量，降低了生产成本，增加了效率，确保了工件质量。

技术特征：

1.一种用于验证三维物体的小倾斜角悬垂面结构的测试件，其特征在于，包括棱柱体，所述棱柱体在3d打印时具有下表面，所述下表面和水平面的夹角与三维物体的待验证的小倾斜角悬垂面和水平面的夹角相同，所述测试件的材料与待验证的小倾斜角悬垂面的材料相同。

2.根据权利要求1所述的用于验证三维物体的小倾斜角悬垂面结构的测试件，其特征在于，所述待验证的小倾斜角悬垂面与水平面的夹角小于45°。

3.根据权利要求1所述的用于验证三维物体的小倾斜角悬垂面结构的测试件，其特征在于，所述待验证的小倾斜角悬垂面与水平面的夹角的初始角度为0°，所述棱柱体的长度的最小值为10mm，且当待打印三维物体的待验证的小倾斜角悬垂面与水平面的夹角每增大5°，长度也加长5mm。

4.根据权利要求1所述的用于验证三维物体的小倾斜角悬垂面结构的测试件，其特征在于，所述棱柱体的长度为10mm～55mm。

5.根据权利要求4所述的用于验证三维物体的小倾斜角悬垂面结构的测试件，其特征在于，所述棱柱体的长度为20mm。

6.根据权利要求1所述的用于验证三维物体的小倾斜角悬垂面结构的测试件，其特征在于，所述测试件还包括柱体，所述柱体设置于所述棱柱体在3d打印时距离水平面最近的一端。

7.根据权利要求6所述的用于验证三维物体的小倾斜角悬垂面结构的测试件，其特征在于，所述柱体为圆柱体。

8.根据权利要求7所述的用于验证三维物体的小倾斜角悬垂面结构的测试件，其特征在于，所述圆柱体的直径为3.5mm，高度为15mm。

9.根据权利要求1至8任一项所述的用于验证三维物体的小倾斜角悬垂面结构的测试件，其特征在于，所述棱柱体的横截面为等边三角形、圆弧形或方形。

10.根据权利要求9所述的用于验证三维物体的小倾斜角悬垂面结构的测试件，其特征在于，所述棱柱体的横截面为等边三角形，且边长为8mm。

技术总结
一种用于验证三维物体的小倾斜角悬垂面结构的测试件，包括棱柱体，所述棱柱体在3D打印时具有下表面，所述下表面和水平面的夹角与三维物体的待验证的小倾斜角悬垂面和水平面的夹角相同，所述测试件的材料与待验证的小倾斜角悬垂面的材料相同。本技术设计了一种简易结构的测试件，在待打印三维物体的正式打印之前测试，可以在短时间内评估待打印三维物体的待验证的小倾斜角悬垂面结构的局部难成型特征的成形质量，减少了三维物体打印失败的风险，从而可判定待打印三维物体的待验证的小倾斜角悬垂面结构的打印状况，且大幅降低非必要支撑的打印，同时减少后处理环节的工作量，降低生产成本，增加效率，确保工件质量。

技术研发人员：李乐,何鹏,陈虎清,徐峰,陈璨,宋佳林
受保护的技术使用者：湖南华曙高科技股份有限公司
技术研发日：20230824
技术公布日：2024/4/17