王 朔，石峰源，石 巖

(1.長(zhǎng)春理工大學(xué) 機(jī)電工程學(xué)院·長(zhǎng)春·130022；2. 科技部光學(xué)國(guó)際科技合作基地·長(zhǎng)春·130022；3. 上海航天控制技術(shù)研究所·上?！?01109；4. 上海市空間智能控制技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室·上?！?01109)

0 引 言

微納衛(wèi)星通常指質(zhì)量小于100kg并具有實(shí)際使用功能的衛(wèi)星。憑借著體積小、功耗低、開(kāi)發(fā)周期短、成本更低的優(yōu)勢(shì)，在科研、國(guó)防和商用等領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用[1]。

與傳統(tǒng)衛(wèi)星相比，微納衛(wèi)星的質(zhì)量、尺寸、功率等相差1個(gè)甚至幾個(gè)數(shù)量級(jí)，星上資源和空間非常有限，這也是制約其研究與應(yīng)用的國(guó)際性難題[2]。在微納衛(wèi)星設(shè)計(jì)方面，由于尺寸、質(zhì)量、功率等設(shè)計(jì)參數(shù)受到嚴(yán)格限制，衛(wèi)星微型化與低成本的需求更加迫切，因而采用大衛(wèi)星小型化的設(shè)計(jì)方法很難實(shí)現(xiàn)，必須采用先進(jìn)的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)微納衛(wèi)星的低成本化與高功能密度化。

美國(guó)Planet Labs公司的鴿群星座(Flock遙感衛(wèi)星群)是全球最大規(guī)模的地球影像衛(wèi)星星座群，整個(gè)星座由約350顆衛(wèi)星組成并分布于不同高度的軌道上，每顆衛(wèi)星都搭載其自行研制的光學(xué)系統(tǒng)和相機(jī)，采用在相同軌道高密度布置相位不同的衛(wèi)星的方式提高對(duì)地覆蓋的面積[3]。美國(guó)企業(yè)家馬斯克的SpaceX計(jì)劃，預(yù)計(jì)向地球低軌密集發(fā)射微納衛(wèi)星，并為北美地區(qū)提供互聯(lián)網(wǎng)骨干網(wǎng)服務(wù)，以滿足美國(guó)、加拿大等國(guó)家的天基互聯(lián)網(wǎng)需求[4]。我國(guó)商業(yè)航天遙感衛(wèi)星以“吉林一號(hào)”衛(wèi)星星座為代表，預(yù)計(jì)2025年左右實(shí)現(xiàn)138顆各類(lèi)型光學(xué)遙感衛(wèi)星組網(wǎng)，是國(guó)內(nèi)規(guī)模最大的商業(yè)光學(xué)遙感衛(wèi)星星座[5]。

針對(duì)航空航天用各構(gòu)件的輕量化要求與結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性要求，目前研究人員采用高強(qiáng)鋁合金與鈦合金等先進(jìn)航天材料，結(jié)合針對(duì)形狀與尺寸的拓?fù)鋬?yōu)化方法，對(duì)航空航天用各構(gòu)件的結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)[6-7]。但由于大部分拓?fù)鋬?yōu)化出來(lái)的結(jié)構(gòu)模型都是不規(guī)則的，對(duì)于傳統(tǒng)加工方法而言，只能加工出2～4mm壁厚的承力構(gòu)件，無(wú)法進(jìn)行拓?fù)浜蟊”诮Y(jié)構(gòu)的高精度制造與加工。而隨著增材制造技術(shù)的日益發(fā)展與成熟，可以基于離散-堆積原理，由零件三維數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)直接制造零件，并形成了一套屬于自己領(lǐng)域的獨(dú)特的科學(xué)技術(shù)體系。選區(qū)激光熔化(Selective Laser Melting，SLM)技術(shù)是金屬增材制造的一個(gè)分支，它通過(guò)振鏡控制高能激光在金屬粉末床上的移動(dòng)，燒結(jié)金屬粉末進(jìn)行逐層堆積并實(shí)現(xiàn)最終成形，適合用于制作各種復(fù)雜結(jié)構(gòu)的金屬零件[8-10]。由于SLM技術(shù)擁有直接成型、數(shù)字制造、快速制造、逐層制造的特點(diǎn)，正好與拓?fù)鋬?yōu)化結(jié)構(gòu)相輔相成，能夠一次打印出所需形狀尺寸要求的工件，可以解決常規(guī)結(jié)構(gòu)經(jīng)過(guò)拓?fù)鋬?yōu)化后無(wú)法通過(guò)傳統(tǒng)機(jī)械加工形式成型的問(wèn)題，同時(shí)還能節(jié)約加工時(shí)間，避免了因減材加工所帶來(lái)的材料浪費(fèi)問(wèn)題。因此，在對(duì)具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)的零部件有著輕質(zhì)量、高強(qiáng)度要求的航空航天、醫(yī)療、模具等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用[11-16]。

以 Al合金為代表的輕合金材料的3D打印，既體現(xiàn)了3D打印技術(shù)本身精密化、近凈成形的發(fā)展趨勢(shì)，又凸顯了在選材上的輕量化、高性能的發(fā)展方向[17]。AlSi10Mg作為最早開(kāi)展3D打印研究的鋁合金材料，通過(guò)工藝優(yōu)化已然能夠獲得近全致密的鋁合金制件，且其力學(xué)性能能夠達(dá)到甚至超過(guò)傳統(tǒng)的鑄造制件[18]，但其同時(shí)也存在諸如打印效率低、表面質(zhì)量差、尺寸精度偏低等不足。眾多學(xué)者為探究工藝參數(shù)對(duì)其影響做了大量試驗(yàn)研究，并通過(guò)模型與試驗(yàn)相結(jié)合的方法總結(jié)了不少典型特征的設(shè)計(jì)規(guī)則，為后續(xù)的研究與實(shí)際生產(chǎn)提供參考[19-20]。同時(shí)，隨著各種高性能金屬增材制造研究的進(jìn)步，面向增材制造的三維點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)建模優(yōu)化設(shè)計(jì)為各種高性能金屬材料構(gòu)件的輕量化發(fā)展提供了新的解決途徑[21]。

為此，本文基于AlSi10Mg材料的SLM增材制造技術(shù)，開(kāi)展對(duì)某20kg級(jí)別微納衛(wèi)星主承力結(jié)構(gòu)的再優(yōu)化研究，并重點(diǎn)解決3D打印成型過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題，最終實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星相機(jī)大型復(fù)雜結(jié)構(gòu)主承力構(gòu)件的高承載、輕量化的設(shè)計(jì)與制造。

1 試驗(yàn)方法與設(shè)備

增材制造成型試驗(yàn)在TruPrint 3000型金屬SLM增材制造設(shè)備上進(jìn)行，配備RED POWER QUBE系列PIPA-Q光纖激光器，光斑焦點(diǎn)直徑為100μm。采用保護(hù)氣體霧化法生產(chǎn)的AlSi10Mg粉末進(jìn)行各部件的成型制造，粉末顆粒的平均粒徑為45μm，其化學(xué)成分如表1所示。粉末使用前需要將其放在真空干燥箱中120℃干燥6h。打印過(guò)程中采用氮?dú)獗Ｗo(hù)，含氧量低于0.03%，基板預(yù)熱至200℃。

表1 AlSi10Mg粉末的化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù)%)

采取棋盤(pán)格掃描打印策略，每層掃描一次且每層掃描路徑方向相對(duì)于前一層旋轉(zhuǎn)67°。打印完畢后，待成型倉(cāng)內(nèi)溫度降到室溫時(shí)，將基板與打印件一同取出放至加熱爐進(jìn)行時(shí)效處理，加熱爐溫度設(shè)定為120℃，加熱時(shí)間設(shè)定為8h，去除承力結(jié)構(gòu)中的殘余應(yīng)力，穩(wěn)定結(jié)構(gòu)尺寸。最后通過(guò)拆除支撐和表面噴砂處理及配合位置精密研磨后裝配并測(cè)試。

2 輕量化薄壁折邊結(jié)構(gòu)力學(xué)性能分析

研究的20kg微納遙感衛(wèi)星相機(jī)光學(xué)元件主要為主、次反射鏡與校正鏡筒，各光學(xué)元件通過(guò)螺栓與螺紋等連結(jié)方式安裝在各個(gè)承力結(jié)構(gòu)上。

而相機(jī)的主要承載結(jié)構(gòu)由轉(zhuǎn)接環(huán)、次鏡環(huán)、主背板3個(gè)構(gòu)件組成，同時(shí)也是主、次反射鏡高位置精度的重要保證。其中主背板反面需要背負(fù)整個(gè)相機(jī)的電箱組件，正面需要承重主鏡組件、校正鏡組件、各鏡環(huán)組件與其他組件，是整個(gè)相機(jī)的主要承力構(gòu)件。為滿足整體結(jié)構(gòu)的輕量化需求，本相機(jī)各支撐結(jié)構(gòu)由先前2～4mm傳統(tǒng)壁厚結(jié)構(gòu)更改為0.5mm的薄壁結(jié)構(gòu)，并采用AlSi10Mg材料進(jìn)行3D打印成型。

由于0.5mm壁厚的薄壁結(jié)構(gòu)無(wú)法承受相機(jī)各組件所帶來(lái)的壓力，需要對(duì)薄壁結(jié)構(gòu)進(jìn)行相應(yīng)的優(yōu)化。參考工字梁的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了邊長(zhǎng)為20mm的立方折邊結(jié)構(gòu)，并通過(guò)三維繪圖軟件計(jì)算出其體積，再設(shè)計(jì)出同體積下無(wú)折邊結(jié)構(gòu)的立方結(jié)構(gòu)與同體積下的立方桁架結(jié)構(gòu)，以此模型來(lái)探究所設(shè)計(jì)的薄壁折邊結(jié)構(gòu)在實(shí)現(xiàn)輕量化的同時(shí)是否具有良好的力學(xué)特性。設(shè)計(jì)后的各立方結(jié)構(gòu)如圖1所示，其中折邊結(jié)構(gòu)的壁厚為0.5mm，無(wú)折邊結(jié)構(gòu)的壁厚為0.736mm，桁架結(jié)構(gòu)中各支柱邊長(zhǎng)為1.927mm。

(a)薄壁折邊結(jié)構(gòu) (b)無(wú)折邊結(jié)構(gòu) (c)桁架結(jié)構(gòu)圖1 同質(zhì)量條件下各典型支撐結(jié)構(gòu)模型Fig.1 Models of typical support structures under the same mass

基于Hypermesh軟件對(duì)各立方結(jié)構(gòu)使用0.5mm的六面體網(wǎng)格進(jìn)行劃分，隨后依據(jù)顯式動(dòng)力學(xué)，利用Abaqus軟件進(jìn)行受壓縮與受扭轉(zhuǎn)兩種不同狀態(tài)時(shí)的應(yīng)力應(yīng)變分析，得到沿豎直方向壓縮1mm的應(yīng)力應(yīng)變?cè)茍D與繞豎直方向扭轉(zhuǎn)10°的應(yīng)力應(yīng)變?cè)茍D分別如圖2與圖3所示。

(a)薄壁折邊結(jié)構(gòu) (b)無(wú)折邊結(jié)構(gòu) (c)桁架結(jié)構(gòu)圖2 各承力件沿豎直方向壓縮1mm的應(yīng)力應(yīng)變?cè)茍DFig.2 The stress-strain cloud diagram of each bearing member compressed by 1mm in the vertical direction

(a)薄壁折邊結(jié)構(gòu) (b)無(wú)折邊結(jié)構(gòu) (c)桁架結(jié)構(gòu)圖3 各承力件繞豎直方向扭轉(zhuǎn)10°的應(yīng)力應(yīng)變?cè)茍DFig.3 The stress-strain cloud diagram of each load-bearing member twisted by 10° around the vertical direction

由該應(yīng)力應(yīng)變?cè)茍D分析可知，同樣在壓縮量為1mm的情況下，無(wú)折邊結(jié)構(gòu)的各截面均已出現(xiàn)不同程度的變形，桁架結(jié)構(gòu)出現(xiàn)了向一側(cè)的傾斜變形，而折邊結(jié)構(gòu)在保持著原有結(jié)構(gòu)的前提下承受著740MPa的最大壓應(yīng)力；同樣在扭轉(zhuǎn)10°角度的情況下，各結(jié)構(gòu)均出現(xiàn)了類(lèi)似的扭轉(zhuǎn)變形，但折邊結(jié)構(gòu)最大可以承受742MPa的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力，而無(wú)折邊結(jié)構(gòu)與桁架結(jié)構(gòu)在同樣扭轉(zhuǎn)角度的情況下承受的最大扭轉(zhuǎn)應(yīng)力分別僅為560MPa與520MPa。

綜上所述，在同體積、同質(zhì)量的三種立方結(jié)構(gòu)中，設(shè)計(jì)的0.5mm薄壁折邊結(jié)構(gòu)具有最佳的抗變形能力，在滿足輕量化的同時(shí)兼具較高的承載能力。將折邊結(jié)構(gòu)應(yīng)用至各承力構(gòu)件上，得到其3D模型如圖4所示。

(a)轉(zhuǎn)接環(huán) (b)次鏡環(huán) (c)主背板圖4 具有折邊結(jié)構(gòu)的各承力件3D模型Fig.4 3D model of each load-bearing member with folded structure

3 增材制造成型關(guān)鍵技術(shù)

3.1 薄壁折邊結(jié)構(gòu)增材制造支撐解決方案

根據(jù)前期對(duì)AlSi10Mg材料3D打印成型后各項(xiàng)性能研究，將打印制備各承力部件的工藝參數(shù)初步定為：激光功率375W，掃描速度2760mm/s，鋪粉層厚30μm。

基于SLM 3D打印技術(shù)逐層制造的特點(diǎn)，為了保證折邊結(jié)構(gòu)能夠成功打印，需要在薄壁懸垂結(jié)構(gòu)表面下方添加支撐結(jié)構(gòu)，打印完畢后的各承力構(gòu)架如圖5所示。

圖5 帶有折邊懸垂面打印支撐的各承力件Fig.5 Each load-bearing member with printed support on the folded overhang surface

但由于各承力部件的折邊結(jié)構(gòu)壁厚僅為0.5mm，構(gòu)件內(nèi)部空間布局復(fù)雜，因此無(wú)法采用機(jī)加方法對(duì)打印后的輔助成型支撐結(jié)構(gòu)進(jìn)行有效去除，且在去除過(guò)程中會(huì)對(duì)0.5mm的薄壁構(gòu)件整體造成不同程度的損壞，如圖6所示。

圖6 打印成型后無(wú)法去除的懸垂面支撐Fig.6 Overhanging support that cannot be removed after printing

鑒于上述原因，需要針對(duì)薄壁件的折邊結(jié)構(gòu)進(jìn)行再優(yōu)化改進(jìn)，保證各承力構(gòu)件內(nèi)部懸垂面可以在無(wú)打印支撐的條件下實(shí)現(xiàn)整體的3D打印成型。

由于AlSi10Mg粉末可以實(shí)現(xiàn)45°薄壁結(jié)構(gòu)的無(wú)支撐傾斜生長(zhǎng)，研究設(shè)計(jì)了如圖7(a)所示的優(yōu)化結(jié)構(gòu)。

使用45°的斜壁將折邊直角連接起來(lái)，形成新的折邊-倒角結(jié)構(gòu)。從截面上來(lái)看，原本的直角折邊結(jié)構(gòu)變成了內(nèi)部掏空的三角形框架，更具有穩(wěn)定性。使用如圖7(b)所示的無(wú)需去除的輕量化微桁架支撐結(jié)構(gòu)，對(duì)框架內(nèi)部的中空部分進(jìn)行填充,以保證折邊懸空的上表面良好成型，同時(shí)在折邊壁的側(cè)邊設(shè)計(jì)圓孔,以便于后續(xù)清理殘留其中的金屬粉末。新設(shè)計(jì)的折邊-倒角結(jié)構(gòu)避免了折邊結(jié)構(gòu)懸垂面下方打印支撐的增添，可以順利進(jìn)行構(gòu)件的3D打印成型，同時(shí)也加強(qiáng)了構(gòu)件的承載能力。

(a)折邊結(jié)構(gòu)再優(yōu)化

(b)輕量化微桁架支撐

由于折邊-倒角結(jié)構(gòu)相較于原有折邊設(shè)計(jì)增添了45°斜壁與內(nèi)部不去除微桁架的添加，會(huì)稍微增大各承力構(gòu)件的整體質(zhì)量。為了盡可能保證構(gòu)件的輕量化，決定只針對(duì)轉(zhuǎn)接環(huán)與次鏡環(huán)的安裝面?zhèn)冗M(jìn)行折邊-倒角結(jié)構(gòu)的更改。由于主背板為主要承力件，且若主背板下安裝面更改為折邊-倒角結(jié)構(gòu)后，其內(nèi)部空間無(wú)需添加微桁架支撐即可實(shí)現(xiàn)3D打印成型，故主背板構(gòu)件的上下安裝面需要同時(shí)更改為折邊-倒角結(jié)構(gòu)。為了對(duì)主背板結(jié)構(gòu)進(jìn)一步減質(zhì)，在主背板的側(cè)面金屬薄壁上進(jìn)行菱形孔洞鏤空處理，同時(shí)將整體的圓環(huán)結(jié)構(gòu)優(yōu)化為六邊形結(jié)構(gòu)。優(yōu)化后的各部件結(jié)構(gòu)如圖8所示，優(yōu)化結(jié)構(gòu)后的轉(zhuǎn)接環(huán)與次鏡環(huán)無(wú)法在同一基板上進(jìn)行3D打印成型，3個(gè)承力構(gòu)件均需單獨(dú)進(jìn)行打印成型。

(a)轉(zhuǎn)接環(huán) (b)次鏡環(huán) (c)主背板圖8 優(yōu)化后各承壓結(jié)構(gòu)模型Fig.8 The optimized pressure-bearing structural models

以優(yōu)化后的模型進(jìn)行3D打印，得到成型后帶打印支撐的轉(zhuǎn)接環(huán)構(gòu)件如圖9所示。只需在拆除基板后去除環(huán)內(nèi)外兩側(cè)薄壁處的打印支撐即可得到轉(zhuǎn)接環(huán)構(gòu)件，同理可得次鏡環(huán)構(gòu)件。將拆除支撐后的轉(zhuǎn)接環(huán)與次鏡環(huán)組裝至一起，可得到如圖10所示的組裝結(jié)構(gòu)。

圖9 帶打印支撐的轉(zhuǎn)接環(huán)結(jié)構(gòu)Fig.9 Adapter ring structure with print support

圖10 拆除支撐并組裝后的轉(zhuǎn)接環(huán)與次鏡環(huán)Fig.10 The adapter ring and secondary mirror ring after dismantling the support and assembling

3.2 薄壁結(jié)構(gòu)增材制造變形解決方案

在主背板的打印過(guò)程中，出現(xiàn)了如圖11所示的金屬凸起，最終導(dǎo)致打印失敗。經(jīng)過(guò)分析，該問(wèn)題是由于主背板下安裝表面結(jié)構(gòu)更改造成的。在成型過(guò)程中，當(dāng)激光行進(jìn)至下表面尖角處時(shí)，激光束會(huì)由于大角度轉(zhuǎn)變速度方向于薄壁尖角處存留一部分熱量，隨著時(shí)間的累積，該尖角處會(huì)因積累過(guò)多的熱量而形成金屬凸起變形，導(dǎo)致粉床刮刀在后續(xù)鋪粉過(guò)程中于此處出現(xiàn)跳粉現(xiàn)象，進(jìn)而造成打印失敗。

圖11 尖角處凸起變形造成的打印失敗Fig.11 Failure caused by raised deformation at sharp corners

基于上述原因，從能量輸入、結(jié)構(gòu)微調(diào)及加快熱傳導(dǎo)三方面研究解決。對(duì)主背板的激光打印參數(shù)進(jìn)行微調(diào)修改，激光功率由 375W降低至355W，掃描速度由2760mm/s改為2750mm/s，由此，能量輸入由0.136J/mm降至0.129J/mm。為對(duì)比該兩組不同工藝條件下打印樣品的力學(xué)性能，參照GB/T 228.1—2021《金屬材料拉伸試驗(yàn)》進(jìn)行拉伸件的制備與測(cè)試，參照GB/T 4340《金屬材料 維氏硬度試驗(yàn)》測(cè)試其維氏硬度，最終測(cè)得經(jīng)工藝調(diào)整后樣件的拉伸強(qiáng)度由365MPa降至338MPa，延伸率由14.00%降至12.79%，硬度由109.7HV變?yōu)?09.8HV。經(jīng)比較可知，參數(shù)改變后樣件硬度變化并不明顯，拉伸性能雖有所降低但也優(yōu)于傳統(tǒng)鑄件，故可使用調(diào)整后參數(shù)進(jìn)行主背板的打印。同時(shí)將如圖12所示的薄壁尖角更改為過(guò)渡圓角，并在該處折邊-倒角結(jié)構(gòu)的內(nèi)部空間中添加如圖13所示的部分不去除微桁架支撐，起到加快熱量傳遞的作用。

按照上述方法制備主背板樣件至一定高度后停止打印，得到解決方案實(shí)施前后對(duì)比如圖14所示。由圖14可知，相較于先前成型失敗的零件，實(shí)施上述方案后的各尖角處成型效果得到了明顯改善，有效解決了打印過(guò)程尖角變形難題，順利完成大型復(fù)雜結(jié)構(gòu)薄壁構(gòu)件的SLM增材制造。

(a)薄壁尖角

(b)圓角過(guò)渡

圖13 尖角過(guò)渡處內(nèi)部空間添加傳熱微桁架Fig.13 Heat transfer micro-truss added to the interior space at the transition of sharp corners

(a)改善前

(b)改善后

4 結(jié)果與驗(yàn)證

將打印成型的各構(gòu)件進(jìn)行經(jīng)熱處理、基板去除、支撐去除與表面噴砂處理后，得到最終成品如圖15所示，其中轉(zhuǎn)接環(huán)質(zhì)量為87g，次鏡環(huán)質(zhì)量為89g，主背板質(zhì)量為546g。

(a)轉(zhuǎn)接環(huán) (b)次鏡環(huán) (c)主背板圖15 噴砂、稱重后的各承壓構(gòu)件Fig.15 Each pressure-bearing member after sandblasting and weighing

將各結(jié)構(gòu)件裝載至原理樣機(jī)，開(kāi)展了系統(tǒng)裝調(diào)與地面力學(xué)試驗(yàn)，通過(guò)8g重力加速度測(cè)試，各部件的減質(zhì)效果與承載能力超過(guò)預(yù)期，獲得了技術(shù)需求單位認(rèn)可。

5 結(jié) 論

面向20kg微納遙感衛(wèi)星相機(jī)主承力構(gòu)件的輕量化需求，開(kāi)展了基于SLM增材制造技術(shù)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與制造關(guān)鍵技術(shù)研究。優(yōu)化設(shè)計(jì)了壁厚0.5mm的輕量化高強(qiáng)度折邊結(jié)構(gòu)，并通過(guò)對(duì)結(jié)構(gòu)與工藝再調(diào)整，使得該20kg微納衛(wèi)星相機(jī)的3個(gè)主要承力構(gòu)件順利打印成型，實(shí)現(xiàn)了厚度0.5mm、直徑298mm的大型薄壁構(gòu)件的高支撐強(qiáng)度、高精度精密成形制造，得到以下結(jié)論：

1)在同體積、同質(zhì)量的前提下，薄壁折邊結(jié)構(gòu)在受壓縮與受扭轉(zhuǎn)兩種狀態(tài)下的抗變形能力均強(qiáng)于其他結(jié)構(gòu)，因此可以將薄壁折邊結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)理念應(yīng)用于20kg級(jí)別微納衛(wèi)星相機(jī)各承力結(jié)構(gòu)部件，實(shí)現(xiàn)其輕量化。

2)針對(duì)薄壁折邊結(jié)構(gòu)增材制造輔助支撐難以去除問(wèn)題，增添了45°傾角的斜壁結(jié)構(gòu)。該斜壁可與直角折邊形成三角形截面的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，只需在該折邊-斜壁結(jié)構(gòu)內(nèi)部空間增添無(wú)需去除的輕量化微桁架支撐，并在折邊側(cè)壁增添排粉孔洞，即可實(shí)現(xiàn)各承力部件的無(wú)支撐3D打印成型。在提升0.5mm薄壁構(gòu)件承載能力的前提下,實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品的輕量化3D打印成型。

3)針對(duì)由熱量累積造成的薄壁折邊結(jié)構(gòu)增材制造變形問(wèn)題，將原本打印失敗處的薄壁尖角改為過(guò)渡圓角，并在該處的折邊-斜壁結(jié)構(gòu)內(nèi)部空間添加部分不去除的微桁架支撐用來(lái)加快熱量的傳遞過(guò)程。同時(shí)微調(diào)了激光打印參數(shù)，將打印時(shí)的能量輸入由0.136J/mm降低至0.129J/mm，最終成功解決了打印過(guò)程中的金屬凸起變形問(wèn)題，順利實(shí)現(xiàn)了主背板結(jié)構(gòu)的3D打印成型。