针对内流道零件的无支撑增材制造成型方法探讨

郭生，杨建宇

（1.沈阳机床（集团）有限责任公司钣金事业部，辽宁 沈阳 110142；2.东北大学机械工程与自动化学院，辽宁 沈阳 110819）

近年来，3D 打印技术，特别是DLD（Direct Laser Deposition，直接激光沉积）技术在喷气发动机和涡轮发电机关键部件的制造和维修中得到了越来越多的应用，其中内流道通常是重要的特征。传统上在如DLD 或FDM（熔融沉积成型）工艺中，需要支撑结构来避免熔融材料在印刷过程中的塌落，这既耗时又浪费材料。此外，支撑结构的拆除过程也是不可避免的，这造成了时间、材料以及人力成本的再次浪费。对于像喷气发动机燃料喷嘴或涡轮这样的零件，内流道的形状因需要满足流体力学等方面要求而不能完全根据制造工艺的要求修改，因此，使用3D 打印成型时，就需要从减少支撑的角度考虑，需要一种无支撑的3D 打印方法来制造这类零件。

支持无支撑3D 打印的方法主要有三类：分区组合方法、自支撑方法和多向打印方法。分区组合方法首先将一个模型分成有限的小部件，然后，在无支撑结构的情况下分别进行打印，再将这些小部件组合成一个整体。在这一领域，Xiangzhi Wei 等在2017 年提出了一种特别适用于外壳模型的无支撑打印的基于骨架的分割方法，该方法可以“同时尽量减少接缝和裂缝的影响”。E、Karasik 等人还提出了一种新的模型划分方法，其中划分平面“不是随机选择的，而是从识别和解决各种常见几何构型的形状分析例程中派生出来的”。尽管分区组合工艺满足支持要求，但它将制造过程分为“打印”和“组合”两个步骤。……