(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211188474.4 (22)申请日 2022.09.27 (71)申请人 北京理工大 学 地址 100081 北京市海淀区中关村南大街5 号 (72)发明人 段晟昱　贾贺然　刘彬　彭飞　 雷红帅　 (74)专利代理 机构 北京格允知识产权代理有限 公司 11609 专利代理师 李亚东 (51)Int.Cl. G06F 30/23(2020.01) G06F 111/04(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 面向增材制造的蒙皮点阵结构及结构的内 支撑设计方法 (57)摘要 本发明涉及轻量化结构技术领域， 尤其涉及 一种面向增材制造的蒙皮点阵结构及结构的内 支撑设计方法。 该方法利用设计好并按尺寸装配 的模型为设计基础， 通过对蒙皮进行离散， 确定 支撑点位， 得到的内支撑满足打印支撑， 保障了 上蒙皮与点阵芯层之间的载荷传递的同时尽量 减少了对点阵芯层力学性能分布的影响。 并且， 由于在建模 过程中对蒙皮几何进行了空间离散， 提取节点的空间坐标， 可以方便地转化为有限元 模型进行计算或用于制备， 为产品的设计及仿真 计算带来了便利， 具有十分重要的工程应用价 值。 蒙皮点阵结构具有合理内支撑结构的蒙皮点 阵结构， 保障了上蒙皮与点阵芯层之间的载荷传 递， 减少了对点阵芯层力学性能分布的影响， 在 打印完成后无需去除。 权利要求书2页 说明书7页 附图5页 CN 115495952 A 2022.12.20 CN 115495952 A 1.一种面向增材制造的蒙皮点阵结构的内支撑设计方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： 对包覆在点阵芯层上侧的上蒙皮模型进行空间离散， 离散后的任意相邻的两个节点之 间的距离均不大于所采用增材制造 工艺允许的最小跨距； 以离散单元的形心沿打印负方向偏移预设距离， 得到所述离散单元的支撑基准点， 以 所述支撑基准点至所述离散单元的每个节点的连线分别作为轴线， 并根据第一预设半径 得 到相对应数量的支撑杆， 形成所述离散单元 的棱锥支撑， 每个所述支撑杆的倾斜角度均不 小于所采用增材制 造工艺允许的最小成型角度， 在所述点阵芯层上选择连接点， 以所述棱 锥支撑的顶点与所述点阵芯层上的连接点之间的连线作为轴线， 并根据第二预设半径得到 连接所述点阵芯层和所述棱锥支撑的连杆， 所述连杆的倾斜角度不小于所采用增材制造工 艺允许的最小成型角度； 当离散得到的每个所述离散单元处均形成一个所述棱锥支撑， 且每个所述棱锥支撑的 顶点均通过 所述连杆与所述 点阵芯层连接， 则得到上蒙皮内支撑 。 2.根据权利要求1所述的内支撑设计方法， 其特 征在于： 所述形心的偏移预设距离小于点阵芯层单 胞周期长度的一半。 3.根据权利要求1所述的内支撑设计方法， 其特 征在于： 所述第一预设 半径与所述 点阵芯层的杆件半径相同； 和/或 所述第二预设 半径与所述 点阵芯层的杆件半径相同。 4.根据权利要求1所述的内支撑设计方法， 其特 征在于： 在所采用增材制造工艺允许的最小成型角度至90 °之间的范围内， 所述连杆选择相对 水平面更 大的倾斜角度。 5.根据权利要求4所述的内支撑设计方法， 其特征在于： 每个所述点阵芯层上的连接点 连接的杆件数量 不超过八个。 6.根据权利要求1～5任一项所述的内支撑设计方法， 其特征在于： 在所述点阵芯层靠 近下蒙皮一侧的单胞具有悬空节点时， 对下蒙皮模型进行空间离散， 在所述下蒙皮离散后 的节点中选择连接点， 以所述悬空节点与下蒙皮上 的连接点之间的连线作为轴线， 并根据 第三预设半径得到悬 空点支杆， 所述悬空点支杆的倾斜角度不小于所采用增材制造工艺 允 许的最小成型角度， 直至每 个所述悬空节点均连接有悬空点支杆。 7.根据权利要求6所述的内支撑设计方法， 其特征在于： 在所采用增材制造工艺允许的 最小成型角度至90 °之间的范围内， 所述悬空点支杆选择相对水平面更 大的倾斜角度。 8.根据权利要求6所述的内支撑设计方法， 其特征在于： 所述第 三预设半径与 所述点阵 芯层的杆件半径相同。 9.一种面向增材制造的蒙皮点阵结构， 其特征在于： 包括上蒙皮、 点阵芯层和下蒙皮， 所述点阵芯层位于所述上蒙皮和所述下蒙皮之 间， 位于下层的所述点阵芯层每个单胞均有 节点与所述下蒙皮连接， 使所述下蒙皮为所述点阵芯层提供所需的打印支撑， 所述上蒙皮 与所述点阵芯层之间设有上蒙皮内支撑， 所述上蒙皮内支撑由如权利要求1 ‑5任一项所述 的内支撑设计方法得到 。 10.一种面向增材制造的蒙皮点阵结构， 其特征在于： 包括上蒙皮、 点阵芯层和下蒙皮， 所述点阵芯层位于所述上蒙皮和所述下蒙皮之 间， 所述上蒙皮与所述点阵芯层之 间设有上 蒙皮内支撑， 所述点阵芯层与所述下蒙皮之间的悬空节点连接有悬空点支杆， 所述上蒙皮权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115495952 A 2内支撑和所述悬空点支杆由如权利要求6～8所述的内支撑设计方法得到 。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115495952 A 3