本發(fā)明涉及金屬3d打印，尤其涉及一種多結構復合制造方法。

背景技術：

1、激光選區(qū)熔化成形(slm)技術作為3d打印領域的重要分支，通過將三維數字模型離散為二維平面幾何圖形，并采用專用切片軟件逐層鋪粉、燒結，直至形成零件。這一過程可以在沒有模具的情況下實現產品的快速響應和短周期成形。slm技術的無模具特性使其在復雜結構制造中具有獨特優(yōu)勢，尤其是在一些傳統(tǒng)制造方法難以實現的形狀和結構上。然而，在實際生產制造領域，面臨著一些挑戰(zhàn)，這些挑戰(zhàn)使得單純依賴某一種制造技術難以一次性制備復雜結構，或者導致制備后的冶金性能較差，無法滿足嚴格的強度和性能要求。

2、實際生產中，復雜結構零件的制造往往涉及多種制造方式的結合。一些加工方式本身具有顯著優(yōu)勢，例如高精度或材料適應性，但僅依賴于單一加工方式進行制備，通常會暴露出明顯的短板。具體表現為制造周期長、加工成本高、材料利用率低等弊端，給實際生產帶來了諸多困難。

3、在飛行器領域，這種多結構類零件的制造難題尤為突出。隨著集成化設計理念的不斷推廣，飛行器中經常需要將多種結構組合設計在一起，從而提高零件的功能集成度和整體性能。然而，這也帶來了多結構零件制備的復雜性和制造難度。傳統(tǒng)制造方式很難應對這種復雜性，單一制造技術難以在一次加工過程中實現所有結構的成形。此外，由于多結構零件對材料性能和冶金質量要求較高，確保零件在極端環(huán)境下的可靠性和耐久性也成為一大挑戰(zhàn)。

4、這些制造難題嚴重制約了飛行器的服役運轉。隨著飛行器設計和制造技術的不斷進步，對多結構零件的需求也在不斷增加。復雜結構零件的制造難度增加，不僅影響了飛行器的生產效率，還對其整體性能和可靠性提出了更高的要求。在這種背景下，如何有效解決多結構零件的制造難題，成為了制造業(yè)亟待解決的重要課題。需進一步研究和探索，以提升制造效率、降低成本，并確保零件的高性能和高可靠性。

技術實現思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種多結構復合制造方法，以解決多結構類零件單一、加工方式周期長、加工成本高、材料利用率低的技術問題。

2、為實現上述目的，本發(fā)明提供了一種多結構復合制造方法，包括如下方法步驟：

3、步驟s1，選取用于制備中間法蘭的鍛造毛坯；

4、步驟s2，通過機械加式方式制備中間法蘭，在中間法蘭的雙面開設多個臺階孔；

5、步驟s3，采用緊固件通過臺階孔將中間法蘭固定于成形基板上；

6、步驟s4，將成形基板并固定在3d打印平臺上；

7、步驟s5，進行第一次3d打印，成形大筒體和小筒體于中間法蘭的第一法蘭平面，形成第一狀態(tài)結構體；

8、步驟s6，將第一狀態(tài)結構體從成形倉取出；

9、步驟s7，清理第一狀態(tài)結構體上的粉末；

10、步驟s8，對第一狀態(tài)結構體進行真空熱處理；

11、步驟s9，移除緊固件和成形基板；

12、步驟s10，將大筒體、小筒體和中間法蘭構成的結構體反向，使大筒體和小筒體朝下，在臺階孔內安裝緊固件并與成形基板固定連接；

13、步驟s11，在中間法蘭與成形基板之間設置圓柱墊塊，

14、步驟s12，將成形基板固定安裝在3d打印平臺上；

15、步驟s13，進行第二次3d打印，成形底部筒體于中間法蘭的第二法蘭平面，形成第二狀態(tài)結構體；

16、步驟s14，將第二狀態(tài)結構體從成形倉取出；

17、步驟s15，清理第二狀態(tài)結構體上的粉末；

18、步驟s16，對第二狀態(tài)結構體進行真空熱處理；

19、步驟s17，移除緊固件、圓柱墊塊和成形基板；

20、步驟s18，對中間法蘭的余量部分進行線切割；

21、步驟s19，對線切割面及各筒體表面進行打磨。

22、進一步地，第一次3d打印包括如下步驟：

23、步驟s201，向3d打印成形倉內裝填粉末；

24、步驟s202，采用金屬鏟刀將粉末壓實；

25、步驟s203，調整成形缸升降，直至中間法蘭頂部上面留下預定厚度的金屬粉末；

26、步驟s204，將大筒體和小筒體的三維模型導入3d打印專用工藝軟件；

27、步驟s205，按照預定層厚d對大筒體和小筒體進行切片；

28、步驟s206，賦予成形參數進行激光器出光打?。?/p>

29、步驟s207，激光燒結完當前層輪廓截面后，成形倉下降預定分層厚度d，刮刀鋪粉，激光再次燒結，依次循環(huán)往復，直至大筒體、小筒體打印程序完全打印完畢；通過多次循環(huán)鋪粉和燒結，確保了打印件的層間結合牢固，最終形成高精度的筒體結構；

30、步驟s208，停止成形基板加熱，待成形基板溫度降至室溫時，打開激光選區(qū)熔化設備艙門。避免了打印件的熱應力，減少了變形和裂紋的風險。

31、進一步地，第二次3d打印包括如下步驟：

32、步驟s301，向3d打印成形倉內裝填粉末；

33、步驟s302，采用金屬鏟刀將粉末壓實，手動運行鋪粉刮刀進行鋪粉；

34、步驟s303，調整成形缸升降，直至中間法蘭頂部上面留下預定厚度的金屬粉末；

35、步驟s304，關閉成形倉門，對成形倉室充氣，開啟成形基板加熱；

36、步驟s305，將底部筒體的三維模型導入3d打印專用工藝軟件，按照預定層厚d對底部筒體進行切片；

37、步驟s306，賦予成形參數，待成形倉室氧含量達到預定數值，成形基板溫度達到預定溫度時，進行激光器出光打印，掃描第一層時密切觀察激光掃描路徑，確認掃描幅面在中間法蘭相對應位置；確保打印過程的精確性和一致性；

38、步驟s307，激光燒結完當前層輪廓截面后，成形倉下降預定分層厚度d，刮刀鋪粉，激光再次燒結，依次循環(huán)往復，直至大筒體、小筒體打印程序完全打印完畢；

39、步驟s308，停止成形基板加熱，待成形基板溫度降至室溫時，打開激光選區(qū)熔化設備艙門。

40、該多結構復合制造方法通過詳細的步驟設計和優(yōu)化，顯著提高了制造精度、減少了制造成本、增強了結構強度、改善了表面質量、提升了靈活性和可定制性、減少了后續(xù)加工需求，并節(jié)省了時間。

41、進一步地，在步驟s1中，鍛造毛坯的厚度單邊余量為1～5mm，長度與寬度方向單邊余量10～50mm。確保了后續(xù)加工的材料充足性，減少了加工難度和成本。

42、進一步地，在步驟s2中，中間法蘭的厚度方向單邊保留0.1～0.2mm余量，長度和寬度方向保留5～45mm余量。使得在機械加工和后續(xù)處理過程中能夠有效控制尺寸精度，避免了材料浪費。

43、進一步地，緊固件為固定螺栓。使用固定螺栓作為緊固件，確保了中間法蘭和成形基板的穩(wěn)固連接，有效避免了在打印過程中因松動導致的結構偏差和打印失敗。

44、本發(fā)明提供的一種多結構復合制造方法具有以下優(yōu)點：

45、提高制造精度，通過在機械加工和3d打印過程中進行多次固定和調整，確保各個組件之間的對齊精度，從而提高了最終產品的制造精度；減少制造成本，采用鍛造毛坯和3d打印結合的方法，可以減少材料浪費和加工時間，從而降低了制造成本；增強結構強度，通過多次熱處理和緊固件的使用，可以提高結構件的力學性能和耐久性；改善表面質量，在各個制造步驟之間進行清理和打磨，可以顯著改善最終產品的表面質量，使其更加光滑和美觀；靈活性和可定制性，該方法適用于復雜結構件的制造，并且可以根據不同的設計需求進行調整，具有很高的靈活性和可定制性；減少后續(xù)加工，通過多步驟的制造工藝，可以在制造過程中完成大部分的結構成形和表面處理，減少了后續(xù)加工的需求；節(jié)省時間，綜合利用機械加工和3d打印的優(yōu)勢，可以縮短制造周期，提高生產效率。使得該多結構復合制造方法在高精度、復雜結構件的生產中具有顯著的優(yōu)勢。