一种用于3d打印的圆柱状支撑结构
阅读说明：本技术 一种用于3d打印的圆柱状支撑结构 (Cylindrical supporting structure for 3D printing ) 是由 史廷春 葛啸 于 2020-12-31 设计创作，主要内容包括：一种用于3D打印的圆柱状支撑结构,包括多根平行排布的支撑主体,支撑主体由相连接的底部支撑块、中部支撑块和上部支撑块,底部支撑块、中部支撑块和上部支撑块位于一条直线上；上部支撑块和底部支撑块分别位于中部支撑块的上下两端,且底部支撑块和上部支撑块均为圆台结构,中部支撑块为圆柱结构；与现有技术相比,通过圆台结构的上部支撑块的设计,使得圆柱状支撑结构能够满足不同模型对支撑的要求,保证了对待支撑区域的全面检测与全面支撑,保证了支撑的强度和稳定性,在相同条件下,本发明的圆柱状支撑结构能够节省打印时间,节约打印耗材,成型后圆柱状支撑结构的去除也更容易,对模型表面质量影响降到最小,缩短了3D打印后处理的时间。(A cylindrical supporting structure for 3D printing comprises a plurality of supporting bodies which are arranged in parallel, wherein each supporting body consists of a bottom supporting block, a middle supporting block and an upper supporting block which are connected, and the bottom supporting block, the middle supporting block and the upper supporting block are positioned on the same straight line; the upper supporting block and the bottom supporting block are respectively positioned at the upper end and the lower end of the middle supporting block, the bottom supporting block and the upper supporting block are both in a round platform structure, and the middle supporting block is in a cylindrical structure; compared with the prior art, the design of the upper supporting block of the circular truncated cone structure enables the cylindrical supporting structure to meet the requirements of different models for supporting, comprehensive detection and comprehensive supporting of a region to be supported are guaranteed, and the strength and stability of supporting are guaranteed.)
技术领域
本发明属于3D打印技术领域，尤其是一种用于3D打印的圆柱状支撑结构。
背景技术
熔融沉积制造技术是3D打印中的一项常用的制造技术，区别于传统铸模制造和减材制造，FDM技术是一种增材制造技术。它是以数字模型文件STL为基础，运用热塑性粘合材料，如PLA塑料，ABS塑料等为打印原料，通过逐层打印的方式来制造产品的技术，打印时将打印材料加热熔融状态，在喷头正下方挤出成丝状，喷头在打印过程中沿着一定的路径不断移动，丝状材料通过喷头挤出在打印平台上，迅速冷却凝固成型。
FDM技术的一个主要特点是熔丝必须沉积在现有的模型实体或者支撑上，支撑结构在打印过程中起到支撑模型悬空部分的作用，在模型制作完毕后，这些支撑都必须被剥离掉。支撑不足会影响成型稳定性，甚至会无法成型，支撑结构的增加会增加打印模型的成本及时间，同是在去除时会影响模型表面质量，甚至有时会破坏模型表面，因此需要设计出一种在相同的条件下，既能减少打印时间，又能节约打印耗材，并且可用于3D打印的圆柱状支撑结构。
目前关于3D打印支撑结构，有网格状和树状两大类，其中网格状支撑结构能够对于悬垂区域有较完整的全覆盖，这种方法虽然能够提供非常稳定的支撑结构，但浪费材料，并且后处理阶段，支撑结构很难去除，甚至去除后会严重损坏模型表面成型质量。其中树状支撑结构，能够节约大量的打印耗材，但是打印过程会出现打印不稳定现象，成型概率很低，导致模型打印失败。
中国专利201711116209.4公开一种树形支撑结构，该树形支撑结构虽然能够提供稳定的支撑环境，但是支撑结构所用材料非常多，支撑结构不易去除，而且支撑结构与模型接触面积比较大，去除支撑后对模型表明质量影响较大。
发明内容
本发明是为了克服上述现有技术中的缺陷，提供一种结构简单，便于支撑，节约耗材的用于3D打印的圆柱状支撑结构。
为了达到以上目的，本发明所采用的技术方案是：一种用于3D打印的圆柱状支撑结构，包括多根平行排布的支撑主体，支撑主体由相连接的底部支撑块、中部支撑块和上部支撑块，底部支撑块、中部支撑块和上部支撑块位于一条直线上；所述上部支撑块和底部支撑块分别位于中部支撑块的上下两端，且底部支撑块和上部支撑块均为圆台结构，中部支撑块为圆柱结构。
作为本发明的一种优选方案，所述中部支撑块的直径尺寸与支撑主体的长度尺寸相对应，且中部支撑块占支撑主体长度的4/5。
作为本发明的一种优选方案，所述上部支撑块自上而下尺寸逐渐减小，且上部支撑块顶部直径为上部支撑块底部直径的一半。
作为本发明的一种优选方案，所述上部支撑块底部尺寸与中部支撑块的截面尺寸相同。
作为本发明的一种优选方案，所述上部支撑块的高度为支撑主体长度的1/10。
作为本发明的一种优选方案，所述底部支撑块自上而下尺寸逐渐增大，且底部支撑块顶部直径为底部支撑块底部直径的两倍。
作为本发明的一种优选方案，所述底部支撑块底部尺寸与中部支撑块的截面尺寸相同。
作为本发明的一种优选方案，所述底部支撑块的高度为支撑主体长度的1/10。
作为本发明的一种优选方案，所述底部支撑块、中部支撑块和上部支撑块为一体成型结构。
作为本发明的一种优选方案，所述相邻所述支撑主体之间的间距为2-4mm。
本发明的有益效果是，与现有技术相比：通过圆台结构的上部支撑块的设计，使得圆柱状支撑结构能够满足不同模型对支撑的要求，保证了对待支撑区域的全面检测与全面支撑，保证了支撑的强度和稳定性，在相同条件下，本发明的圆柱状支撑结构能够节省打印时间，节约打印耗材，成型后圆柱状支撑结构的去除也更容易，对模型表面质量影响降到最小，缩短了3D打印后处理的时间。
附图说明
图1是支撑主体的结构示意图；
图2是中部支撑块的结构示意图；
图3是悬吊球模型的打印示意图；
图4是斜面模型的打印示意图；
图中附图标记：支撑主体1，中部支撑块2，上部支撑块3，底部支撑块4。
具体实施方式
下面结合附图对本发明实施例作详细说明。
如图1-4所示，一种用于3D打印的圆柱状支撑结构，包括多根平行排布的支撑主体1，支撑主体1由相连接的底部支撑块4、中部支撑块2和上部支撑块3，底部支撑块4、中部支撑块2和上部支撑块3位于一条直线上；上部支撑块3和底部支撑块4分别位于中部支撑块2的上下两端，且底部支撑块4和上部支撑块3均为圆台结构，中部支撑块2为圆柱结构。
上部支撑块3和底部支撑块4对称设置于中部支撑块2的上下两端，且上部支撑块3和底部支撑块4的结构和尺寸相同，上部支撑块3用于支撑所需打印的斜面或物体，底部支撑块4内嵌于基座板内，用于支撑上部支撑块3的位置和支撑上部支撑块3的竖直度。
中部支撑块2的直径尺寸与支撑主体1的长度尺寸相对应，且中部支撑块2占支撑主体1长度的4/5，中部支撑块2的直径尺寸为支撑主体1的长度除以30加1，单位为mm，例如支撑主体1的长度为300mm时，中部支撑块2的直径尺寸为11mm，中部支撑块2在尽可能长的同时确保中部支撑块2不会倾倒，解决了中部支撑块2的物料和成本。
上部支撑块3自上而下尺寸逐渐减小，上部支撑块3的顶部和底部均为圆形结构，且上部支撑块3顶部直径为上部支撑块3底部直径的一半，上部支撑块3底部与中部支撑块2的顶部相连，且上部支撑块3底部尺寸与中部支撑块2的截面尺寸相同，上部支撑块3顶部用于支撑模型实体，上部支撑块3的高度为支撑主体1长度的1/10。
底部支撑块4自上而下尺寸逐渐增大，底部支撑块4的顶部和底部均为圆形结构，且底部支撑块4顶部直径为底部支撑块4底部直径的两倍，底部支撑块4顶部与中部支撑块2的底部相连，且底部支撑块4底部尺寸与中部支撑块2的截面尺寸相同，底部支撑块4底部与打印平台相连，底部支撑块4的高度为支撑主体1长度的1/10。
底部支撑块4、中部支撑块2和上部支撑块3为一体成型结构，相邻支撑主体1之间的间距为2-4mm，支撑主体1的长度取决于待支撑区域的高度在垂直向下方向与模型自身或者打印平台的距离。
实施例一：用于3D打印悬吊球的圆柱状支撑结构，具有圆柱状支撑结构底部支撑块4、中部支撑块2和上部支撑块3，底部支撑块4与打印平台相连接，底部支撑块4呈圆台状，由下至上半径逐渐增大，底部支撑块4顶部半径为底部支撑块4底部半径的两倍，底部支撑块4与中部支撑块2连接处具有相同的支撑半径，底部支撑块4高度为支撑主体1高度的十分之一。
中部支撑块2呈圆柱状，高度为支撑主体1高度的五分之四，支撑主体1的直径为1.5mm，相邻支撑主体1之间的距离为2mm，上部支撑块3与模型实体相连接，上部支撑块3呈圆台状，由下至上半径逐渐减小，上部支撑块3的顶部半径为上部支撑块3底部半径的二分之一，上部支撑块3与中部支撑块2的连接处具有相同的支撑半径，上部支撑块3高度为支撑主体1高度的十分之一。
支撑主体1的上下部分与模型接触或者与打印平台接触部位具有相对总体支撑结构更小的接触半径，相对合理的支撑密度，能够给成型过程提供未定的支撑环境，并且模型成型后，支撑结构去除更加容易，更加优化模型表面成型质量，提高打印精度同时缩短打印时间，节约打印成本，形成悬吊球模型的圆柱状支撑结构。
实施例二：本实例以用于3D打印斜面模型的圆柱状支撑结构为例，采用熔融沉积成型FDM成型工艺。
用于3D打印斜面模型的圆柱状支撑结构，具有圆柱状支撑结构底部支撑块4、中部支撑块2和上部支撑块3。底部支撑块4与打印平台相连接，底部支撑块4呈圆台状，由下至上半径逐渐增大，底部支撑块4顶部半径为底部支撑块4底部半径的两倍，底部支撑块4与中部支撑块2连接处具有相同的支撑半径，底部支撑块4高度为总支撑高度的十分之一。
中部支撑块2呈圆柱状，高度为支撑主体1高度的五分之四，中部支撑块2的直径为1.5mm，相邻支撑主体1之间的距离为4mm。上部支撑块3与模型实体相连接，上部支撑块3呈圆台状，由下至上半径逐渐减小，上部支撑块3顶部的半径为上部支撑块3底部半径的二分之一，上部支撑块3与中部支撑块的连接处具有相同的支撑半径，上部支撑块3高度为支撑主体1高度的十分之一。
为了方便后续对圆柱状支撑结构的去除，在支撑结构与模型接触部位进行了结构优化，减小了支撑结构与模型的接触面积，从而使支撑结构的去除更加容易，减小支撑结构的去除对模型表面成型质量的影响。如图4所示，形成斜面模型的圆柱状支撑结构。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现；因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
尽管本文较多地使用了图中附图标记：支撑主体1，中部支撑块2，上部支撑块3，底部支撑块4等术语，但并不排除使用其它术语的可能性；使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。
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