3D打印技术又称增材制造技术,近年来获得了迅速发展。激光选区熔融技术(Selective Laser Melting,SLM)是技术较成熟、应用较广泛的一种3D打印技术,可制造致密度高、组织良好、力学性能优异的零件。SLM技术以激光为热源逐层熔化粉末材料,理论上可根据三维模型制造出任意形状的结构件,在实际成型悬空结构时,悬空结构制造质量差,需要支撑结构保证加工过程顺利进行。目前支撑结构都是等参数设计,设计过程缺乏理论指导,具有一定的主观性和不确定性,悬空结构的制造质量无法保证,常出现翘曲等变形。本文基于SLM工艺特点,研究可变密度蜂窝支撑结构,能够根据悬空结构特点进行变密度设计,保证制造过程顺利进行,同时支撑结构参数的变化改变零件固有频率,为零件动态参数调整提供技术手段。本文主要研究内容包括:1.研究可变密度蜂窝结构设计与布局。对几种常见的蜂窝结构进行参数分析,在满足SLM工艺约束下,比较几种蜂窝结构相对密度,确定六边形蜂窝结构作为研究对象。针对蜂窝结构特点,设计蜂窝结构可变密度布局方式,对蜂窝结构形成的封闭内腔,设计出粉孔和出粉通道。2.研究蜂窝支撑结构的成型性能。利用SLM技术对蜂窝结构进行制造,分析SLM技术对蜂窝支撑结构的成型能力。通过力学性能和残余应力试验,研究支撑结构参数对支撑结构力学性能和表面残余应力的影响,通过对比,讨论两种蜂窝结构和点阵结构在力学性能和残余应力的差异。根据研究结果,得出蜂窝支撑结构可变密度布局方式。3.研究可变密度蜂窝结构的振动特性。通过有限元分析方法,分析计算不同参数蜂窝结构的固有频率,研究蜂窝结构参数对结构固有频率的影响,讨论几种可变密度蜂窝结构布局方式对结构固有频率的影响。4.研究基于可变密度蜂窝支撑结构的应用。提出3D打印零件内部结构设计方法,分析齿轮零件的组成和性能特点,研究可变密度蜂窝结构在改变齿轮零件固有频率的应用,分析设计前后零件性能的差异,验证设计方法的合理性。