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天線支架是一種具有復雜形狀的薄壁類零件，其主要作用是支撐傳感器。天線支架最初是采用鋁合金材料通過傳統(tǒng)的減材制造方法加工而成。但由于設(shè)計之初考慮了傳統(tǒng)加工方法的各種約束，因此，加工出的天線支架普遍偏重

目前，華南理工大學Z Xiao等學者采用有限元仿真技術(shù)對現(xiàn)有的天線支架進行結(jié)構(gòu)優(yōu)化并將天線支架由鋁合金改為具有更高比強度的Ti6Al4V材料，具體優(yōu)化過程為，首先進行拓撲優(yōu)化，經(jīng)過27次迭代獲得重量較輕的天線支架結(jié)構(gòu)，同時仍然維持原天線支架的力學性能不變，拓撲優(yōu)化結(jié)果如圖1(a)所示，然后，對拓撲優(yōu)化后的天線支架進行表面平滑處理如圖1(b)所示，并在此基礎(chǔ)上進一步對天線支架模型按照優(yōu)化后的結(jié)構(gòu)進行重設(shè)計，最終獲得如圖1(c)所示的結(jié)構(gòu)重設(shè)計的天線支架CAD三維模型。

在獲得結(jié)構(gòu)優(yōu)化后的天線支架CAD三維模型的基礎(chǔ)上，研究人員進一步考慮了在采用激光選取熔化成形技術(shù)(SLM)加工該優(yōu)化后的天線支架時所受到的約束條件，其中主要包括：受限于激光光斑大小所能夠成型的最小壁厚，最小尖角以及最小空洞，考慮到熱應(yīng)力因素限制下所能成型的最大長寬比和天線支架的最佳擺放位置等。然后應(yīng)用激光選區(qū)熔化成形技術(shù)成功加工出該優(yōu)化后的天線支架，如圖2(a)所示 ，經(jīng)過去除多余支撐，噴砂、退火等后處理最終得到如圖2(b)所示的天線支架，該天線支架相比傳統(tǒng)的天線支架，重量減輕了30%，基頻增加了50.18%。其中，由圖2(c)可知，SLM加工平均尺寸誤差為-0.1220 mm/+0.1185 mm，最大誤差為-3.1892 mm/+3.0818 mm，滿足了天線支架的尺寸精度要求。

參考文獻：

1. Z Xiao, Y Yang, D Wang, et al. Structural optimization design for antenna bracket manufactured by selective laser melting [J].《Rapid Prototyping Journal》, 2018 .