一种点阵结构头盔缓冲层.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115868706A(43)申请公布日2023.03.31(21)申请号202211445708.9B32B3/14(2006.01)(22)申请日2022.11.18B32B3/22(2006.01)(71)申请人广东工业大学地址510062广东省广州市越秀区东风东路729号(72)发明人陈则尧李俊豪吴柏生(74)专利代理机构广东广信君达律师事务所44329专利代理师廖朗皓(51)Int.Cl.A42B3/12(2006.01)A42B3/06(2006.01)B32B1/00(2006.01)B32B27/34(2006.01)B32B27/06(2006.01)权利要求书2页说明书7页附图5页(54)发明名称一种点阵结构头盔缓冲层(57)摘要本发明公开了一种点阵结构头盔缓冲层，由外至内为外层、中层、内层，所述的外层、中层、内层通过增材制造技术制作而成，缓冲层的整体外形为半球面状结构；外层、中层、内层均由点阵晶格单元相互连接构成，点阵晶格单元为三维的内凹箭头结构，由顶点a、依次相邻的四个端点c、d、e、f以及内凹点b相互连接构成，其中，内凹点b位于顶点a以及四个端点c、d、e、f之间，四个端点c、d、e、f分别连接内凹点b以及顶点a，从而构成点阵晶格单元。本发明的点阵晶格单元结构具有负泊松比效应和具有与刺猬的刺般保护效果，能够在头盔受到撞击时发挥更有效的能量耗散性和抗冲击性，保护佩戴者的头部免受伤害，有效地提升了头盔的防护能力。CN115868706ACN115868706A权利要求书1/2页1.一种点阵结构头盔缓冲层，其特征在于，由外至内为外层、中层、内层，所述的外层、中层、内层通过增材制造技术整体制作连接而成，缓冲层的整体外形为半球面状结构；外层、中层、内层均由点阵晶格单元相互连接构成，点阵晶格单元为三维的内凹箭头结构，其结构由顶点a、依次相邻的四个端点c、d、e、f以及内凹点b相互连接构成，其中，内凹点b位于顶点a以及四个端点c、d、e、f之间，四个端点c、d、e、f分别连接内凹点b以及顶点a，从而构成点阵晶格单元；对于内层、中层、外层中同一层的点阵晶格单元，一个点阵晶格单元通过端点c与相邻点阵晶格单元的端点e相连接，通过端点d与相邻点阵晶格单元端点f相连接；对于内层、中层、外层中相邻层的点阵晶格单元，在点阵结构头盔缓冲层半径方向，内层的点阵晶格单元通过顶点a与中层的点阵晶格单元的内凹点b连接，中层的点阵晶格单元通过顶点a与外层的点阵晶格单元的内凹点b连接。2.根据权利要求1所述的点阵结构头盔缓冲层，其特征在于，所述四个端点c、d、e、f与内凹点b以及顶点a之间的连接部分可采用半径为0.4mm的圆杆。3.根据权利要求1所述的点阵结构头盔缓冲层，其特征在于，所述缓冲层的材质为尼龙，打印原料选用尼龙12材料粉末。4.一种点阵结构头盔缓冲层的制作方法，其特征在于，包括：步骤1，构建球极坐标系和笛卡尔直角坐标系设定一个原点O作为笛卡尔直角坐标系和球极坐标系的共同原点，该原点O将作为最终设计的半球面状点阵结构头盔缓冲层底部中心；其中，笛卡尔直角坐标系的X轴和Y轴均位于点阵结构头盔缓冲层底部所在平面且方向为沿点阵结构头盔缓冲层半径方向；笛卡尔直角坐标系的Z轴指向点阵结构头盔缓冲层顶部；对于笛卡尔直角坐标系中的一点P(x,y,z)，球极坐标系的θ、分别为原点O与点P连线与正Z轴夹角、原点O与P点连线在XY平面上的投影与正X轴之间的夹角；r为原点O与P点连线的长度值；点阵晶格单元的顶点a、四个端点c、d、e、f以及内凹点b将作为笛卡尔直角坐标系中的一点P(x,y,z)进行下面步骤的参数设计后，通过3D打印技术制备：步骤2，设定点阵结构头盔缓冲层的最小内径rmin和最大外径rmax，其中，最小内径即为点阵结构头盔缓冲层的内层的内径，最大外径为外层的外径；步骤3，设定内层、中层、外层中点阵晶格单元4的顶点a和内凹点b的半径差值、端点c和端点e的值差、端点d与端点f的θ值差；步骤4，对于内层、中层、外层中同一层的点阵晶格单元，在θ为0‑90°的方向上，一个点阵晶格单元通过端点d与相邻点阵晶格单元的端点f相连接的方式连接；在为0‑360°的方向上，一个点阵晶格单元通过端点c与相邻点阵晶格单元端点e相连接的方式连接；步骤5，对于内层、中层、外层中相邻层的点阵晶格单元，在点阵结构头盔缓冲层半径方向，内层的点阵晶格单元通过顶点a与中层的点阵晶格单元的内凹点b连接，中层的点阵晶格单元通过顶点a与外层的点阵晶格单元的内凹点b连接；步骤6，将步骤2至步骤5的设定作为选择性激光烧结打印技术的打印参数，依次打印制备内层、中层、外层，从而形成点阵结构头盔缓冲层。5.根据权利要求4所述的点阵结构头