Gitterstruktur af 3D-udskrivning og traditionel industri
1. Gitterstrukturegenskaber og energiabsorptionskapacitet
1) En af de vigtigste egenskaber ved gittermaterialer er energiabsorptionskapaciteten, som er kendetegnet ved evnen til at absorbere eller sprede mekanisk energi under kompression. Det er blevet bekræftet, at de fleste gitterstrukturer, såsom pyramidegitter, tredimensionelle Kagome-gitter, tetrahedrale gitter og diamantgitter, kan opnå meget god energiabsorptionsevne ved at ændre geometriske parametre såsom billedformat eller enhedscellestørrelse.
2) Designbare sandwichpaneler med gitterstrukturer har også vist sig at have fremragende energiabsorptionsegenskaber. Ud over geometriske parametre kan energiabsorptionsydelsen også indstilles af komplekse strukturer såsom gradientstrukturer, metalskumfyldte strukturer, flerlagsstrukturer og forskellige enhedscellestrukturer, som har vist sig at være mere effektive i energiabsorption end enkeltgitterstrukturer effektive.
3) Metoden til forbedring af de mekaniske egenskaber eller energiabsorptionskapaciteten er at ændre knudestrukturen, der forbinder stiverne. Når de udsættes for kompressions- eller stødbelastninger, forekommer der normalt spændingskoncentration. Denne metode er relativt enkel, men den kan forbedre energiabsorptionskapaciteten i metalgitterstrukturen
2. Sammenligning af gitterstruktur af traditionel proces og 3D-udskrivning
Der er flere teknikker til fremstilling af metalgitterstrukturer i konventionelle processer, herunder stempling, ekstruderingsbundet trådskæring, foldning af ekspansionsark og investeringsstøbning. Ud over støbning skal disse teknikker bruge limnings- eller svejseteknikker til at samle stiverne til dannelse af gitterstrukturen. Under behandlingen er kryds ofte følsomme over for defekter, såsom bobler og mikrokrakker, hvilket fører til en svækkelse af gitterstrukturens overordnede mekaniske egenskaber. Til investeringsstøbningsteknologi kan elektrolysatorkonfigurationen ikke være for kompliceret på grund af begrænsningerne i selve teknologien.
Gitter har nogle unikke egenskaber, der er meget nyttige, når man designer dele eller produkter, der næsten er umulige at replikere med traditionelle designteknikker. Undersøgelser har vist, at polygrainstrukturer er op til syv gange stærkere end standard gitterobjekter i enkelt, en signifikant styrkeforskel for omarrangering af visse geometrier, som kun 3D-udskrivning kan opnå. Det blev konstateret, at ingen anden fabrikationsmetode kunne producere disse strukturer.
3. Hvorfor vælge 3D-trykte gitterstrukturer
1) Reducer materialeforbruget
Brug af gitter i et design kan i høj grad reducere mængden af materiale, der bruges ved at fjerne det meste af materialet i ikke-kritiske områder.
2) Letvægts
Reduktion af materialeforbruget reducerer vægten. I mange applikationer er vægten af en del eller samling normalt så let som muligt. jo mindre materiale, der bruges til at skabe en del, er lig med en lavere pris
3) Energiabsorption
Gitterstrukturen har mange egenskaber, der er gavnlige for at absorbere energi. Ved at variere tætheden af forskellige regioner og endda celletyper kan designet effektivt absorbere energi i forskellige retninger. Komplekse gittertyper kan omdirigeres og bedre distribuere energi i flere retninger for at absorbere slagkræfter, samtidig med at man udnytter de forskellige egenskaber ved moderne additivfremstillingsharpikser.
4) Forøg overfladearealet
Nogle applikationer fokuserer på at maksimere overfladearealet snarere end mekanisk styrke. For eksempel kan varmeoverførsel eller kemiske reaktioner være det primære mål. Gitterstrukturer er nyttige her, fordi de giver delen flere overflader uden at øge dens samlede fodaftryk.
5) Osseointegration
Dette refererer til en metode til at skabe gitterstrukturer i medicinske implantater for at fremme knoglevækst. Det resulterende implantat danner en stærkere binding til patientens egen knoglestruktur.
4. Gitterstruktur type
Gitter er alle baseret på en enhedscelle. Dette er en gentagende enhed, der gentages i flere retninger for at danne en helhed. Gittertyper er opdelt i kategorier baseret på deres egenskaber
1) TPMS gitter
Triple Period Minimum Surface (TPMS) gitter oprettes, når en enhedscelle genereres ved hjælp af trigonometriske ligninger
2) Strut gitter
Et gitter af stivere består af sammenkoblede bjælker, der er forbundet i forskellige mønstre defineret af cellerne. Søjler kan forbindes med hjørner, kanter og flader af terningelementer, og forskellige kombinationer af disse forbindelsespunkter resulterer i forskellige typer.
3) Plan gitter
Et plan gitter er den enkleste type gitter og oprettes, når en 2D-enhedscelle ekstruderes til 3D. Den mest almindelige type plan gitter er honningkagestrukturen.
3D-udskrivning af gitterstrukturer er den ideelle løsning på problemet. Det har en præcist konstrueret gitterstruktur, næsten ubegrænsede matrixmaterialer, optimerede egenskaber og kan fremstilles af mange industrielle teknologier, hvilket gør dem ideelle til brug i bilindustrien, medicinsk, sportsudstyr, varmevekslere, forbrugerprodukter vigtige applikationer.
