Roosterstructuur van 3D-printen en traditionele industrie
1. Kenmerken van de roosterstructuur en energieabsorptiecapaciteit:
1) Een van de belangrijkste eigenschappen van roostermaterialen is het energieabsorptievermogen, dat wordt gekenmerkt door het vermogen om mechanische energie tijdens compressie te absorberen of te dissiperen. Er is bevestigd dat de meeste roosterstructuren, zoals piramideroosters, drie-dimensionale Kagome-roosters, tetraëdrische roosters en diamantroosters, zeer goede energieabsorptieprestaties kunnen bereiken door geometrische parameters zoals beeldverhouding of eenheidscelgrootte te veranderen .
2) Ontwerpbare sandwichpanelen met roosterstructuren blijken ook uitstekende energieabsorberende eigenschappen te hebben. Naast geometrische parameters kunnen de energieabsorptieprestaties ook worden afgestemd door complexe structuren zoals gradiëntstructuren, met metaalschuim gevulde structuren, meerlaagse structuren en verschillende eenheidscelstructuren, waarvan is aangetoond dat ze efficiënter zijn in energieabsorptie dan enkelvoudige roosters. structuren efficiënt.
3) De methode om de mechanische eigenschappen of het energieabsorptievermogen te verbeteren, is het wijzigen van de knoopstructuur die de stutten verbindt. Bij blootstelling aan druk- of schokbelastingen treedt meestal spanningsconcentratie op. Deze methode is relatief eenvoudig, maar kan het energieabsorptievermogen van de metalen roosterstructuur verbeteren
2. Vergelijking van de roosterstructuur van traditioneel proces en 3D-printen
Er zijn verschillende technieken voor het vervaardigen van metalen roosterstructuren in conventionele processen, waaronder stempelen, extrusie-gebonden draadsnijden, vouwen van expansievellen en investeringsgieten. Naast gieten, moeten deze technieken verbindings- of lastechnieken gebruiken om de stutten samen te stellen om de roosterstructuur te vormen. Tijdens de verwerking zijn juncties vaak gevoelig voor defecten, zoals bellen en microscheuren, wat leidt tot een verzwakking van de algehele mechanische eigenschappen van de roosterstructuur. Voor investeringsgiettechnologie kan de configuratie van de elektrolyse niet te ingewikkeld zijn vanwege de beperkingen van de technologie zelf.
Lattice heeft een aantal unieke eigenschappen die erg handig zijn bij het ontwerpen van onderdelen of producten die bijna onmogelijk te repliceren zijn met traditionele ontwerptechnieken. Studies hebben aangetoond dat polygrain-structuren tot zeven keer sterker zijn dan standaard roosterobjecten in één enkele, een aanzienlijk sterkteverschil voor het herschikken van bepaalde geometrieën die alleen 3D-printen kan bereiken. Er werd ontdekt dat geen enkele andere fabricagemethode deze structuren kon produceren.
3. Waarom kiezen voor 3D-geprinte roosterstructuren?
1) Verminder materiaalgebruik
Het gebruik van roosters in een ontwerp kan de hoeveelheid materiaal die wordt gebruikt aanzienlijk verminderen door het meeste materiaal te verwijderen in niet-kritieke gebieden.
2) Lichtgewicht
Het verminderen van het materiaalgebruik vermindert het gewicht. In veel toepassingen is het gewicht van een onderdeel of samenstel meestal zo laag mogelijk. het minder materiaal dat wordt gebruikt om een onderdeel te maken is gelijk aan een lagere prijs
3) Energieabsorptie:
De roosterstructuur heeft veel eigenschappen die gunstig zijn voor het absorberen van energie. Door de dichtheid van verschillende regio's en zelfs celtypen te variëren, kan het ontwerp energie in verschillende richtingen efficiënt absorberen. Complexe roostertypes kunnen worden omgeleid en energie beter in meerdere richtingen verdelen om impactkrachten te absorberen, terwijl ze profiteren van de verschillende eigenschappen van moderne additieve productieharsen.
4) Vergroot het oppervlak
Sommige toepassingen zijn gericht op het maximaliseren van het oppervlak in plaats van op mechanische sterkte. Warmteoverdracht of chemische reacties kunnen bijvoorbeeld het primaire doelwit zijn. Roosterstructuren zijn hier nuttig omdat ze het onderdeel meer oppervlakken geven zonder de totale voetafdruk te vergroten.
5) Osseo-integratie
Dit verwijst naar een methode om roosterstructuren in medische implantaten te creëren om botgroei te bevorderen. Het resulterende implantaat vormt een sterkere binding met de eigen botstructuur van de patiënt.
4. Type roosterstructuur:
Lattice zijn allemaal gebaseerd op een eenheidscel. Dit is een herhalende eenheid die in meerdere richtingen wordt herhaald om een geheel te vormen. Roostertypes zijn onderverdeeld in categorieën op basis van hun eigenschappen
1) TPMS-rooster
Triple Period Minimum Surface (TPMS) roosters worden gemaakt wanneer een eenheidscel wordt gegenereerd met behulp van trigonometrische vergelijkingen
2) Strut-rooster
Een rooster van stutten bestaat uit onderling verbonden balken, verbonden in verschillende patronen die door de cellen worden bepaald. Pijlers kunnen worden verbonden door hoekpunten, randen en vlakken van kubuselementen, en verschillende combinaties van deze verbindingspunten resulteren in verschillende typen.
3) Vlak rooster
Een vlak rooster is het eenvoudigste type rooster en wordt gemaakt wanneer een 2D-eenheidscel in 3D wordt geëxtrudeerd. Het meest voorkomende type vlak rooster is de honingraatstructuur.
Het 3D printen van roosterstructuren is de ideale oplossing voor het probleem. Het heeft een nauwkeurig ontworpen roosterstructuur, vrijwel onbeperkte matrixmaterialen, geoptimaliseerde eigenschappen en kan worden vervaardigd door vele technologieën op industriële -schaal, waardoor ze ideaal zijn voor gebruik in auto's, medische apparatuur, sportuitrusting, warmtewisselaars, belangrijke consumentenproducten toepassingen.
