Mrežna struktura 3D tiskanja in tradicionalne industrije
1. Značilnosti strukture rešetke in sposobnost absorpcije energije
1) Ena najpomembnejših lastnosti mrežastih materialov je sposobnost absorpcije energije, za katero je značilna sposobnost absorbiranja ali razpršitve mehanske energije med stiskanjem. Potrjeno je bilo, da večina mrežnih struktur, kot so piramidne rešetke, tridimenzionalne rešetke Kagome, tetraedrske rešetke in diamantne rešetke, lahko doseže zelo dobro zmogljivost absorpcije energije s spreminjanjem geometrijskih parametrov, kot so razmerje stranic ali velikost enotne celice. .
2) Izkazalo se je tudi, da imajo oblikovane sendvič plošče z mrežasto strukturo odlične lastnosti absorpcije energije. Poleg geometrijskih parametrov je mogoče učinkovitost absorpcije energije nastaviti tudi s kompleksnimi strukturami, kot so gradientne strukture, strukture, polnjene s kovinsko peno, večplastne strukture in različne strukture enotnih celic, za katere se je izkazalo, da so pri absorpciji energije učinkovitejše od enojnih rešetk. učinkovite strukture.
3) Metoda za izboljšanje mehanskih lastnosti ali sposobnosti absorpcije energije je sprememba vozlišča, ki povezuje opornike. Ko je izpostavljena kompresijskim ali udarnim obremenitvam, običajno pride do koncentracije napetosti. Ta metoda je razmeroma preprosta, vendar lahko izboljša sposobnost absorpcije energije kovinske rešetkaste strukture
2. Primerjava rešetkaste strukture tradicionalnega postopka in 3D tiska
Obstaja več tehnik za izdelavo kovinskih rešetkastih struktur v običajnih postopkih, vključno z vtiskovanjem, ekstruzijskim-rezanjem vezane žice, zlaganjem ekspanzijske pločevine in vlivanjem. Poleg litja morajo te tehnike uporabljati tehnike lepljenja ali varjenja za sestavljanje opornikov v strukturo rešetke. Med obdelavo so spoji pogosto občutljivi na napake, kot so mehurčki in mikrorazpoke, kar vodi v oslabitev splošnih mehanskih lastnosti strukture rešetke. Za tehnologijo investicijskega litja konfiguracija elektrolizerja ne more biti preveč zapletena zaradi omejitev same tehnologije.
Rešetka ima nekaj edinstvenih lastnosti, ki so zelo uporabne pri oblikovanju delov ali izdelkov, ki jih je skoraj nemogoče ponoviti s tradicionalnimi tehnikami oblikovanja. Študije so pokazale, da so polizrnate strukture do sedemkrat močnejše od standardnih rešetkastih objektov v enojnem, kar je pomembna razlika v trdnosti za preureditev določenih geometrij, ki jo lahko doseže samo 3D-tiskanje. Ugotovljeno je bilo, da nobena druga metoda izdelave ne more proizvesti teh struktur.
3. Zakaj izbrati 3D tiskane rešetkaste strukture
1) Zmanjšajte porabo materiala
Z uporabo rešetk v zasnovi lahko močno zmanjšate količino uporabljenega materiala, tako da odstranite večino materiala na ne-kritičnih območjih.
2) Lahka
Zmanjšanje porabe materiala zmanjša težo. V mnogih aplikacijah je teža dela ali sklopa običajno čim manjša. manj materiala, uporabljenega za izdelavo dela, je enako nižji ceni
3) Absorpcija energije
Rešetkasta struktura ima številne lastnosti, ki so koristne za absorpcijo energije. S spreminjanjem gostote različnih regij in celo tipov celic lahko zasnova učinkovito absorbira energijo v različnih smereh. Kompleksne vrste rešetk je mogoče preusmeriti in bolje porazdeliti energijo v več smereh, da absorbirajo udarne sile, hkrati pa izkoristite različne lastnosti sodobnih smol za aditivno proizvodnjo.
4) Povečajte površino
Nekatere aplikacije se osredotočajo na maksimalno povečanje površine in ne na mehansko trdnost. Na primer, prenos toplote ali kemične reakcije so lahko primarna tarča. Mrežaste strukture so tukaj uporabne, ker dajejo delu več površin, ne da bi povečale njegov skupni odtis.
5) Osseointegracija
To se nanaša na metodo ustvarjanja rešetkastih struktur v medicinskih vsadkih za spodbujanje rasti kosti. Nastali vsadek tvori močnejšo vez s pacientovo lastno kostno strukturo.
4. Vrsta rešetkaste strukture
Vse mreže temeljijo na enotni celici. To je ponavljajoča se enota, ki se ponavlja v več smereh in tvori celoto. Vrste rešetk so razdeljene v kategorije glede na njihove lastnosti
1) TPMS rešetka
Rešetke s trojno obdobno minimalno površino (TPMS) so ustvarjene, ko je enotna celica ustvarjena z uporabo trigonometričnih enačb
2) Oporna rešetka
Rešetka opornikov je sestavljena iz medsebojno povezanih tramov, povezanih v različnih vzorcih, ki jih določajo celice. Stebri se lahko povezujejo z oglišči, robovi in ploskvami kockastih elementov, različne kombinacije teh povezovalnih točk pa povzročijo različne tipe.
3) Planarna rešetka
Planarna mreža je najpreprostejša vrsta rešetke in nastane, ko se 2D enotna celica iztisne v 3D. Najpogostejša vrsta ravninske rešetke je struktura satja.
3D tiskanje rešetkastih struktur je idealna rešitev problema. Ima natančno izdelano strukturo rešetke, skoraj neomejene matrične materiale, optimizirane lastnosti in ga je mogoče izdelati s številnimi industrijskimi-tehnologijami, zaradi česar so idealni za uporabo v avtomobilski, medicinski, športni opremi, toplotnih izmenjevalcih, izdelkih široke potrošnje. aplikacije.
