3D-tulostuksen ja perinteisen teollisuuden ristikkorakenne
1. Hilarakenteen ominaisuudet ja energian absorptiokyky
1) Yksi hilamateriaalien tärkeimmistä ominaisuuksista on energian absorptiokyky, jolle on tunnusomaista kyky absorboida tai hajottaa mekaanista energiaa puristuksen aikana. On vahvistettu, että useimmat hilarakenteet, kuten pyramidihilat, kolmiulotteiset Kagome-hilat, tetraedriset hilat ja timanttihilat, voivat saavuttaa erittäin hyvän energian absorptiokyvyn muuttamalla geometrisia parametreja, kuten kuvasuhdetta tai yksikkösolun kokoa. .
2) Suunnitelluilla ristikkorakenteisilla sandwich-paneeleilla on myös osoitettu olevan erinomaiset energian absorptio-ominaisuudet. Geometristen parametrien lisäksi energian absorptiokykyä voidaan virittää myös monimutkaisilla rakenteilla, kuten gradienttirakenteilla, metallivaahtotäytteisillä rakenteilla, monikerroksisilla rakenteilla ja erilaisilla yksikkökennorakenteilla, joiden on osoitettu olevan tehokkaampia energian absorptiossa kuin yksihila. rakenteet tehokkaita.
3) Menetelmä mekaanisten ominaisuuksien tai energian absorptiokyvyn parantamiseksi on muokata tukia yhdistävää solmurakennetta. Puristus- tai iskukuormituksen alaisena esiintyy yleensä jännityksen keskittymistä. Tämä menetelmä on suhteellisen yksinkertainen, mutta se voi parantaa metallihilarakenteen energian absorptiokykyä
2. Perinteisen prosessin ja 3D-tulostuksen hilarakenteen vertailu
Metalliristikkorakenteiden valmistamiseksi tavanomaisissa prosesseissa on useita tekniikoita, mukaan lukien meistaminen, ekstruusio-sidottu langan leikkaaminen, laajennuslevyn taittaminen ja sijoitusvalu. Valun lisäksi näissä tekniikoissa on käytettävä sidonta- tai hitsaustekniikoita tukien kokoamiseksi ristikkorakenteen muodostamiseksi. Käsittelyn aikana liitokset ovat usein herkkiä vioille, kuten kupille ja mikrohalkeamille, mikä johtaa hilarakenteen yleisten mekaanisten ominaisuuksien heikkenemiseen. Investointivalutekniikassa elektrolysaattorikokoonpano ei voi olla liian monimutkainen itse tekniikan rajoitusten vuoksi.
Hilassa on ainutlaatuisia ominaisuuksia, jotka ovat erittäin hyödyllisiä suunniteltaessa osia tai tuotteita, joita on lähes mahdoton jäljitellä perinteisillä suunnittelutekniikoilla. Tutkimukset ovat osoittaneet, että polygrain-rakenteet ovat jopa seitsemän kertaa vahvempia kuin tavalliset hilaobjektit yksittäisinä, mikä on merkittävä lujuusero tiettyjen geometrioiden uudelleenjärjestelyssä, joka voidaan saavuttaa vain 3D-tulostuksella. Todettiin, että millään muulla valmistusmenetelmällä näitä rakenteita ei voitaisi tuottaa.
3. Miksi valita 3D-painetut hilarakenteet
1) Vähennä materiaalin käyttöä
Hilojen käyttäminen suunnittelussa voi vähentää huomattavasti käytetyn materiaalin määrää poistamalla suurin osa materiaalista ei--kriittisiltä alueilta.
2) Kevyt
Materiaalin käytön vähentäminen vähentää painoa. Monissa sovelluksissa osan tai kokoonpanon paino on yleensä mahdollisimman kevyt. Mitä vähemmän materiaalia osan valmistukseen käytetään, se vastaa halvempaa hintaa
3) Energian absorptio
Hilarakenteessa on monia ominaisuuksia, jotka ovat hyödyllisiä energian absorboinnissa. Vaihtelemalla eri alueiden ja jopa solutyyppien tiheyttä suunnittelu voi absorboida energiaa tehokkaasti eri suuntiin. Monimutkaisia hilatyyppejä voidaan ohjata uudelleen ja jakaa energiaa paremmin useisiin suuntiin iskuvoimien vaimentamiseksi hyödyntäen samalla nykyaikaisten lisäaineiden valmistushartsien erilaisia ominaisuuksia.
4) Kasvata pinta-alaa
Jotkut sovellukset keskittyvät pinta-alan maksimoimiseen mekaanisen lujuuden sijaan. Esimerkiksi lämmönsiirto tai kemialliset reaktiot voivat olla ensisijainen kohde. Hilarakenteet ovat hyödyllisiä tässä, koska ne antavat osalle enemmän pintoja lisäämättä sen kokonaisjalanjälkeä.
5) Luuintegraatio
Tämä viittaa menetelmään luoda hilarakenteita lääketieteellisissä implanteissa luun kasvun edistämiseksi. Tuloksena oleva implantti muodostaa vahvemman sidoksen potilaan omaan luurakenteeseen.
4. Hilarakenteen tyyppi
Hilat perustuvat kaikki yksikkösoluun. Tämä on toistuva yksikkö, jota toistetaan useisiin suuntiin kokonaisuuden muodostamiseksi. Hilatyypit on jaettu luokkiin niiden ominaisuuksien perusteella
1) TPMS-hila
Triple Period Minimum Surface ( TPMS ) - hilat luodaan , kun yksikkösolu luodaan trigonometristen yhtälöiden avulla
2) Tukiristikko
Tukien ristikko koostuu toisiinsa yhdistetyistä palkeista, jotka on yhdistetty solujen määrittämiin erilaisiin kuvioihin. Pilarit voidaan yhdistää kuutioelementtien kärkien, reunojen ja pintojen avulla, ja näiden liitoskohtien erilaiset yhdistelmät johtavat erilaisiin tyyppeihin.
3) Tasohila
Tasohila on yksinkertaisin hilatyyppi, ja se syntyy, kun 2D-yksikkösolu pursotetaan 3D:ksi. Yleisin tasomaisen hilan tyyppi on hunajakennorakenne.
Hilarakenteiden 3D-tulostus on ihanteellinen ratkaisu ongelmaan. Siinä on tarkasti suunniteltu hilarakenne, käytännössä rajattomasti matriisimateriaaleja, optimoidut ominaisuudet ja se voidaan valmistaa monilla teollisuus-mittakaavan teknologioilla, joten se soveltuu ihanteellisesti käytettäväksi autoissa, lääketieteellisissä, urheilulaitteissa, lämmönvaihtimissa ja tärkeissä kulutustuotteissa. sovellukset.
