A 3D nyomtatás és a hagyományos ipar rácsszerkezete
1. Rácsszerkezeti jellemzők és energiaelnyelő képesség
1) A rácsos anyagok egyik legfontosabb tulajdonsága az energiaelnyelő képesség, amelyet az a képesség jellemez, hogy kompresszió közben képesek elnyelni vagy elvezetni a mechanikai energiát. Megerősítést nyert, hogy a legtöbb rácsszerkezet, például a piramisrácsok, a háromdimenziós Kagome-rácsok, a tetraéderrácsok és a gyémántrácsok nagyon jó energiaelnyelési teljesítményt érhetnek el a geometriai paraméterek, például a képarány vagy az egységcellaméret megváltoztatásával. .
2) A tervezhető, rácsos szerkezetű szendvicspanelekről is kimutatták, hogy kiváló energiaelnyelő tulajdonságokkal rendelkeznek. A geometriai paraméterek mellett az energiaelnyelési teljesítményt olyan összetett szerkezetekkel is lehet hangolni, mint a gradiens szerkezetek, fémhabbal töltött szerkezetek, többrétegű szerkezetek és különböző egységcella-struktúrák, amelyekről kimutatták, hogy hatékonyabbak az energiaelnyelésben, mint az egyrácsos szerkezetek. szerkezetek hatékonyak.
3) A mechanikai tulajdonságok vagy az energiaelnyelő képesség javításának módszere a támasztékokat összekötő csomóponti szerkezet módosítása. Kompressziós vagy lökésszerű terhelésnek kitéve általában feszültségkoncentráció lép fel. Ez a módszer viszonylag egyszerű, de javíthatja a fémrácsszerkezet energiaelnyelő képességét
2. A hagyományos eljárás és a 3D nyomtatás rácsszerkezetének összehasonlítása
Számos technika létezik a fémrácsos szerkezetek hagyományos eljárások során történő előállítására, ideértve a sajtolást, az extrudálással -ragasztott huzalvágást, az expanziós lemezhajtogatást és az öntést. Az öntés mellett ezeknek a technikáknak kötési vagy hegesztési technikákat kell alkalmazniuk a rugóstagok összeszereléséhez a rácsszerkezet kialakításához. A feldolgozás során a csomópontok gyakran érzékenyek a hibákra, például buborékokra és mikrorepedésekre, ami a rácsszerkezet általános mechanikai tulajdonságainak gyengüléséhez vezet. A befektetési öntéstechnológia esetében az elektrolizátor konfigurációja nem lehet túl bonyolult a technológia korlátai miatt.
A rácsnak van néhány egyedi tulajdonsága, amelyek nagyon hasznosak olyan alkatrészek vagy termékek tervezésekor, amelyeket a hagyományos tervezési technikákkal szinte lehetetlen megismételni. Tanulmányok kimutatták, hogy a többszemcsés szerkezetek akár hétszer erősebbek, mint a szabványos rácsos objektumok egyenként, ami jelentős szilárdsági különbség bizonyos geometriák átrendezésében, amit csak a 3D nyomtatás képes elérni. Megállapítást nyert, hogy semmilyen más gyártási módszer nem képes ilyen szerkezeteket előállítani.
3. Miért érdemes a 3D nyomtatott rácsszerkezeteket választani?
1) Csökkentse az anyagfelhasználást
A rácsok használata a tervezésben nagymértékben csökkentheti a felhasznált anyag mennyiségét azáltal, hogy eltávolítja az anyag nagy részét a nem -kritikus területekről.
2) Könnyű
Az anyagfelhasználás csökkentése csökkenti a súlyt. Sok alkalmazásban az alkatrész vagy szerelvény súlya általában a lehető legkönnyebb. minél kevesebb anyagot használnak egy alkatrész elkészítéséhez, az alacsonyabb árral egyenlő
3) Energiaelnyelés
A rácsszerkezetnek számos olyan tulajdonsága van, amelyek előnyösek az energia elnyelésére. A különböző régiók, sőt sejttípusok sűrűségének változtatásával a kialakítás hatékonyan képes elnyelni az energiát különböző irányokba. Az összetett rácstípusok átirányíthatók, és jobban elosztják az energiát több irányba, hogy elnyeljék az ütközési erőket, miközben kihasználják a modern adalékanyag-gyártó gyanták különféle tulajdonságait.
4) Növelje a felületet
Egyes alkalmazások a felület maximalizálására összpontosítanak, nem pedig a mechanikai szilárdságra. Például a hőátadás vagy a kémiai reakciók lehetnek az elsődleges célpontok. A rácsos szerkezetek itt hasznosak, mert több felületet biztosítanak az alkatrésznek anélkül, hogy növelnék a teljes lábnyomát.
5) Osseointegráció
Ez a csontnövekedés elősegítésére szolgáló rácsszerkezetek létrehozásának módszerére vonatkozik az orvosi implantátumokban. A létrejövő implantátum erősebb kötést képez a páciens saját csontszerkezetével.
4. Rácsszerkezet típusa
A rácsok mindegyike egységcellán alapul. Ez egy ismétlődő egység, amely több irányban ismétlődik, hogy egy egészet alkosson. A rácstípusokat tulajdonságaik alapján kategóriákra osztják
1) TPMS rács
A hármas periódusú minimális felületi (TPMS) rácsok akkor jönnek létre, amikor egy egységcellát trigonometrikus egyenletekkel generálnak
2) Rácsrács
A rudak rácsát egymáshoz kapcsolódó gerendák alkotják, amelyek a cellák által meghatározott különböző mintákban kapcsolódnak össze. A pillérek a kockaelemek csúcsaival, éleivel és lapjaival köthetők össze, és ezeknek a kapcsolódási pontoknak a különböző kombinációi különböző típusokat eredményeznek.
3) Síkrács
A síkrács a rács legegyszerűbb típusa, és akkor jön létre, amikor egy 2D egységcellát extrudálnak 3D-vé. A síkháló leggyakoribb típusa a méhsejt szerkezet.
A rácsos struktúrák 3D nyomtatása az ideális megoldás a problémára. Pontosan megtervezett rácsszerkezettel, gyakorlatilag korlátlan számú mátrixanyaggal, optimalizált tulajdonságokkal rendelkezik, és számos ipari-léptékű technológiával előállítható, így ideális az autóiparban, orvosi, sportfelszerelésekben, hőcserélőkben, fogyasztási cikkekben való használatra. alkalmazások.
