Mriežková štruktúra 3D tlače a tradičného priemyslu
1. Charakteristika mriežkovej konštrukcie a kapacita absorpcie energie
1) Jednou z najdôležitejších vlastností mriežkových materiálov je schopnosť absorpcie energie, ktorá sa vyznačuje schopnosťou absorbovať alebo rozptýliť mechanickú energiu počas stláčania. Potvrdilo sa, že väčšina mriežkových štruktúr, ako sú pyramídové mriežky, trojrozmerné Kagome mriežky, tetraedrické mriežky a diamantové mriežky, môže dosiahnuť veľmi dobrý výkon absorpcie energie zmenou geometrických parametrov, ako je pomer strán alebo veľkosť jednotkovej bunky .
2) Tiež sa ukázalo, že navrhnuté sendvičové panely s mriežkovými štruktúrami majú vynikajúce vlastnosti absorpcie energie. Okrem geometrických parametrov môže byť výkon absorpcie energie vyladený aj zložitými štruktúrami, ako sú gradientové štruktúry, štruktúry vyplnené kovovou penou, viacvrstvové štruktúry a rôzne bunkové štruktúry, ktoré sa ukázali byť efektívnejšie pri absorpcii energie ako jedna mriežka. efektívne štruktúry.
3) Metódou zlepšenia mechanických vlastností alebo schopnosti absorpcie energie je úprava uzlovej konštrukcie spájajúcej vzpery. Pri vystavení tlaku alebo rázovému zaťaženiu zvyčajne dochádza ku koncentrácii napätia. Táto metóda je relatívne jednoduchá, ale môže zlepšiť kapacitu absorpcie energie kovovou mriežkovou štruktúrou
2. Porovnanie mriežkovej štruktúry tradičného procesu a 3D tlače
Existuje niekoľko techník na výrobu kovových mriežkových konštrukcií v konvenčných procesoch vrátane razenia, extrúzie{0}}rezania viazaného drôtu, skladania expanzných plechov a investičného liatia. Okrem odlievania musia tieto techniky používať techniky spájania alebo zvárania na zostavenie vzpier na vytvorenie mriežkovej konštrukcie. Počas spracovania sú spoje často citlivé na defekty, ako sú bubliny a mikrotrhliny, čo vedie k oslabeniu celkových mechanických vlastností mriežkovej štruktúry. Pre technológiu investičného liatia nemôže byť konfigurácia elektrolyzéra príliš komplikovaná kvôli obmedzeniam samotnej technológie.
Mriežka má niektoré jedinečné vlastnosti, ktoré sú veľmi užitočné pri navrhovaní dielov alebo produktov, ktoré je takmer nemožné replikovať tradičnými dizajnérskymi technikami. Štúdie ukázali, že viaczrnné štruktúry sú až sedemkrát pevnejšie ako štandardné mriežkové objekty v jednom, čo je významný rozdiel v sile pre preskupenie určitých geometrií, ktoré môže dosiahnuť iba 3D tlač. Zistilo sa, že žiadna iná výrobná metóda nedokáže vytvoriť tieto štruktúry.
3. Prečo si vybrať 3D tlačené mriežkové štruktúry
1) Znížte spotrebu materiálu
Použitie mriežok v dizajne môže výrazne znížiť množstvo použitého materiálu odstránením väčšiny materiálu v ne-kritických oblastiach.
2) Ľahký
Zníženie spotreby materiálu znižuje hmotnosť. V mnohých aplikáciách je hmotnosť dielu alebo zostavy zvyčajne čo najnižšia. čím menej materiálu použitého na vytvorenie dielu, tým nižšia cena
3) Absorpcia energie
Mriežková štruktúra má mnoho vlastností, ktoré sú prospešné pre pohlcovanie energie. Zmenou hustoty rôznych oblastí a dokonca aj typov buniek môže dizajn efektívne absorbovať energiu v rôznych smeroch. Komplexné typy mriežok môžu byť presmerované a lepšie distribuovať energiu vo viacerých smeroch, aby absorbovali nárazové sily, pričom sa využívajú rôzne vlastnosti moderných živíc na výrobu aditív.
4) Zväčšite plochu
Niektoré aplikácie sa zameriavajú skôr na maximalizáciu plochy povrchu než na mechanickú pevnosť. Primárnym cieľom môže byť napríklad prenos tepla alebo chemické reakcie. Mriežkové štruktúry sú tu užitočné, pretože dávajú dielu viac povrchov bez toho, aby zväčšili jeho celkovú stopu.
5) Oseointegrácia
Toto sa týka spôsobu vytvárania mriežkových štruktúr v lekárskych implantátoch na podporu rastu kostí. Výsledný implantát vytvára silnejšiu väzbu s vlastnou kostnou štruktúrou pacienta.
4. Typ mriežkovej konštrukcie
Všetky mriežky sú založené na jednotkovej bunke. Toto je opakujúca sa jednotka, ktorá sa opakuje vo viacerých smeroch, aby vytvorila celok. Typy mriežok sú rozdelené do kategórií na základe ich vlastností
1) Mriežka TPMS
Mriežky TPMS (Triple Period Minimum Surface) sa vytvárajú, keď sa jednotková bunka generuje pomocou trigonometrických rovníc.
2) Rozperná mriežka
Mriežka vzpier pozostáva zo vzájomne prepojených nosníkov, ktoré sú spojené do rôznych vzorov definovaných bunkami. Stĺpy môžu byť spojené vrcholmi, hranami a plochami prvkov kocky a rôzne kombinácie týchto spojovacích bodov vedú k rôznym typom.
3) Rovinná mriežka
Rovinná mriežka je najjednoduchší typ mriežky a vzniká, keď sa 2D jednotková bunka vytlačí do 3D. Najbežnejším typom rovinnej mriežky je voštinová štruktúra.
3D tlač mriežkových štruktúr je ideálnym riešením problému. Má precízne vyvinutú mriežkovú štruktúru, prakticky neobmedzené množstvo matricových materiálov, optimalizované vlastnosti a dá sa vyrobiť mnohými priemyselnými-technológiami, vďaka čomu sú ideálne na použitie v automobilovom, medicínskom, športovom vybavení, výmenníkoch tepla a spotrebných produktoch. aplikácie.
