Gitterstruktur des 3D-Drucks und der traditionellen Industrie
1. Gitterstruktureigenschaften und Energieabsorptionsvermögen
1) Eine der wichtigsten Eigenschaften von Gittermaterialien ist das Energieabsorptionsvermögen, das durch die Fähigkeit gekennzeichnet ist, mechanische Energie während der Kompression aufzunehmen oder abzugeben. Es wurde bestätigt, dass die meisten Gitterstrukturen wie Pyramidengitter, dreidimensionale - Kagome-Gitter, Tetraedergitter und Diamantgitter eine sehr gute Energieabsorptionsleistung erreichen können, indem geometrische Parameter wie Seitenverhältnis oder Einheitszellengröße geändert werden .
2) Auch gestaltbare Sandwichpaneele mit Gitterstrukturen haben sich als hervorragende Energieabsorptionseigenschaften erwiesen. Zusätzlich zu geometrischen Parametern kann die Energieabsorptionsleistung auch durch komplexe Strukturen wie Gradientenstrukturen, mit Metallschaum gefüllte Strukturen, mehrschichtige Strukturen und verschiedene Elementarzellenstrukturen abgestimmt werden, die sich als effizienter bei der Energieabsorption erwiesen haben als einzelne Gitter Strukturen effizient.
3) Das Verfahren zur Verbesserung der mechanischen Eigenschaften oder des Energieabsorptionsvermögens besteht darin, die Knotenstruktur zu modifizieren, die die Streben verbindet. Bei Druck- oder Stoßbelastung kommt es in der Regel zu Spannungskonzentrationen. Dieses Verfahren ist relativ einfach, kann aber das Energieabsorptionsvermögen der Metallgitterstruktur verbessern
2. Vergleich der Gitterstruktur des traditionellen Verfahrens und des 3D-Drucks
Es gibt mehrere Techniken zur Herstellung von Metallgitterstrukturen in herkömmlichen Prozessen, einschließlich Stanzen, Schneiden von durch Extrusion - verbundenem Draht, Falten von Dehnungsfolien und Feingießen. Zusätzlich zum Gießen müssen diese Techniken Verbindungs- oder Schweißtechniken verwenden, um die Streben zusammenzubauen, um die Gitterstruktur zu bilden. Während der Bearbeitung sind Übergänge oft empfindlich gegenüber Defekten wie Blasen und Mikrorissen, was zu einer Schwächung der gesamten mechanischen Eigenschaften der Gitterstruktur führt. Für die Feingusstechnologie kann die Konfiguration des Elektrolyseurs aufgrund der Beschränkungen der Technologie selbst nicht zu kompliziert sein.
Lattice hat einige einzigartige Eigenschaften, die sehr nützlich sind, wenn Teile oder Produkte entworfen werden, die mit traditionellen Designtechniken fast unmöglich zu replizieren sind. Studien haben gezeigt, dass Polygrain-Strukturen bis zu sieben Mal stärker sind als Standard-Gitterobjekte in einzelnen, ein signifikanter Festigkeitsunterschied für die Neuanordnung bestimmter Geometrien, die nur der 3D-Druck erreichen kann. Es wurde festgestellt, dass keine andere Herstellungsmethode diese Strukturen erzeugen könnte.
3. Warum 3D-gedruckte Gitterstrukturen wählen?
1) Reduzieren Sie den Materialverbrauch
Die Verwendung von Gittern in einem Design kann den Materialverbrauch erheblich reduzieren, indem das meiste Material in un-unkritischen Bereichen entfernt wird.
2) Leicht
Weniger Materialeinsatz reduziert das Gewicht. Bei vielen Anwendungen ist das Gewicht eines Teils oder einer Baugruppe normalerweise so gering wie möglich. Je weniger Material zur Herstellung eines Teils verwendet wird, desto niedriger ist der Preis
3) Energieaufnahme
Die Gitterstruktur hat viele Eigenschaften, die der Energieaufnahme zuträglich sind. Durch Variieren der Dichte verschiedener Regionen und sogar Zelltypen kann das Design Energie in verschiedenen Richtungen effizient absorbieren. Komplexe Gittertypen können umgelenkt werden und Energie besser in mehrere Richtungen verteilen, um Aufprallkräfte zu absorbieren, während die Vorteile der verschiedenen Eigenschaften moderner Harze für die additive Fertigung genutzt werden.
4) Vergrößern Sie die Oberfläche
Einige Anwendungen konzentrieren sich eher auf die Maximierung der Oberfläche als auf die mechanische Festigkeit. Beispielsweise können Wärmeübertragung oder chemische Reaktionen das primäre Ziel sein. Gitterstrukturen sind hier nützlich, weil sie dem Teil mehr Oberflächen verleihen, ohne seine Gesamtfläche zu vergrößern.
5) Osseointegration
Darunter versteht man ein Verfahren zur Erzeugung von Gitterstrukturen in medizinischen Implantaten zur Förderung des Knochenwachstums. Das resultierende Implantat geht eine stärkere Verbindung mit der eigenen Knochenstruktur des Patienten ein.
4. Gitterstrukturtyp
Gitter basieren alle auf einer Einheitszelle. Dies ist eine sich wiederholende Einheit, die sich in mehrere Richtungen wiederholt, um ein Ganzes zu bilden. Gittertypen werden basierend auf ihren Eigenschaften in Kategorien eingeteilt
1) TPMS-Gitter
Triple Period Minimum Surface (TPMS)-Gitter werden erzeugt, wenn eine Einheitszelle unter Verwendung trigonometrischer Gleichungen erzeugt wird
2) Strebengitter
Ein Strebengitter besteht aus miteinander verbundenen Balken, die in verschiedenen Mustern verbunden sind, die durch die Zellen definiert sind. Säulen können durch Scheitelpunkte, Kanten und Flächen von Würfelelementen verbunden werden, und verschiedene Kombinationen dieser Verbindungspunkte führen zu verschiedenen Typen.
3) Ebenes Gitter
Ein planares Gitter ist der einfachste Gittertyp und entsteht, wenn eine 2D-Einheitszelle in 3D extrudiert wird. Die häufigste Art von ebenen Gittern ist die Wabenstruktur.
Der 3D-Druck von Gitterstrukturen ist die ideale Lösung für das Problem. Es hat eine präzise konstruierte Gitterstruktur, praktisch unbegrenzte Matrixmaterialien, optimierte Eigenschaften und kann mit vielen Technologien im industriellen- Maßstab hergestellt werden, was es ideal für den Einsatz in der Automobilindustrie, Medizin, Sportausrüstung, Wärmetauschern und wichtigen Konsumgütern macht Anwendungen.
