Struktur kekisi percetakan 3D dan industri tradisional
1. Ciri-ciri struktur kekisi dan kapasiti penyerapan tenaga
1) Salah satu sifat terpenting bahan kekisi ialah kapasiti penyerapan tenaga, yang dicirikan oleh keupayaan untuk menyerap atau menghilangkan tenaga mekanikal semasa pemampatan. Telah disahkan bahawa kebanyakan struktur kekisi, seperti kekisi piramid, kekisi Kagome tiga-dimensi, kekisi tetrahedral dan kekisi berlian, boleh mencapai prestasi penyerapan tenaga yang sangat baik dengan menukar parameter geometri seperti nisbah aspek atau saiz sel unit .
2) Panel sandwic yang boleh direka dengan struktur kekisi juga telah ditunjukkan mempunyai ciri penyerapan tenaga yang sangat baik. Sebagai tambahan kepada parameter geometri, prestasi penyerapan tenaga juga boleh ditala oleh struktur kompleks seperti struktur kecerunan, struktur berbuih logam, struktur berbilang lapisan dan struktur sel unit yang berbeza, yang telah terbukti lebih cekap dalam penyerapan tenaga berbanding kekisi tunggal. struktur cekap.
3) Kaedah untuk meningkatkan sifat mekanikal atau kapasiti penyerapan tenaga adalah dengan mengubah suai struktur nod yang menyambungkan tupang. Apabila tertakluk kepada beban mampatan atau hentakan, kepekatan tegasan biasanya berlaku. Kaedah ini agak mudah, tetapi ia boleh meningkatkan kapasiti penyerapan tenaga struktur kekisi logam
2. Perbandingan struktur kekisi proses tradisional dan percetakan 3D
Terdapat beberapa teknik untuk fabrikasi struktur kekisi logam dalam proses konvensional, termasuk pengecapan, penyemperitan-pemotongan wayar terikat, lipatan lembaran pengembangan dan tuangan pelaburan. Sebagai tambahan kepada tuangan, teknik ini mesti menggunakan teknik ikatan atau kimpalan untuk memasang tupang untuk membentuk struktur kekisi. Semasa pemprosesan, simpang selalunya sensitif kepada kecacatan, seperti buih dan retakan mikro, yang membawa kepada kelemahan sifat mekanikal keseluruhan struktur kekisi. Untuk teknologi tuangan pelaburan, konfigurasi elektrolisis tidak boleh terlalu rumit disebabkan oleh batasan teknologi itu sendiri.
Kekisi mempunyai beberapa sifat unik yang sangat berguna apabila mereka bentuk bahagian atau produk yang hampir mustahil untuk direplikasi dengan teknik reka bentuk tradisional. Kajian telah menunjukkan bahawa struktur poligrain adalah sehingga tujuh kali lebih kuat daripada objek kekisi standard secara tunggal, perbezaan kekuatan yang ketara untuk menyusun semula geometri tertentu yang hanya boleh dicapai oleh cetakan 3D. Didapati bahawa tiada kaedah fabrikasi lain boleh menghasilkan struktur ini.
3. Mengapa memilih struktur kekisi bercetak 3D
1) Kurangkan penggunaan bahan
Menggunakan kekisi dalam reka bentuk boleh mengurangkan jumlah bahan yang digunakan dengan banyaknya dengan mengalih keluar kebanyakan bahan di kawasan bukan{0}}kritikal.
2) Ringan
Mengurangkan penggunaan bahan mengurangkan berat badan. Dalam banyak aplikasi, berat bahagian atau pemasangan biasanya seringan mungkin. semakin sedikit bahan yang digunakan untuk membuat bahagian bersamaan dengan harga yang lebih rendah
3) Penyerapan tenaga
Struktur kekisi mempunyai banyak sifat yang bermanfaat untuk menyerap tenaga. Dengan mempelbagaikan ketumpatan kawasan yang berbeza, dan juga jenis sel, reka bentuk boleh menyerap tenaga dengan cekap dalam arah yang berbeza. Jenis kekisi kompleks boleh diubah hala dan mengagihkan tenaga dengan lebih baik dalam pelbagai arah untuk menyerap daya hentaman, sambil mengambil kesempatan daripada pelbagai sifat resin pembuatan bahan tambahan moden.
4) Menambah luas permukaan
Sesetengah aplikasi menumpukan pada memaksimumkan luas permukaan dan bukannya kekuatan mekanikal. Sebagai contoh, pemindahan haba atau tindak balas kimia mungkin menjadi sasaran utama. Struktur kekisi berguna di sini kerana ia memberikan bahagian lebih banyak permukaan tanpa meningkatkan kesan keseluruhannya.
5) Osseointegrasi
Ini merujuk kepada kaedah mencipta struktur kekisi dalam implan perubatan untuk menggalakkan pertumbuhan tulang. Implan yang terhasil membentuk ikatan yang lebih kuat dengan struktur tulang pesakit sendiri.
4. Jenis struktur kekisi
Kekisi semuanya berdasarkan sel unit. Ini ialah unit berulang yang diulang dalam pelbagai arah untuk membentuk keseluruhan. Jenis kekisi dibahagikan kepada kategori berdasarkan sifatnya
1) Kekisi TPMS
Kekisi Permukaan Minimum Tempoh Tiga Tiga (TPMS) dicipta apabila sel unit dijana menggunakan persamaan trigonometri
2) Kekisi tupang
Kekisi tupang terdiri daripada rasuk yang saling berkaitan, disambungkan dalam pelbagai corak yang ditakrifkan oleh sel. Tiang boleh disambungkan dengan bucu, tepi dan muka unsur kiub, dan gabungan berbeza titik sambungan ini menghasilkan jenis yang berbeza.
3) Kekisi satah
Kekisi satah ialah jenis kekisi yang paling ringkas dan dicipta apabila sel unit 2D diekstrusi ke dalam 3D. Jenis kekisi planar yang paling biasa ialah struktur sarang lebah.
Struktur kekisi percetakan 3D adalah penyelesaian yang ideal untuk masalah tersebut. Ia mempunyai struktur kekisi yang direka bentuk dengan tepat, bahan matriks yang hampir tidak terhad, sifat yang dioptimumkan dan boleh direka oleh banyak-teknologi skala industri, menjadikannya sesuai untuk digunakan dalam automotif, perubatan, peralatan sukan, penukar haba, produk pengguna yang penting aplikasi.
