Rešetkasta struktura 3D štampe i tradicionalne industrije
1. Karakteristike strukture rešetke i kapacitet apsorpcije energije
1) Jedno od najvažnijih svojstava rešetkastih materijala je kapacitet apsorpcije energije, koji se karakteriše sposobnošću da apsorbuje ili rasipa mehaničku energiju tokom kompresije. Potvrđeno je da većina rešetkastih struktura, kao što su piramidalne rešetke, trodimenzionalne Kagome rešetke, tetraedarske rešetke i dijamantske rešetke, mogu postići vrlo dobre performanse apsorpcije energije promjenom geometrijskih parametara kao što su omjer stranica ili veličina jedinične ćelije .
2) Takođe se pokazalo da dizajnirani sendvič paneli sa rešetkastim strukturama imaju odlična svojstva apsorpcije energije. Osim geometrijskih parametara, performanse apsorpcije energije također se mogu podesiti složenim strukturama kao što su gradijentne strukture, strukture ispunjene metalnom pjenom, višeslojne strukture i različite strukture jediničnih ćelija, za koje se pokazalo da su efikasnije u apsorpciji energije od jednostrukih rešetki. strukture efikasne.
3) Metoda za poboljšanje mehaničkih svojstava ili kapaciteta apsorpcije energije je modifikacija čvorne strukture koja povezuje podupirače. Kada je podvrgnut kompresijskom ili udarnom opterećenju, obično dolazi do koncentracije naprezanja. Ova metoda je relativno jednostavna, ali može poboljšati sposobnost apsorpcije energije metalne rešetkaste strukture
2. Poređenje rešetkaste strukture tradicionalnog procesa i 3D štampe
Postoji nekoliko tehnika za proizvodnju metalnih rešetkastih struktura u konvencionalnim procesima, uključujući štancanje, ekstruziju{0}}rezanje spojene žice, savijanje ekspanzionog lista i livenje u investiciju. Osim livenja, ove tehnike moraju koristiti tehnike vezivanja ili zavarivanja za sklapanje podupirača kako bi se formirala struktura rešetke. U toku obrade spojevi su često osjetljivi na defekte, kao što su mjehurići i mikropukotine, što dovodi do slabljenja ukupnih mehaničkih svojstava rešetkaste strukture. Za tehnologiju livenja po investicionoj masi, konfiguracija elektrolizera ne može biti previše komplikovana zbog ograničenja same tehnologije.
Rešetka ima neka jedinstvena svojstva koja su vrlo korisna pri dizajniranju dijelova ili proizvoda koje je gotovo nemoguće ponoviti tradicionalnim tehnikama dizajna. Studije su pokazale da su polizrnaste strukture i do sedam puta jače od standardnih rešetkastih objekata u pojedinačnim, što je značajna razlika u čvrstoći za preuređivanje određenih geometrija koju može postići samo 3D štampa. Utvrđeno je da nijedna druga metoda proizvodnje ne može proizvesti ove strukture.
3. Zašto odabrati 3D štampane rešetkaste strukture
1) Smanjite upotrebu materijala
Korištenje rešetki u dizajnu može uvelike smanjiti količinu materijala koji se koristi uklanjanjem većine materijala u ne-kritičnim područjima.
2) Lagana
Smanjenje upotrebe materijala smanjuje težinu. U mnogim aplikacijama, težina dijela ili sklopa je obično što manja. što je manje materijala utrošenog za izradu dijela jednako je nižoj cijeni
3) Apsorpcija energije
Rešetkasta struktura ima mnoga svojstva koja su korisna za apsorpciju energije. Promjenom gustine različitih regija, pa čak i tipova ćelija, dizajn može efikasno apsorbirati energiju u različitim smjerovima. Kompleksni tipovi rešetki mogu se preusmjeriti i bolje distribuirati energiju u više smjerova kako bi apsorbirali udarne sile, uz korištenje prednosti različitih svojstava modernih smola za proizvodnju aditiva.
4) Povećajte površinu
Neke aplikacije se fokusiraju na maksimiziranje površine, a ne na mehaničku čvrstoću. Na primjer, prijenos topline ili kemijske reakcije mogu biti primarni cilj. Rešetkaste strukture su ovdje korisne jer daju dijelu više površina bez povećanja njegovog ukupnog otiska.
5) Oseointegracija
Ovo se odnosi na metodu stvaranja rešetkastih struktura u medicinskim implantatima za promicanje rasta kostiju. Dobijeni implantat stvara čvršću vezu sa strukturom kosti pacijenta.
4. Tip rešetkaste strukture
Sve rešetke su zasnovane na jediničnoj ćeliji. Ovo je jedinica koja se ponavlja koja se ponavlja u više smjerova kako bi formirala cjelinu. Tipovi rešetki su podijeljeni u kategorije na osnovu njihovih svojstava
1) TPMS rešetka
Rešetke trostrukog perioda minimalne površine (TPMS) nastaju kada se generira jedinična ćelija pomoću trigonometrijskih jednačina
2) Rešetka podupirača
Rešetka podupirača sastoji se od međusobno povezanih greda, povezanih u različitim uzorcima definiranim ćelijama. Stubovi se mogu povezati vrhovima, rubovima i plohama kockastih elemenata, a različite kombinacije ovih spojnih točaka rezultiraju različitim tipovima.
3) Planarna rešetka
Planarna rešetka je najjednostavniji tip rešetke i stvara se kada se 2D jedinična ćelija ekstrudira u 3D. Najčešći tip planarne rešetke je struktura saća.
3D štampanje rešetkastih struktura idealno je rješenje problema. Ima precizno projektovanu strukturu rešetke, praktično neograničene materijale matriksa, optimizovana svojstva i može se proizvesti pomoću mnogih industrijskih-tehnologija, što ih čini idealnim za upotrebu u automobilskoj, medicinskoj, sportskoj opremi, izmjenjivačima topline, važnim potrošačkim proizvodima aplikacije.
