Rešetkasta struktura 3D ispisa i tradicionalne industrije
1. Karakteristike rešetkaste strukture i kapacitet apsorpcije energije
1) Jedno od najvažnijih svojstava rešetkastih materijala je sposobnost apsorpcije energije, koju karakterizira sposobnost apsorpcije ili rasipanja mehaničke energije tijekom kompresije. Potvrđeno je da većina rešetkastih struktura, kao što su piramidalne rešetke, trodimenzionalne kagomske rešetke, tetraedralne rešetke i dijamantne rešetke, mogu postići vrlo dobre performanse apsorpcije energije promjenom geometrijskih parametara kao što su omjer slike ili veličina jediničnih ćelija.
2) Pokazalo se da dizajnerski sendvič paneli s rešetkastim konstrukcijama imaju izvrsna svojstva apsorpcije energije. Osim geometrijskih parametara, performanse apsorpcije energije mogu se podesiti i složenim strukturama kao što su gradijentevne konstrukcije, strukture ispunjene metalnom pjenom, višeslojne strukture i različite strukture jediničnih stanica, za koje se pokazalo da su učinkovitije u apsorpciji energije od učinkovitih pojedinačnih rešetkastih struktura.
3) Metoda za poboljšanje mehaničkih svojstava ili kapaciteta apsorpcije energije je modificiranje strukture node koja povezuje podupirače. Kada se podvrgne kompresiji ili udarnim opterećenjima, obično dolazi do koncentracije stresa. Ova metoda je relativno jednostavna, ali može poboljšati kapacitet apsorpcije energije metalne rešetkaste konstrukcije
2. Usporedba rešetkaste strukture tradicionalnog procesa i 3D ispisa
Postoji nekoliko tehnika za izradu metalnih rešetkastih konstrukcija u konvencionalnim procesima, uključujući žigosanje, rezanje žice vezano za ekstrudiranje, preklapanje dilatacijskog lista i investicijsko lijevanje. Osim lijevanja, ove tehnike moraju koristiti tehnike lijepljenja ili zavarivanja za sastavljanje podupirača kako bi se stvorila rešetkasta struktura. Tijekom obrade spojevi su često osjetljivi na nedostatke, kao što su mjehurići i mikropukotine, što dovodi do slabljenja ukupnih mehaničkih svojstava rešetkaste strukture. Za investicijsku tehnologiju lijevanja konfiguracija elektrolizatora ne može biti previše komplicirana zbog ograničenja same tehnologije.
Rešetka ima neka jedinstvena svojstva koja su vrlo korisna pri dizajniranju dijelova ili proizvoda koje je gotovo nemoguće replicirati tradicionalnim tehnikama dizajna. Istraživanja su pokazala da su poligrainske strukture do sedam puta jače od standardnih rešetkastih objekata u pojedinačnoj, što je značajna razlika u čvrstoći za preuređivanje određenih geometrija koje samo 3D ispis može postići. Utvrđeno je da nijedna druga metoda izrade ne može proizvesti ove strukture.
3. Zašto odabrati 3D ispisane rešetkaste strukture
1) Smanjite potrošnju materijala
Korištenje rešetki u dizajnu može uvelike smanjiti količinu materijala koji se koristi uklanjanjem većine materijala u nekritičnim područjima.
2) Lagan
Smanjenje upotrebe materijala smanjuje težinu. U mnogim primjenama težina dijela ili sklopa obično je što lakša. manje materijala koji se koristi za izradu dijela jednako je nižoj cijeni
3) Apsorpcija energije
Rešetkasta struktura ima mnoga svojstva koja su korisna za apsorpciju energije. Promjenom gustoće različitih regija, pa čak i tipova stanica, dizajn može učinkovito apsorbirati energiju u različitim smjerovima. Složeni tipovi rešetkastih proizvoda mogu se preusmjeriti i bolje raspodijeliti energiju u više smjerova kako bi apsorbirali sile udara, iskorištavajući pritom različita svojstva modernih aditivnih proizvodnih smola.
4) Povećajte površinu
Neke se primjene usredotočuju 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 dijelu daju više površina bez povećanja ukupnog otiska.
5) Oseointegracija
To se odnosi na metodu stvaranja rešetkastih struktura u medicinskim implantatima za promicanje rasta kostiju. Dobiveni implantat stvara jaču vezu s pacijentovom strukturom kostiju.
4. Tip rešetkaste strukture
Rešetka se temelji na jediničnoj ćeliji. Ovo je ponavljajuća jedinica koja se ponavlja u više smjerova kako bi se formirala cjelina. Rešetkasti tipovi podijeljeni su u kategorije na temelju njihovih svojstava
1) TPMS rešetka
Rešetke s minimalnom površinom trostrukog razdoblja ( TPMS ) stvaraju se kada se jedinična ćelija generira pomoću trigonometrijskih jednadžbi
2) Strut rešetka
Rešetka podupirača sastoji se od međusobno povezanih greda, povezanih u različitim uzorcima definiranim stanicama. Stupovi se mogu povezati vrhovima, rubovima i licima elemenata kocke, a različite kombinacije tih točaka povezivanja rezultiraju različitim vrstama.
3) Planarna rešetka
Planarna rešetka najjednostavniji je tip rešetke i stvara se kada se ćelija 2D jedinice ekstrudira u 3D. Najčešća vrsta planarne rešetke je struktura saća.
Rešetkaste konstrukcije 3D ispisa idealno su rješenje problema. Ima precizno projektiranu rešetkastu strukturu, gotovo neograničene matrične materijale, optimizirana svojstva, a mogu ga proizvesti mnoge industrijske tehnologije, što ih čini idealnim za upotrebu u automobilskoj, medicinskoj, sportskoj opremi, izmjenjivačima topline, potrošačkim proizvodima važnim aplikacijama.
