Structura zăbrelelor de imprimare 3D și industria tradițională
1. Caracteristicile structurii zăbrelelor și capacitatea de absorbție a energiei
1) Una dintre cele mai importante proprietăți ale materialelor de zăbrele este capacitatea de absorbție a energiei, care se caracterizează prin capacitatea de a absorbi sau disipa energia mecanică în timpul comprimării. S-a confirmat faptul că majoritatea structurilor de zăbrele, cum ar fi zăbrele piramidale, zăbrele kagome tridimensionale, zăbrele tetraedrale și zăbrele de diamant, pot obține performanțe foarte bune de absorbție a energiei prin modificarea parametrilor geometrici, cum ar fi raportul de aspect sau dimensiunea celulei unitare.
2) Panouri sandwich designable cu structuri de zăbrele, de asemenea, sa dovedit a avea proprietăți excelente de absorbție a energiei. În plus față de parametrii geometrici, performanța de absorbție a energiei poate fi, de asemenea, reglată de structuri complexe, cum ar fi structuri gradient, structuri umplute cu spumă metalică, structuri multistrat și diferite structuri celulare unitare, care s-au dovedit a fi mai eficiente în absorbția energiei decât structurile cu o singură rețea eficiente.
3) Metoda de îmbunătățire a proprietăților mecanice sau a capacității de absorbție a energiei este modificarea structurii nodale care leagă barele. Atunci când sunt supuse unor sarcini de compresie sau șoc, apare de obicei concentrația de stres. Această metodă este relativ simplă, dar poate îmbunătăți capacitatea de absorbție a energiei a structurii zăbrelelor metalice
2. Compararea structurii zăbrelelor procesului tradițional și a imprimării 3D
Există mai multe tehnici pentru fabricarea structurilor de zăbrele metalice în procesele convenționale, inclusiv ștanțare, tăierea sârmei lipite prin extrudare, plierea foii de expansiune și turnarea investițiilor. În plus față de turnare, aceste tehnici trebuie să utilizeze tehnici de lipire sau sudare pentru a asambla barele pentru a forma structura zăbrelelor. În timpul procesării, joncțiunile sunt adesea sensibile la defecte, cum ar fi bulele și microcrack-urile, ceea ce duce la o slăbire a proprietăților mecanice generale ale structurii zăbrelelor. Pentru tehnologia de turnare a investițiilor, configurația electrolizorului nu poate fi prea complicată din cauza limitărilor tehnologiei în sine.
Lattice are unele proprietăți unice, care sunt foarte utile atunci când proiectarea pieselor sau a produselor care sunt aproape imposibil de reprodus cu tehnicile tradiționale de proiectare. Studiile au arătat că structurile din poligrain sunt de până la șapte ori mai puternice decât obiectele cu zăbrele standard într-o singură diferență de rezistență, o diferență semnificativă de rezistență pentru rearanjarea anumitor geometrii pe care numai imprimarea 3D le poate realiza. S-a constatat că nici o altă metodă de fabricație nu ar putea produce aceste structuri.
3. De ce să alegeți structuri de zăbrele imprimate 3D
1) Reducerea utilizării materialelor
Utilizarea zăbrelelor într-un design poate reduce foarte mult cantitatea de material utilizată prin îndepărtarea majorității materialului în zonele non-critice.
2) Ușoare
Reducerea utilizării materialelor reduce greutatea. În multe aplicații, greutatea unei piese sau a unui ansamblu este de obicei cât mai ușoară posibil. mai puțin material utilizat pentru a crea o piesă este egal cu un preț mai mic
3) Absorbția energiei
Structura zăbrelelor are multe proprietăți care sunt benefice pentru absorbția energiei. Prin variația densității diferitelor regiuni și chiar a tipurilor de celule, designul poate absorbi eficient energia în direcții diferite. Tipurile complexe de zăbrele pot fi redirecționate și pot distribui mai bine energia în mai multe direcții pentru a absorbi forțele de impact, profitând în același timp de diferitele proprietăți ale rășinilor moderne de fabricare a aditivilor.
4) Creșterea suprafeței
Unele aplicații se concentrează pe maximizarea suprafeței, mai degrabă decât pe rezistența mecanică. De exemplu, transferul de căldură sau reacțiile chimice pot fi ținta principală. Structurile de zăbrele sunt utile aici, deoarece dau piesei mai multe suprafețe fără a-i crește amprenta generală.
5) Osteointegrarea
Aceasta se referă la o metodă de creare a structurilor de zăbrele în implanturile medicale pentru a promova creșterea osoasă. Implantul rezultat formează o legătură mai puternică cu structura osoasă proprie a pacientului.
4. Tipul structurii zăbrelelor
Zăbrelele se bazează pe o celulă unitate. Aceasta este o unitate care se repetă în mai multe direcții pentru a forma un întreg. Tipurile de zăbrele sunt împărțite în categorii în funcție de proprietățile lor
1) Zăbrele TPMS
Zăbrelele Triple Period Minimum Surface (TPMS) sunt create atunci când o celulă unitate este generată folosind ecuații trigonometrice
2) Strut zăbrele
O rețea de bare constă din grinzi interconectate, conectate în diferite modele definite de celule. Stâlpii pot fi conectați prin noduri, margini și fețe ale elementelor cubului, iar diferite combinații ale acestor puncte de conexiune au ca rezultat diferite tipuri.
3) Zăbrele planare
O rețea plană este cel mai simplu tip de zăbrele și este creată atunci când o celulă de unitate 2D este extrudată în 3D. Cel mai comun tip de zăbrele planare este structura fagurelui.
Structurile de zăbrele de imprimare 3D sunt soluția ideală pentru această problemă. Are o structură de zăbrele proiectată cu precizie, materiale matrice practic nelimitate, proprietăți optimizate și poate fi fabricată de multe tehnologii la scară industrială, ceea ce le face ideale pentru utilizarea în aplicații auto, medicale, sportive, schimbătoare de căldură, produse de consum importante.
