銷售熱線：158-1687-3821
銷售熱線：158-1687-3821
一個3D打印的格柵結構（圖片來源：Sculpteo）
在討論3D打印晶格結構之前，我們先看看不同類型的晶格。原則上，晶格是通過連接節點和支柱形成的。根據節點和支柱的排列方式，可以出現規則或不規則的圖案。通過調整支柱密度以及晶體的幾何形狀和尺寸，可以微調彈性或剛度等屬性。晶格類型種類繁多，且持續的研究不斷發展出越來越多樣且性能更高的結構。然而，最常見的晶格可以分為幾個主要類別：
有各種各樣的3D打印格狀結構（圖片來源：深圳JR科技）
晶格也可以分為周期格或隨機格。周期晶格在整個結構中保持均勻的模式，而隨機晶格則通過晶體形狀、大小和排列的變化來強化結構在特定方向上。
晶格的選擇取決于其預期用途。設計考慮了合適的幾何形狀和單元尺寸，以及所需的剛度。屈曲行為，即結構在壓力下的變形方式及其方向，也被分析。此外，設計者還常考慮晶格變形時是否能吸收能量。
要設計3D打印格點，需要專用設計工具。雖然一些建模軟件提供基本的格點函數，但專注于拓撲優化或生成式設計的軟件更為可靠。生成式設計基于所需零件屬性和所選打印方法計算最優設計。如果設計包含晶格，晶格的晶格形狀、密度和排列也會在此過程中確定。
有許多工具可用于優化三維模型和創建格結構，包括Autodesk Within、nTopology的nTop、Core Technologie的4D_Additive Meshify、Netfabb和Hyperganic的HyDesign。設計的選擇取決于應用、材料和印刷技術。
通過Hyperganic的HyDesign，你可以設計格狀結構（圖片來源：Hyperganic）
用3D打印制作格柵結構更容易，因為它們通常非常復雜和精致。此外，打印格點比打印固體結構更快。理論上，可以使用多種材料和印刷技術，但每種工藝都有其獨特的需求：
在FDM和SLA打印中，大型格點結構需要支撐結構。
對于基于粉末的工藝，如SLS或MJF，必須提供足夠的接入點以實現有效的粉末去除。
在DMLS中，必須考慮額外的支撐，以避免無支撐橋梁的2毫米限制。
這些要求通常會在設計階段被考慮。
所需的部件屬性及其應用被納入晶格結構的設計中（圖片來源：nTopology）
主要挑戰包括單元的方向、光束間距以及相對于打印平臺的角度。格子既要滿足最終部件的目標，又要具備制造性。此外，晶格設計的數字文件可能非常大（超過1GB），并且需要大量計算能力進行仿真。
然而，這些益處眾多：
材料節省：格柵允許更輕的部件，降低成本并提升性能，尤其是在輕質結構中。
質量提升：格柵能增強減震，提高柔韌性，反過來增強剛性，使產品更耐用。
具體應用：晶格增加熱交換器的熱交換面積，促進醫療植入物中的骨生長。
Toucan Beak，一臺3D打印的熱交換器，內部有格柵結構（圖片來源：Aidro）
現在讓我們看看3D打印格柵在哪些應用領域展現了其潛力。在醫療領域，格柵不僅用于植入物（如前所述），還用于假肢和矯形器，以優化重量、強度和舒適度。
晶格結構在需要高性能和輕量化的應用中尤為有利，如汽車、航空航天和航天行業。例如，利用格子和nTop中的“殼牌與晶格”功能，Aerojet Rocketdyne成功將四驅發動機本體重量減輕67%，生產成本降低66%。
Aerojet Rocketdyne發動機缸體采用晶格結構減輕重量（圖片來源：nTopology）
用于減震和提升舒適度的格柵結構（圖片來源：Oechsler）
封面照片來源：達索系統
