Estructura de celosía de impresión 3D e industria tradicional.
1. Características de la estructura de celosía y capacidad de absorción de energía.
1) Una de las propiedades más importantes de los materiales reticulares es la capacidad de absorción de energía, que se caracteriza por la capacidad de absorber o disipar energía mecánica durante la compresión. Se ha confirmado que la mayoría de las estructuras de celosía, como las celosías piramidales, las celosías tridimensionales de Kagome, las celosías tetraédricas y las celosías de diamante, pueden lograr un rendimiento de absorción de energía muy bueno al cambiar parámetros geométricos como la relación de aspecto o el tamaño de la celda unitaria. .
2) También se ha demostrado que los paneles sándwich diseñables con estructuras de celosía tienen excelentes propiedades de absorción de energía. Además de los parámetros geométricos, el rendimiento de absorción de energía también se puede ajustar mediante estructuras complejas como estructuras de gradiente, estructuras rellenas de espuma metálica, estructuras multicapa y diferentes estructuras de celdas unitarias, que han demostrado ser más eficientes en la absorción de energía que las estructuras de celosía simple. estructuras eficientes.
3) El método para mejorar las propiedades mecánicas o la capacidad de absorción de energía es modificar la estructura nodal que conecta los puntales. Cuando se somete a cargas de compresión o de choque, por lo general se produce una concentración de esfuerzos. Este método es relativamente simple, pero puede mejorar la capacidad de absorción de energía de la estructura de celosía metálica.
2. Comparación de la estructura reticular del proceso tradicional y la impresión 3D
Existen varias técnicas para fabricar estructuras de celosía de metal en procesos convencionales, incluido el estampado, el corte de alambre-aglomerado por extrusión, el plegado de láminas de expansión y el moldeo por inversión. Además de la fundición, estas técnicas deben usar técnicas de unión o soldadura para ensamblar los puntales para formar la estructura de celosía. Durante el procesamiento, las uniones suelen ser sensibles a los defectos, como burbujas y microfisuras, lo que provoca un debilitamiento de las propiedades mecánicas generales de la estructura reticular. Para la tecnología de microfusión, la configuración del electrolizador no puede ser demasiado complicada debido a las limitaciones de la propia tecnología.
Lattice tiene algunas propiedades únicas que son muy útiles cuando se diseñan piezas o productos que son casi imposibles de replicar con las técnicas de diseño tradicionales. Los estudios han demostrado que las estructuras de poligrano son hasta siete veces más fuertes que los objetos de celosía estándar en una sola, una diferencia de resistencia significativa para reorganizar ciertas geometrías que solo la impresión 3D puede lograr. Se descubrió que ningún otro método de fabricación podría producir estas estructuras.
3. ¿Por qué elegir estructuras reticulares impresas en 3D?
1) Reducir el uso de materiales
Using lattices in a design can greatly reduce the amount of material used by removing most of the material in non-critical areas.
2) Ligero
Reducir el uso de material reduce el peso. En muchas aplicaciones, el peso de una pieza o conjunto suele ser lo más ligero posible. menos material utilizado para crear una pieza equivale a un precio más bajo
3) absorción de energía
La estructura reticular tiene muchas propiedades que son beneficiosas para absorber energía. Al variar la densidad de las diferentes regiones, e incluso los tipos de células, el diseño puede absorber energía de manera eficiente en diferentes direcciones. Los tipos de celosía complejos se pueden redirigir y distribuir mejor la energía en múltiples direcciones para absorber las fuerzas de impacto, mientras se aprovechan las diversas propiedades de las modernas resinas de fabricación aditiva.
4) Aumentar la superficie
Algunas aplicaciones se enfocan en maximizar el área superficial en lugar de la resistencia mecánica. Por ejemplo, la transferencia de calor o las reacciones químicas pueden ser el objetivo principal. Las estructuras de celosía son útiles aquí porque le dan a la pieza más superficies sin aumentar su huella general.
5) Osteointegración
Esto se refiere a un método para crear estructuras de celosía en implantes médicos para promover el crecimiento óseo. El implante resultante forma un vínculo más fuerte con la estructura ósea del propio paciente.
4. Tipo de estructura de celosía
Lattice están todos basados en una celda unitaria. Esta es una unidad repetitiva que se repite en múltiples direcciones para formar un todo. Los tipos de celosía se dividen en categorías según sus propiedades.
1) celosía TPMS
Las redes de superficie mínima de período triple (TPMS) se crean cuando se genera una celda unitaria usando ecuaciones trigonométricas
2) celosía puntal
Una red de puntales consta de vigas interconectadas, conectadas en varios patrones definidos por las celdas. Los pilares se pueden conectar mediante vértices, aristas y caras de elementos cúbicos, y diferentes combinaciones de estos puntos de conexión dan como resultado diferentes tipos.
3) Red plana
Una red plana es el tipo de red más simple y se crea cuando una celda unitaria 2D se extruye en 3D. El tipo más común de celosía plana es la estructura de panal.
La impresión 3D de estructuras reticulares es la solución ideal al problema. Tiene una estructura reticular diseñada con precisión, materiales de matriz virtualmente ilimitados, propiedades optimizadas y puede fabricarse mediante muchas tecnologías a escala industrial-, lo que los hace ideales para su uso en equipos automotrices, médicos, deportivos, intercambiadores de calor, productos de consumo importantes aplicaciones
