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最新消息| 從設計到制造,升華三維金屬陶瓷3D打印晶格結構解決方案 | 2022-10-17 |
| 文章来源：由「百度新聞」平台非商業用途取用"https://new.qq.com/rain/a/20221017A031FF00" 晶格結構是一種可以使零件更輕、更堅固，更有效地吸收沖擊力，并更好地根據不同用途進行個性化定制的強大設計功能。但在制造復雜內部晶格結構的零件時，無法通過傳統制造技術來制作。而3D打印突破傳統加工的思維模式，采用數字建模并直接打印成型的技術特性使之在晶格點陣結構制備方面具有獨特的優勢。近日，升華三維采用自主研發的UPrise3D切片軟件的填充功能進行獨特的晶格結構設計，并完成了對指定區域的不同晶格結構的打印成型和脫脂燒結。重點展示了晶格結構在金屬陶瓷3D打印應用領域的設計制造。▲?晶格結構3D打印案例升華三維UPrise3D切片軟件晶格生成功能UPrise3D切片軟件是升華三維——金屬陶瓷間接3D打印全工藝鏈解決方案的重要軟件，是支持三維模型到打印成型的核心技術系統，擁有增材制造切片軟件的全部功能。▲3D打印的晶格結構綜合展示樣品（樣件來源：升華三維）而在輕量化設計填充模塊中有網格、直線、三角形、內六角、立方體、立方體分區、八角形、四面體、同心圓、鋸齒狀、交叉、交叉3D、螺旋二十四面體等晶格圖案，并且可根據設置實時顯示已選擇的晶格的元素數量，如角度、節點、體積，孔隙率等。▲具有多種晶格設計結構升華三維由于晶格點陣結構的復雜性，使用典型的CAD工具將它們建模到零件中是不切實際的。通常情況下，零件實體會在CAD中進行繪制。然后，把設計好的零件模型導入到另一個軟件包中以生成晶格結構。用于此目的的軟件程序主要包括Netfabb和nTopology。而基于升華三維UPrise3D切片軟件同樣具有晶格生成能力，通過該軟件可以產生非常復雜的點陣設計。基于軟件自帶的圖案填充模塊，對零件模型特定區域實現晶格設計，并且晶格圖案及參數可自主調節。從而幫助用戶設計出可3D打印的晶格結構。?▲?晶格結構設計升華三維3D打印晶格點陣結構的優勢·減少材料和使用成本：晶格設計可以通過去除非關鍵區域的大部分材料來減少材料浪費。比如在航空航天工業中，晶格結構的引入可減少鈦或鉻鎳鐵合金這些昂貴材料的使用。晶格結構的引入意味著將使用更少的材料，并在不犧牲零件結構剛性和完整性的情況下，節省更多成本。·輕量化：通過晶格技術減少材料使用還有另一個好處就是減輕重量。可以將晶格參數精確調整到零件上的物理負載，將零件的整體質量減少90％或更多。還具有許多優勢，從減少汽車應用中的燃料使用到改善醫療案例中的患者恢復時間，還有減輕飛機、航天器的重量。▲3D打印的氧化物陶瓷晶格構件（樣件來源：升華三維）·改進的強度重量比。通過晶格結構設計，可以有效零件強度重量比。這對需要推重比最大化的汽車和航空航天領域具有非常重要的意義。▲3D打印的金屬晶格結構件（樣件來源：升華三維）·高表面積。一些應用側重于最大化表面積，而不是機械強度。利用晶格技術，可以提供更多曲面，大量釋放表面積，而不會增加其總體占地面積，這對于促進熱交換和化學反應的產品而言是一個關鍵優勢。·出色的減震和沖擊保護。晶格結構在消散震力和沖擊載荷方面非常有效，因為單元結構有助于整個結構的彎曲和能量分配。晶格可以集成到產品（例如橄欖球頭盔）中以減少沖擊應力，也可以用作犧牲特性以保護產品的關鍵組件免受意外跌落等動態事件的影響。·理想的生物相容。在醫用植入物中創建晶格結構，令構造物具有接近周圍骨組織的機械性能，讓植入物與患者自身的骨骼結構形成更牢固的結合，以促進骨生長。3D打印中晶格結構的適用領域晶格結構是最典型一種復雜結構。基于其復雜的結構形態，例如使用水射流切割、鑄造、化學鍍和電沉積等傳統的制造技術制造，耗時、昂貴，并且無法達到高分辨率。3D科學谷白皮書而采用3D打印的數字化制造方式，可實現以較低的成本和時間制造高分辨率和復雜形狀的薄支柱和晶格幾何形狀，這一顯著的優勢讓其成為理想的零件成形方式，并讓其收獲了各行業無數用戶的擁躉。目前，除了在消費品、體育用品、工業設備等領域備受青睞之外，更適用于汽車零件、再生醫學、航空航天等領域的設計制造。超輕和多功能特性的晶格結構已經向著多個行業的復雜應用進行著持續性的推廣和研究：·再生醫學領域：骨組織支架結構設計中的晶格，其規則的孔洞能夠在促進組織生長的同時提供結構性支撐，其晶格成型難的問題可以采用3D打印技術得到解決。▲3D打印的生物陶瓷晶格結構件（樣件來源：升華三維）·汽車設計領域：汽車設計的多孔或者蜂窩狀吸能盒可以有效提高汽車的安全性能，其具備優異力學性的結構面臨著成型成本高昂的問題，但可以使用先進的3D打印技術進行優化解決。·航空領域：所需要的機翼夾層結構中的晶格設計同樣具備很高的強重比優勢，其成型工藝同樣可以運用3D打印技術進行。同時，超輕型陶瓷晶格結構的開發也將解決深空探測器復雜結構的輕量化設計，實現極其復雜結構的功能集成。▲3D打印的特種陶瓷晶格結構件（樣件來源：升華三維）創新與探索—升華三維從未止步總體來說，3D打印技術的最大價值之一在于能成型各種復雜結構，因此結構設計與創新成為3D打印技術深化應用的核心。但目前，在結構設計與制造工藝的結合方面仍具有局限性，晶格結構能否與打印路徑匹配，晶格結構的打印效率如何以及在晶格單元胞結構的開發與創新、單元胞結構的性能研究方面仍有待探索。同時目前市面上大多數的晶格設計軟件也幾乎都有局限性，比如晶格種類過少、生成的晶胞質量本身有問題、效果不理想，另外軟件操作門檻較高等，種種弊端讓晶格的設計與應用不能實現很好的銜接。升華三維作為具備金屬陶瓷材料開發制備、金屬陶瓷3D打印機研發生產、切片軟件開發到3D打印工藝、脫脂及燒結工藝一整套金屬陶瓷間接3D打印工藝鏈及解決方案的增材制造-3D打印企業，一直致力于面向解決金屬·陶瓷傳統制造工藝無法制造的難題，積極貫通金屬陶瓷制造全鏈條、全流程、全配套的高附加值服務。基于升華三維搭載的系統性軟件與控制方法，可根據用戶產品開發需求進行多晶格結構的設計與填充制造，快速落地應用。知之既深，行之則遠。基于全球范圍內精湛的制造業專家智囊網絡，3D科學谷為業界提供全球視角的增材與智能制造深度觀察。有關增材制造領域的更多分析，請關注3D科學谷發布的白皮書系列。知之既深行之則遠三維世界｜全球視角 關鍵字標籤：https://www.derfang.com.tw |
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