艾米丽·牛顿
随着3D打印变得越来越流行，人们对提高他们的作品的机械性能越来越感兴趣。其中一种方法是使用3d打印的晶格结构。以下是一些将晶格结构引入项目的技巧。
理解晶格的细节是如何产生特定结果的
存在各种各样的3D晶格类型，您可以通过检查晶格的细胞结构经常识别它们。它们通常以可识别的形状出现，如立方体、六角形和八角形。然而，有些设计是不统一的。每个格子单元都是一个单元，所有单元的组合就形成了这个结构。晶格结构的大小和形状影响其强度、弹性和重量等因素。
此外，人们可以用不同的方式来确定晶格内的形状，从而影响部件的性能。然而，他们也应该意识到打印限制也会影响单元格的方向。例如，某些打印需要更多的支撑结构，可能会增加打印后的处理时间。
晶格材料是另一个需要考虑的问题。例如，柔软、有弹性的选择通常不适合大的部件，因为它们可能会下垂。人们经常将晶格与零件的最外层材料相匹配。虽然这是一个普遍的选择，但并不是硬性要求。
考虑终端用户的需求
成功使用3d打印的晶格结构意味着在使用打印物品时，要预测目标受众的需求和愿望。运动鞋品牌阿迪达斯展示了其面向高性能跑步者的4DFWD产品的可能性。
该公司选择了一种被称为碳数字光合成(DLS)的工业3D打印技术。这是一种基于树脂的选择，可以制造带有透氧光学、数字光投影和工程级材料的聚合物部件。这个项目使用了一种全新的弹性体材料，由Carbon公司的材料科学家开发，名为EPU 41。
阿迪达斯和Carbon之间的合作导致了格子中底结构的鞋子。它提高了佩戴者的减震能力，并提供了更好的稳定性。该鞋没有使用现有的3D晶格类型，而是采用了专有的FWD CELL形状。这种方法使跑步者减速时的力量减少了15%，同时增加了23%的缓冲。
此外，格子形状将跑步者从人行道上推动所产生的垂直冲击力转化为向前的动量。该应用程序还具有基于软件的调整功能，可以让工程师定制细胞的形状和大小，以及支柱直径。
研究如何解决已知问题
有些人觉得有必要看看3d打印的晶格结构如何解决影响整个行业的个人，甚至整个社会的问题。一些相关的进展可以补充在针对这些问题方面已经取得的进展。
例如，由于这个世界如此依赖混凝土，所以让它变得更好是一个巨大的集体利益。在一个例子中，研究人员正在研究能够自我修复的混凝土。他们设计了一种含有细菌的混合物，一旦水进入裂缝，石灰岩就会被填满。
这是一种解决方案，但人们也在寻找降低混凝土开裂几率的方法。这就是晶格的作用。加州大学伯克利分校的研究人员想要针对一个已知的问题，即混凝土在受到挤压时很坚固，但在受到拉伸时则很脆弱。
他们的工作包括创造八隅体聚合物晶格结构，并将其填充到超高性能混凝土中。这种材料的强度是普通混凝土的四倍。研究小组得出结论，除了增加延性，这种晶格结构的使用还可以减少与混凝土生产相关的碳排放。这可以通过在材料中使用更多的聚合物来实现。
打开你的心扉，迎接新的可能性
使用3d打印的晶格结构可能需要意识到，一些结果可能与一些普遍接受的力学性质理论相悖。在一种情况下，研究人员开发了一种新的晶格结构，它重量轻，刚度高。
这一成就带来了一些惊喜，尤其是因为它违反了麦克斯韦标准。这是一种机械设计理论，认为最有效的承重结构只有在拉伸时才会变形。
实验表明，晶格结构的重量减少50%也使其刚度减半。然而，当重量减少一半时，效率较低的物品只会显示原来的四分之三或八分之七的刚度。他们打算利用他们的新知识来制造既极其轻量又极其坚硬的机械超材料。
该团队的共同领导工程师Seth Watts解释说:“我们发现了两个桁架，当传统的麦克斯韦准则不满足时，它们的刚度与密度呈线性比例关系。”
他接着说:“人们一直认为，麦克斯韦准则是证明在低密度下具有高刚度的必要条件和充分条件。我们已经证明了它不是一个必要条件。换句话说，有更大的一类桁架具有线性缩放特性。这表明以前的正统观念已经不牢固了。也有例外，而这些例外实际上可以让你获得更好的性能。”
检查使用不常见材料的效果
除了确定哪种3D晶格类型最有可能为您的项目提供所需的属性外，还值得探索使用尚未广泛使用的材料。这可能有点像赌博，但可能会有回报。
在一个例子中，来自中佛罗里达大学和美国陆军的研究人员试图使用晶格结构来调整提供给士兵的齿轮的抗压强度和失效模式。他们选择了一种名为WE43的高强度镁合金，这种合金目前还不是3D打印的常用选择。这是一种耐腐蚀材料，可以承受近600华氏度的温度。
该团队制作了24个微晶格结构，并优化了打印过程。这些选择也提高了产品的密度。人们希望3d打印的晶格和轻质合金的结合将产生更易于操作的武器，使士兵携带起来不那么繁重。进一步的研究将包括观察3d打印结构的高应变率，并检查它们的弹道性能。
格子结构在军事上的另一个应用来自一家名为Windpact的公司。它在头盔内部使用分层晶格结构，以降低士兵遭受创伤性脑损伤的可能性。模型试验表明，晶格梯度使它们比没有该方差的结构更强。Windpact还为职业足球运动员设计了头盔。
晶格结构提供了令人兴奋的可能性
这些例子强调了使用3d打印晶格结构可以获得不同力学性能的许多方法中的一些方法。随着这一领域的研究越来越多，您无疑会有更多的用例来激发未来的努力。
艾米丽·牛顿是彻底改变了，一本探索最新工业创新的在线杂志。
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