晶格結(jié)構(gòu)鏤空-3D打印技術(shù)獨占優(yōu)勢

1、晶格結(jié)構(gòu)鏤空一一3D打印技術(shù)的獨占優(yōu)勢認識晶格結(jié)構(gòu)說到3D打印，我想每個對此有認識的人都見過帶著孔狀、格狀的3D打印模型。這種鏤空形式，叫做晶格結(jié)構(gòu)。大自然是最好的工程師，這種結(jié)構(gòu)我們在蜂窩、骨骼、昆蟲甲殼中都能看得到。這種結(jié)構(gòu)在機械、熱和光學性能方面都具有的很好的表現(xiàn)。然而大自然可以通過類似于3D打印的“增材制造”做出這種結(jié)構(gòu)，但人工制造在以前十分困難。在傳統(tǒng)制造工藝中，我們只能通過微觀程度依靠對材料化學成分或微觀結(jié)構(gòu)尺度的控制，來制造晶格結(jié)構(gòu)的效果，但這種結(jié)構(gòu)是無序的。介觀層次上，顯而易見,這是得不償失的工作。（或許有人會說建筑上這種結(jié)構(gòu)非常常見，但通常我們不會把建筑視作為一個整體統(tǒng)一的結(jié)

2、構(gòu)。）晶格結(jié)構(gòu)的應(yīng)用隨著3D打印的發(fā)展，我們得以廣泛地通過3D打印技術(shù)來制造晶格結(jié)構(gòu)。3D打印技術(shù)相較于傳統(tǒng)工藝的一大優(yōu)勢便是復雜結(jié)構(gòu)制造能力。通過微米級的3D打印我們可以根據(jù)需求，有目的性地定制化制造晶格結(jié)構(gòu)，從而形成這些材料在介觀尺度上的秩序性和周期性，特別是針對應(yīng)用的具體需要，精確設(shè)計制造特殊的晶格材料。有許多行業(yè)都將晶格結(jié)構(gòu)融入他們的設(shè)計中，包括航空航天、車輛載具、醫(yī)療以及體育用品等。前端時間本田宣稱他們的汽車將采用更多的3D打印零部件，寶馬已經(jīng)投產(chǎn)了自己的3D打印工廠，在汽車的一些復雜零部件上，通過使用晶格結(jié)構(gòu)以及拓撲優(yōu)化，將極大地減少重量，反映到汽車上則是更小的油耗更快的速度。米其

3、林的次時代輪胎，也是由3D打印而成，晶格結(jié)構(gòu)讓它不需要充氣也不需要輪轂。晶格結(jié)構(gòu)提供了輪胎的彈性和抗變形能力?，F(xiàn)在最I(lǐng)n的運動鞋毫無疑問就是3D打印鞋。匹克、阿迪達斯等等知名品牌紛紛推出了自己的3D打印運動鞋。這種鞋最亮眼的就是晶格結(jié)構(gòu)的鞋底，不僅大大提高了顏值，而且其在舒適度和運動性上也不遜于以往的氣墊等鞋底。晶格結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢晶格結(jié)構(gòu)最明顯的優(yōu)勢便在于其輕量化，同樣的體積，晶格結(jié)構(gòu)只需要使用30%-40%甚至更少的材料，也就是其重量至少減少了60%。而3D打印晶格結(jié)構(gòu)之所以激動人心便在于這種輕量化不需要犧牲結(jié)構(gòu)完整性和強度。Architectedpolygrainstructures、JVle

4、ta-precipitate晶格結(jié)構(gòu)研究小組的實驗表明，通過有效地排列，晶格結(jié)構(gòu)的3D打印物件的機械強度可以做到一般結(jié)構(gòu)物件的7倍。晶格具有兩種動態(tài)屬性，壓縮屬性和彈性屬性。面對機械沖擊時彈性和壓縮行為表現(xiàn)出了快速的集體反應(yīng)，以抵消對各個節(jié)點的應(yīng)力。在這個領(lǐng)域，英國的謝菲爾德大學做過詳細的研究：Energyabsorptioninlatticestructuresindynamics:Experiments（動力學中的晶格結(jié)構(gòu)的能量吸收）。另一大優(yōu)勢便是在熱傳導上。通常我們會使用金屬材料來提高部件對于熱的傳導性，使用陶瓷、氣凝膠等材料來減低熱傳導。但這將會導致我們會受到材料的限制。而晶格結(jié)構(gòu)則解決了這個問題。通過在晶格結(jié)構(gòu)填充空氣或其他的比熱容高的氣體，可以顯著地提高整個部件對于熱量的隔絕能力。保溫瓶便是利用了中間夾層的空氣難以導熱的特點來保持溫度，也即是隔絕熱量轉(zhuǎn)移。而相反地，由于這個結(jié)構(gòu)有很高的比表面積，我們可以通過氣流交換來快速地轉(zhuǎn)移整個部件的熱量。在散熱器上我們能看到哪怕是傳統(tǒng)工藝制造的部件都采用了比表面積很大的結(jié)構(gòu)，而通過3D打印的晶格結(jié)構(gòu)，我們將大大提高散熱器的熱轉(zhuǎn)移