هيكل شعرية للطباعة 3D والصناعة التقليدية
1. خصائص بنية الشبكة والقدرة على امتصاص الطاقة
1) واحدة من أهم خصائص المواد الشبكية هي قدرة امتصاص الطاقة ، والتي تتميز بالقدرة على امتصاص أو تبديد الطاقة الميكانيكية أثناء الضغط. وقد تم التأكيد على أن معظم الهياكل الشبكية ، مثل الشبكات الهرمية ، وشبكات كاغومي ثلاثية الأبعاد ، والشبكات رباعية السطوح ، وشبكات الماس ، يمكن أن تحقق أداء جيدا جدا لامتصاص الطاقة عن طريق تغيير المعلمات الهندسية مثل نسبة العرض إلى الارتفاع أو حجم خلية الوحدة.
2) كما ثبت أن ألواح الساندويتش القابلة للتصميم ذات الهياكل الشبكية لها خصائص ممتازة لامتصاص الطاقة. بالإضافة إلى المعلمات الهندسية ، يمكن أيضا ضبط أداء امتصاص الطاقة بواسطة هياكل معقدة مثل الهياكل المتدرجة ، والهياكل المملوءة بالرغوة المعدنية ، والهياكل متعددة الطبقات ، وهياكل خلايا الوحدة المختلفة ، والتي ثبت أنها أكثر كفاءة في امتصاص الطاقة من الهياكل الشبكية المفردة الفعالة.
3) طريقة تحسين الخواص الميكانيكية أو قدرة امتصاص الطاقة هي تعديل البنية العقدية التي تربط الدعامات. عند التعرض لأحمال الضغط أو الصدمة ، يحدث تركيز الإجهاد عادة. هذه الطريقة بسيطة نسبيا ، ولكنها يمكن أن تحسن قدرة امتصاص الطاقة لهيكل الشبكة المعدنية
2. مقارنة بين بنية شعرية من العملية التقليدية والطباعة ثلاثية الأبعاد
هناك العديد من التقنيات لتصنيع هياكل شبكية معدنية في العمليات التقليدية ، بما في ذلك الختم ، وقطع الأسلاك المستعبدة بالبثق ، وطي صفائح التمدد ، وصب الاستثمار. بالإضافة إلى الصب ، يجب أن تستخدم هذه التقنيات تقنيات الترابط أو اللحام لتجميع الدعامات لتشكيل بنية الشبكة. أثناء المعالجة ، غالبا ما تكون التقاطعات حساسة للعيوب ، مثل الفقاعات والشقوق الدقيقة ، مما يؤدي إلى إضعاف الخواص الميكانيكية الكلية لهيكل الشبكة. بالنسبة لتكنولوجيا صب الاستثمار ، لا يمكن أن يكون تكوين المحلل الكهربائي معقدا للغاية بسبب قيود التكنولوجيا نفسها.
تحتوي الشبكة على بعض الخصائص الفريدة المفيدة جدا عند تصميم الأجزاء أو المنتجات التي يكاد يكون من المستحيل تكرارها مع تقنيات التصميم التقليدية. وقد أظهرت الدراسات أن الهياكل متعددة الحبوب تصل إلى سبع مرات أقوى من الأجسام الشبكية القياسية في واحد ، وهو فرق كبير في القوة لإعادة ترتيب بعض الأشكال الهندسية التي يمكن أن تحققها الطباعة ثلاثية الأبعاد فقط. وقد وجد أنه لا توجد طريقة تصنيع أخرى يمكن أن تنتج هذه الهياكل.
3. لماذا تختار هياكل شعرية مطبوعة ثلاثية الأبعاد
1) تقليل استخدام المواد
يمكن أن يؤدي استخدام الشبكات في التصميم إلى تقليل كمية المواد المستخدمة بشكل كبير عن طريق إزالة معظم المواد في المناطق غير الحرجة.
2) خفيفة الوزن
تقليل استخدام المواد يقلل من الوزن. في العديد من التطبيقات ، عادة ما يكون وزن الجزء أو التجميع خفيفا قدر الإمكان. المواد الأقل استخداما لإنشاء جزء يساوي سعرا أقل
3) امتصاص الطاقة
يحتوي الهيكل الشبكي على العديد من الخصائص المفيدة لامتصاص الطاقة. من خلال تغيير كثافة المناطق المختلفة ، وحتى أنواع الخلايا ، يمكن للتصميم امتصاص الطاقة بكفاءة في اتجاهات مختلفة. يمكن إعادة توجيه أنواع الشبكات المعقدة وتوزيع الطاقة بشكل أفضل في اتجاهات متعددة لامتصاص قوى التأثير ، مع الاستفادة من الخصائص المختلفة لراتنجات التصنيع المضافة الحديثة.
4) زيادة مساحة السطح
تركز بعض التطبيقات على زيادة مساحة السطح إلى أقصى حد بدلا من القوة الميكانيكية. على سبيل المثال ، قد يكون نقل الحرارة أو التفاعلات الكيميائية هو الهدف الأساسي. هياكل الشبكة مفيدة هنا لأنها تعطي الجزء المزيد من الأسطح دون زيادة بصمته الإجمالية.
5) التكامل العظمي
يشير هذا إلى طريقة لإنشاء هياكل شبكية في الغرسات الطبية لتعزيز نمو العظام. تشكل الغرسة الناتجة رابطة أقوى مع بنية العظام الخاصة بالمريض.
4. نوع هيكل شعرية
تعتمد الشبكة جميعها على خلية وحدة. هذه وحدة متكررة تتكرر في اتجاهات متعددة لتشكيل كل. تنقسم أنواع الشبكات إلى فئات بناء على خصائصها
1) TPMS شعرية
يتم إنشاء شبكات الحد الأدنى للسطح ثلاثي الفترة (TPMS) عند إنشاء خلية وحدة باستخدام المعادلات المثلثية
2) شبكية التبختر
تتكون شبكة الدعامات من حزم مترابطة ، متصلة في أنماط مختلفة تحددها الخلايا. يمكن توصيل الأعمدة بواسطة رؤوس وحواف ووجوه عناصر مكعبة ، وتؤدي مجموعات مختلفة من نقاط الاتصال هذه إلى أنواع مختلفة.
3) شعرية مستوية
الشبكة المستوية هي أبسط أنواع الشبكات ويتم إنشاؤها عندما يتم بثق خلية وحدة 2D إلى 3D. النوع الأكثر شيوعا من الشبكة المستوية هو بنية قرص العسل.
هياكل شعرية الطباعة 3D هو الحل المثالي للمشكلة. لديها بنية شبكية مصممة بدقة ، ومواد مصفوفة غير محدودة تقريبا ، وخصائص محسنة ، ويمكن تصنيعها بواسطة العديد من التقنيات الصناعية ، مما يجعلها مثالية للاستخدام في السيارات والمعدات الطبية والرياضية والمبادلات الحرارية والمنتجات الاستهلاكية التطبيقات الهامة.
