3D打印復雜彈性晶格結構

導讀：南極熊獲悉，總部位于德國的3D打印服務(wù)提供商Rapid Product Manufacturing (RPM) 于2021年6月15日宣布已獲得研究資助，開(kāi)發(fā)復雜的彈性晶格結構，本次資金由德國AiF資助。使用Carbon樹(shù)脂數字光合成 (DLS) 3D 打印技術(shù)和EPU41/EPU40材料，RPM計劃在明年與工業(yè)和消費品領(lǐng)域合作伙伴一起為這些晶格結構開(kāi)發(fā)多種應用。項目還將得到不倫瑞克技術(shù)大學(xué)微技術(shù)研究所的支持。



△RPM的3D打印晶格結構。照片通過(guò) RPM。

3D打印新應用

RPM于2018年采用DLS技術(shù)，成為歐洲首批提供Cabon 3D技術(shù)的服務(wù)機構之一。RPM認為打印速度和高分辨率能力是滿(mǎn)足客戶(hù)需求的主要因素。在2020年，相比于DLS原型，RPM生產(chǎn)了更多應用系列組件，標志著(zhù)技術(shù)使用的轉變。RPM計劃在未來(lái)幾年里專(zhuān)注于建立3D打印晶格材料、設計規則和應用知識庫，并在這一領(lǐng)域成為制造領(lǐng)導者。此外，RPM還將利用Carbon推出的自動(dòng)晶格生成工具Design Engine繼續對3D打印晶格結構的探索。



△Carbon Design Engine可以快速生成晶格。格子零件需要更少的材料和時(shí)間來(lái)打櫻

RPM的銷(xiāo)售醫學(xué)博士Claus Thomy博士說(shuō)：“這筆贈款側重于DLS，因為Carbon將批量生產(chǎn)置于開(kāi)發(fā)最前沿。機器工藝的材料選擇和可靠性使我們能夠以具有競爭力的成本點(diǎn)覆蓋各種新的業(yè)務(wù)。更重要的是，由于材料經(jīng)過(guò)標準化和驗證，第二次、第三次和第二十次的打印方式也完全相同?！彼€補充道：“當rpm使用僅在增材制造中可用的晶格結構提高零件產(chǎn)品性能時(shí)，我們正在建立真正卓越的產(chǎn)品解決方案?！?br/>
由AiF資助的ZiM項目

ZIM項目由AiF (Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen) 授予，支持德國中型企業(yè)的研發(fā)。官方資助名稱(chēng)是“通過(guò)增材制造為各種應用開(kāi)發(fā)彈性晶格結構”，并由不倫瑞克大學(xué)微技術(shù)研究所在開(kāi)發(fā)和技術(shù)方面提供支持。



△在M2系統上使用EPU41樹(shù)脂3D打印彈性晶格結構。照片通過(guò)RPM。

RPM將通過(guò)與微技術(shù)研究所的專(zhuān)家合作，生產(chǎn)、評估各種幾何形狀，通過(guò)機械和性能，優(yōu)化批量生產(chǎn)的工藝參數。研究還選擇了六個(gè)應用，擴展生產(chǎn)知識：

襯墊結構內的定向冷卻通道（主動(dòng)和被動(dòng)）

氣動(dòng)控制機械功能

液體控制機械功能

彈性件內冷熱一體化

用空氣和液體影響阻尼特性

彈性部件內流動(dòng)系統的集成

研發(fā)階段對于解決組件性能、用戶(hù)體驗和成本優(yōu)化至關(guān)重要，使整個(gè)產(chǎn)品生命周期合格。RPM預計在2022年春季項目建成后，將有多個(gè)示范模型和工藝參數，為行業(yè)產(chǎn)品奠定基矗

晶格結構的優(yōu)勢

盡管從生產(chǎn)和機械性能角度來(lái)說(shuō)具有一定的挑戰，但是許多領(lǐng)域的研究人員依然對在彈性網(wǎng)格內添加通道來(lái)改善產(chǎn)品功能上抱有期待。根據Carbon的說(shuō)法，通過(guò)選擇網(wǎng)格來(lái)減少零件的填充可以將材料使用量減少多達57%，并將構建時(shí)間縮短多達54%，同時(shí)保持零件性能。這對制造商來(lái)說(shuō)，能夠節省大量的時(shí)間和成本。



△晶格可以減少多達57%的材料使用，并將構建時(shí)間縮短多達54%。照片通過(guò)RPM。

RPM技術(shù)董事總經(jīng)理J rg Gerken博士總結道：“DLP 技術(shù)使我們能夠采用不同的方法進(jìn)行產(chǎn)品和零件設計。rpm認識到，從技術(shù)和材料的角度來(lái)看，晶格將繼續成為關(guān)鍵應用。在EPU材料中使用規則和不規則點(diǎn)陣工作兩年多之后，我們已準備好建立下一代生產(chǎn)。這筆贈款為我們提供了進(jìn)行必要的研發(fā)和為快速產(chǎn)品制造做好準備所需的額外燃料?！?br/>
晶格的應用

據南極熊了解，晶格結構已經(jīng)在許多領(lǐng)域得到了研究和應用。加州理工學(xué)院利用晶格結構3D打印鋰電池電極。工程軟件開(kāi)發(fā)商CoreTechnologie使用自動(dòng)晶格生成模塊更新4D_Additive打印準備程序。軟件的點(diǎn)陣工具使用戶(hù)能夠3D打印各種類(lèi)型的內部和外部網(wǎng)格結構，例如蜂窩、陀螺和星形。



△通過(guò)DLP 3D打印的復雜電極幾何體，圖片來(lái)自加州理工學(xué)院

在學(xué)術(shù)領(lǐng)域，臺灣科技大學(xué)的研究人員3D打印基于海膽的新型晶格結構。使用FDM技術(shù)打印的貝殼狀晶格結構非常穩定、承重，并且不需要支撐。英國格拉斯哥大學(xué)研究人員發(fā)現，3D打印混合塑料-碳納米管混合材料晶格可應用于更輕、更耐撞擊以及更清潔的汽車(chē)制造。南極熊相信，未來(lái)還會(huì )有更多晶格結構出現在更多領(lǐng)域中，讓我們拭目以待吧！

參考閱讀：

1. rpm receives public funding for research into complex,elastic lattices using 3D printing

2. RPM SET TO DEVELOP COMPLEX ELASTIC LATTICE STRUCTURESUSING 3D PRINTING TECHNOLOGY

3. INTERVIEW: CARBON BROADENS ACCESS TO DESIGN ENGINELATTICE GENERATION TOOL, HALVES 3D PRINTING MATERIAL AND TIME

4. CORETECHNOLOGIE ADDS LATTICE CREATION TOOL TO ITS4D_ADDITIVE PRINT PREPARATION SOFTWARE

5. 加州理工學(xué)院：DLP 3D打印技術(shù)制造晶格結構鋰電池電極

6. 3D打印混合塑料-碳納米管混合材料晶格可應用于更輕、更耐撞擊以及更清潔的汽車(chē)制造

7. RESEARCHERS 3D PRINT SUPPORT-FREE LATTICES INSPIRED BYSEA URCHINS

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