Structure en treillis de l'impression 3D et de l'industrie traditionnelle
1. Caractéristiques de la structure en treillis et capacité d'absorption d'énergie
1) L'une des propriétés les plus importantes des matériaux en treillis est la capacité d'absorption d'énergie, qui se caractérise par la capacité d'absorber ou de dissiper l'énergie mécanique lors de la compression. Il a été confirmé que la plupart des structures en treillis, telles que les treillis pyramidaux, les treillis de Kagome tridimensionnels-, les treillis tétraédriques et les treillis en diamant, peuvent atteindre de très bonnes performances d'absorption d'énergie en modifiant des paramètres géométriques tels que le rapport d'aspect ou la taille de cellule unitaire. .
2) Il a également été démontré que les panneaux sandwich concevables avec des structures en treillis ont d'excellentes propriétés d'absorption d'énergie. En plus des paramètres géométriques, les performances d'absorption d'énergie peuvent également être ajustées par des structures complexes telles que des structures à gradient, des structures remplies de mousse métallique, des structures multicouches et différentes structures de cellules unitaires, qui se sont révélées plus efficaces en termes d'absorption d'énergie que les structures à réseau unique. structures efficaces.
3) La méthode pour améliorer les propriétés mécaniques ou la capacité d'absorption d'énergie consiste à modifier la structure nodale reliant les entretoises. Lorsqu'il est soumis à des charges de compression ou de choc, une concentration de contraintes se produit généralement. Cette méthode est relativement simple, mais elle peut améliorer la capacité d'absorption d'énergie de la structure en treillis métallique
2. Comparaison de la structure en treillis du processus traditionnel et de l'impression 3D
Il existe plusieurs techniques pour fabriquer des structures en treillis métallique dans les procédés conventionnels, y compris l'emboutissage, la découpe de fil lié par extrusion-, le pliage de feuille d'expansion et le moulage de précision. En plus du moulage, ces techniques doivent utiliser des techniques de collage ou de soudage pour assembler les entretoises pour former la structure en treillis. Lors du traitement, les jonctions sont souvent sensibles aux défauts, tels que les bulles et les microfissures, conduisant à un affaiblissement des propriétés mécaniques globales de la structure en treillis. Pour la technologie de moulage de précision, la configuration de l'électrolyseur ne peut pas être trop compliquée en raison des limites de la technologie elle-même.
Le treillis possède des propriétés uniques qui sont très utiles lors de la conception de pièces ou de produits qui sont presque impossibles à reproduire avec les techniques de conception traditionnelles. Des études ont montré que les structures polygrain sont jusqu'à sept fois plus résistantes que les objets en treillis standard en un seul, une différence de résistance significative pour réorganiser certaines géométries que seule l'impression 3D peut réaliser. Il a été constaté qu'aucune autre méthode de fabrication ne pouvait produire ces structures.
3. Pourquoi choisir des structures en treillis imprimées en 3D
1) Réduire l'utilisation de matériaux
L'utilisation de treillis dans une conception peut réduire considérablement la quantité de matériau utilisé en supprimant la majeure partie du matériau dans les zones non-critiques.
2) Léger
La réduction de l'utilisation des matériaux réduit le poids. Dans de nombreuses applications, le poids d'une pièce ou d'un assemblage est généralement aussi léger que possible. le moins de matériau utilisé pour créer une pièce équivaut à un prix inférieur
3) Absorption d'énergie
La structure en treillis possède de nombreuses propriétés bénéfiques pour l'absorption d'énergie. En faisant varier la densité de différentes régions, et même des types de cellules, la conception peut absorber efficacement l'énergie dans différentes directions. Les types de réseaux complexes peuvent être redirigés et mieux répartir l'énergie dans plusieurs directions pour absorber les forces d'impact, tout en tirant parti des diverses propriétés des résines de fabrication additive modernes.
4) Increase the surface area
Certaines applications se concentrent sur la maximisation de la surface plutôt que sur la résistance mécanique. Par exemple, le transfert de chaleur ou les réactions chimiques peuvent être la cible principale. Les structures en treillis sont utiles ici car elles donnent à la pièce plus de surfaces sans augmenter son empreinte globale.
5) Ostéointégration
This refers to a method of creating lattice structures in medical implants to promote bone growth. The resulting implant forms a stronger bond with the patient's own bone structure.
4. Type de structure en treillis
Les réseaux sont tous basés sur une cellule unitaire. Il s'agit d'une unité répétitive qui se répète dans plusieurs directions pour former un tout. Les types de réseau sont divisés en catégories en fonction de leurs propriétés
1) Treillis TPMS
Les réseaux de surface minimale à triple période ( TPMS ) sont créés lorsqu'une cellule unitaire est générée à l'aide d'équations trigonométriques
2) Treillis de contrefiche
Un réseau d'entretoises se compose de poutres interconnectées, reliées selon divers motifs définis par les cellules. Les piliers peuvent être reliés par des sommets, des arêtes et des faces d'éléments de cube, et différentes combinaisons de ces points de connexion donnent différents types.
3) Réseau planaire
Un réseau planaire est le type de réseau le plus simple et est créé lorsqu'une cellule unitaire 2D est extrudée en 3D. Le type de réseau planaire le plus courant est la structure en nid d'abeille.
Les structures en treillis d'impression 3D sont la solution idéale au problème. Il a une structure en treillis conçue avec précision, des matériaux de matrice pratiquement illimités, des propriétés optimisées et peut être fabriqué par de nombreuses technologies à l'échelle industrielle-, ce qui les rend idéaux pour une utilisation dans les équipements automobiles, médicaux, sportifs, les échangeurs de chaleur, les produits de consommation importants applications.
