3D打印復雜彈性晶格結(jié)構(gòu)

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，開發(fā)復雜的彈性晶格結(jié)構(gòu)，本次資金由德國AiF資助。使用Carbon樹脂數(shù)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(jié)構(gòu)開發(fā)多種應用。項目還將得到不倫瑞克技術(shù)大學微技術(shù)研究所的支持。



△RPM的3D打印晶格結(jié)構(gòu)。照片通過 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(gòu)之一。RPM認為打印速度和高分辨率能力是滿足客戶需求的主要因素。在2020年，相比于DLS原型，RPM生產(chǎn)了更多應用系列組件，標志著技術(shù)使用的轉(zhuǎn)變。RPM計劃在未來幾年里專注于建立3D打印晶格材料、設(shè)計規(guī)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推出的自動晶格生成工具Design Engine繼續(xù)對3D打印晶格結(jié)構(gòu)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間來打櫻

RPM的銷售醫(yī)學博士Claus Thomy博士說：“這筆贈款側(cè)重于DLS，因為Carbon將批量生產(chǎn)置于開發(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覆蓋各種新的業(yè)務(wù)。更重要的是，由于材料經(jīng)過標準化和驗證，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(jié)構(gòu)提高零件產(chǎn)品性能時，我們正在建立真正卓越的產(chǎn)品解決方案。”

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)。官方資助名稱是“通過增材制造為各種應用開發(fā)彈性晶格結(jié)構(gòu)”，并由不倫瑞克大學微技術(shù)研究所在開發(fā)和技術(shù)方面提供支持。



△在M2系統(tǒng)上使用EPU41樹脂3D打印彈性晶格結(jié)構(gòu)。照片通過RPM。

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

襯墊結(jié)構(gòu)內(nèi)的定向冷卻通道（主動和被動）

氣動控制機械功能

液體控制機械功能

彈性件內(nèi)冷熱一體化

用空氣和液體影響阻尼特性

彈性部件內(nèi)流動系統(tǒng)的集成

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

晶格結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢

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



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

RPM技術(shù)董事總經(jīng)理J rg Gerken博士總結(jié)道：“DLP 技術(shù)使我們能夠采用不同的方法進行產(chǎn)品和零件設(shè)計。rpm認識到，從技術(shù)和材料的角度來看，晶格將繼續(xù)成為關(guān)鍵應用。在EPU材料中使用規(guī)則和不規(guī)則點陣工作兩年多之后，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(jù)南極熊了解，晶格結(jié)構(gòu)已經(jīng)在許多領(lǐng)域得到了研究和應用。加州理工學院利用晶格結(jié)構(gòu)3D打印鋰電池電極。工程軟件開發(fā)商CoreTechnologie使用自動晶格生成模塊更新4D_Additive打印準備程序。軟件的點陣工具使用戶能夠3D打印各種類型的內(nèi)部和外部網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，例如蜂窩、陀螺和星形。



△通過DLP 3D打印的復雜電極幾何體，圖片來自加州理工學院

在學術(shù)領(lǐng)域，臺灣科技大學的研究人員3D打印基于海膽的新型晶格結(jié)構(gòu)。使用FDM技術(shù)打印的貝殼狀晶格結(jié)構(gòu)非常穩(wěn)定、承重，并且不需要支撐。英國格拉斯哥大學研究人員發(fā)現(xiàn)，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制造。南極熊相信，未來還會有更多晶格結(jié)構(gòu)出現(xiàn)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. 加州理工學院：DLP 3D打印技術(shù)制造晶格結(jié)構(gòu)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制造

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

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