晶格结构3D打印机遇与挑战并存——设计与可制造性分析 - 3D打印技术参考

晶格结构3D打印机遇与挑战并存——设计与可制造性分析

2023年4月18日
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3D打印可以生产很多特殊功能的复杂结构，且生产成本对零件的复杂度不敏感，其中晶格结构是使用最广的复杂结构之一。晶格结构是在设计区域内，按照预定规则添加的空间三维小梁（或面）结构。利用晶格结构替换实体区域后，最直接的效果就是减重，此外也有额外的功能性，如改变设计区域的力学性能、减震、提高表面积等。3D打印让晶格结构的生产也变的更简单，而晶格结构也赋予增材制造额外的使命，两者结合将为客户提供更好的解决方案。

晶格3D打印
机遇与挑战并存
 
晶格被广泛应用于不同行业中，如医疗、航空航天、工业和消费品等。晶格结构在基于增材制造的设计中可以降本增效，通过减少体积、优化结构来降低打印时长、用粉量，还可以在一定程度上提高产品自身的性能。在医疗植入领域，晶格结构搭配合适的孔隙率可以加快植入体和骨骼组织的融合；在航空航天领域，晶格对减少重量的帮助至关重要，达到更高的边际效益。也有一些产品利用晶格结构可以应对冲击等外力作用，用作缓冲和能量吸收。近年来，TPMS晶格结构也逐渐走入业界视野，该结构的三重周期最小表面特点成为提高换热器效率的绝佳方式。

尽管晶格可以带来诸如降本增效、提高能量吸收效率等多重好处，但它的数据量往往比普通实体零件要大得多，因此也更难仿真、数据处理时间也会更多，以致于阻碍着晶格的进一步普及应用。

赋能晶格
设计-仿真-打印

无论从事3D打印设计、工艺还是应用，都应该对晶格结构有更多的认识，而来自厂商的知识分享则不容错过！

 

晶格结构3D打印机遇与挑战并存——设计与可制造性分析

3DXpert作为一款一站式的增材制造数据处理软件，提供了先进的结构分析，允许创建复杂的构形和结构，并将应力和变形最低化。3DXpert还提供了一系列有用的工具，可以在设计过程中获得最佳性能，从而使晶格设计变得更加高效。
 

晶格结构3D打印机遇与挑战并存——设计与可制造性分析

 
首先在设计端，3DXpert提供丰富的晶格类型，以覆盖绝大多数基于增材制造的设计（DfAM）应用场景。
 
其次是打印仿真功能，仅仅只有晶格是远远不够的，还需要考虑增材制造的生产特点，设计可行的方案。3DXpert内置有仿真模块，能够对设计方案的可打印性进行验证，使用者可以自动识别晶格和零件实体，并针对晶格部分进行独特快捷的晶格仿真。
 
最后，因为3DXpert的软件一体性，非常容易将晶格和零件的其他部分区分开来，提供不同的扫描策略。
 

晶格结构3D打印机遇与挑战并存——设计与可制造性分析

由3DXpert设计的晶格结构
 
3DXpert提供了医疗航空航天所需的体晶格、面晶格和消费品常用的纹理等功能；并可基于隐式建模创建TPMS结构和TPMS结构的基础流体仿真，为换热器应用提供从设计到生产的完整解决方案。
 
独特的网格划分求解器和等效替代晶格仿真方案，为用户带来快速精准的晶格仿真结果。在设计晶格结构时，3DXpert提供了考虑角度等制造相关特征的设计优化，也提供基于FEA力学仿真的使用需求的点阵优化和分析工具，保证设计的晶格方案不仅可生产也可更好地被使用。
 
3DXpert还可以自动识别晶格、支撑、实体零件等部分，并可设定不同的扫描策略，以满足DfAM生产时不同的路径规划需求。
 
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