销售热线：158-1687-3821
销售热线：158-1687-3821
一个3D打印的格栅结构（图片来源：Sculpteo）
在讨论3D打印晶格结构之前，我们先看看不同类型的晶格。原则上，晶格是通过连接节点和支柱形成的。根据节点和支柱的排列方式，可以出现规则或不规则的图案。通过调整支柱密度以及晶体的几何形状和尺寸，可以微调弹性或刚度等属性。晶格类型种类繁多，且持续的研究不断发展出越来越多样且性能更高的结构。然而，最常见的晶格可以分为几个主要类别：
有各种各样的3D打印格状结构（图片来源：深圳JR科技）
晶格也可以分为周期格或随机格。周期晶格在整个结构中保持均匀的模式，而随机晶格则通过晶体形状、大小和排列的变化来强化结构在特定方向上。
晶格的选择取决于其预期用途。设计考虑了合适的几何形状和单元尺寸，以及所需的刚度。屈曲行为，即结构在压力下的变形方式及其方向，也被分析。此外，设计者还常考虑晶格变形时是否能吸收能量。
要设计3D打印格点，需要专用设计工具。虽然一些建模软件提供基本的格点函数，但专注于拓扑优化或生成式设计的软件更为可靠。生成式设计基于所需零件属性和所选打印方法计算最优设计。如果设计包含晶格，晶格的晶格形状、密度和排列也会在此过程中确定。
有许多工具可用于优化三维模型和创建格结构，包括Autodesk Within、nTopology的nTop、Core Technologie的4D_Additive Meshify、Netfabb和Hyperganic的HyDesign。设计的选择取决于应用、材料和印刷技术。
通过Hyperganic的HyDesign，你可以设计格状结构（图片来源：Hyperganic）
用3D打印制作格栅结构更容易，因为它们通常非常复杂和精致。此外，打印格点比打印固体结构更快。理论上，可以使用多种材料和印刷技术，但每种工艺都有其独特的需求：
在FDM和SLA打印中，大型格点结构需要支撑结构。
对于基于粉末的工艺，如SLS或MJF，必须提供足够的接入点以实现有效的粉末去除。
在DMLS中，必须考虑额外的支撑，以避免无支撑桥梁的2毫米限制。
这些要求通常会在设计阶段被考虑。
所需的部件属性及其应用被纳入晶格结构的设计中（图片来源：nTopology）
主要挑战包括单元的方向、光束间距以及相对于打印平台的角度。格子既要满足最终部件的目标，又要具备制造性。此外，晶格设计的数字文件可能非常大（超过1GB），并且需要大量计算能力进行仿真。
然而，这些益处众多：
材料节省：格栅允许更轻的部件，降低成本并提升性能，尤其是在轻质结构中。
质量提升：格栅能增强减震，提高柔韧性，反过来增强刚性，使产品更耐用。
具体应用：晶格增加热交换器的热交换面积，促进医疗植入物中的骨生长。
Toucan Beak，一台3D打印的热交换器，内部有格栅结构（图片来源：Aidro）
现在让我们看看3D打印格栅在哪些应用领域展现了其潜力。在医疗领域，格栅不仅用于植入物（如前所述），还用于假肢和矫形器，以优化重量、强度和舒适度。
晶格结构在需要高性能和轻量化的应用中尤为有利，如汽车、航空航天和航天行业。例如，利用格子和nTop中的“壳牌与晶格”功能，Aerojet Rocketdyne成功将四驱发动机本体重量减轻67%，生产成本降低66%。
Aerojet Rocketdyne发动机缸体采用晶格结构减轻重量（图片来源：nTopology）
用于减震和提升舒适度的格栅结构（图片来源：Oechsler）
封面照片来源：达索系统
