晶格结构是优化增材制造设计的关键之一。这是为什么呢?自第二次工业革命以来,在研发新型轻质高强度材料过程中,难以取得质量和强度的平衡已成为工业界的长久议题。晶格(或称之为格栅)结构由“肋”状结构排列交错构成。每个该结构都表现出简单一维结构的特性(假设长度远大于其他两个维度)。因此,它表现出较为简单的载荷情况(应力状态)——该载荷是“肋”方向上的压缩或拉伸。当受力分解到大量该结构时,受力呈现出可预测性,并且受力分析相对简单。更重要的是,我们可以知道受力体系如何分布,以及如何研究材料内部特性。

即使是自然界中,也天然存在“格子”,因为它们在负荷载重方面非常抗压。大自然经过数百万年的进化,提供了以天然多孔结构为原型的材料,其内部孔隙结构可以赋予天然材料极轻且高强度的特质。例如,动物的骨骼、植物的根茎以及蜜蜂的巢穴等。下面,来欣赏一组我们在自然界中可以看到的晶格结构的浑然天成的例子:

其中,许多的结构都由纤维——实际上,可以称之为复合材料组成的。而人体某种程度上也可视为由各种具有方向特性的复合物组成……如果仔细观察这些材料,我们会发现,它们之间充满了微小直至超微的空隙,以及复杂的几何结构。正是这些复杂的孔隙,让自然界的生物可以轻快地行走奔跑和承受高强度的冲击。

晶格结构通常在复合材料上表现最优,复合材料也需要晶格结构来发挥其最大优势——因为在这种情况下,它们只需沿纤维方向受力。这种设计对于3D打印来说相对简单,也更易于评估测试。值得一提的是,Anisoprint的独家CFC连续纤维共挤技术能能使纤维体积分数达到业内高水准。所以,由Anisoprint打印的复合材料晶格结构打印件是独此一家的,在比强度方面更具有优势。

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