3D打印复杂弹性晶格结构

导读：南极熊获悉，总部位于德国的3D打印服务提供商Rapid Product Manufacturing (RPM)  于2021年6月15日宣布已获得研究资助，开发复杂的弹性晶格结构，本次资金由德国AiF资助。使用Carbon树脂数字光合成 (DLS) 3D 打印技术和EPU41/EPU40材料，RPM计划在明年与工业和消费品领域合作伙伴一起为这些晶格结构开发多种应用。项目还将得到不伦瑞克技术大学微技术研究所的支持。

△RPM的3D打印晶格结构。照片通过 RPM。

3D打印新应用

RPM于2018年采用DLS技术，使公司成为欧洲首批提供Cabon 3D技术的服务机构之一。RPM认为打印速度和高分辨率能力是满足客户需求的主要因素。在2020年，相比于DLS原型，RPM生产了更多应用系列组件，标志着技术使用的转变。RPM计划在未来几年里专注于建立3D打印晶格材料、设计规则和应用知识库，并在这一领域成为制造领导者。此外，RPM还将利用Carbon推出的自动晶格生成工具Design Engine继续对3D打印晶格结构的探索。

△Carbon Design Engine™可以快速生成晶格。格子零件需要更少的材料和时间来打印。

RPM的销售医学博士Claus Thomy博士说：“这笔赠款侧重于DLS，因为Carbon将批量生产置于开发最前沿。机器工艺的材料选择和可靠性使我们能够以具有竞争力的成本点覆盖各种新的业务。更重要的是，由于材料经过标准化和验证，第二次、第三次和第二十次的打印方式也完全相同。”他还补充道：“当rpm使用仅在增材制造中可用的晶格结构提高零件产品性能时，我们正在建立真正卓越的产品解决方案。”

由AiF资助的ZiM项目

ZIM项目由AiF (Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen) 授予，支持德国中型企业的研发。官方资助名称是“通过增材制造为各种应用开发弹性晶格结构”，并由不伦瑞克大学微技术研究所在开发和技术方面提供支持。

△在M2系统上使用EPU41树脂3D打印弹性晶格结构。照片通过RPM。

RPM将通过与微技术研究所的专家合作，生产、评估各种几何形状，通过机械和性能测试，优化批量生产的工艺参数。研究还选择了六个应用，扩展生产知识：

  • 衬垫结构内的定向冷却通道（主动和被动）

  • 气动控制机械功能

  • 液体控制机械功能

  • 弹性件内冷热一体化

  • 用空气和液体影响阻尼特性

  • 弹性部件内流动系统的集成

研发阶段对于解决组件性能、用户体验和成本优化至关重要，使整个产品生命周期合格。RPM预计在2022年春季项目建成后，将有多个示范模型和工艺参数，为行业产品奠定基础。

晶格结构的优势

尽管从生产和机械性能角度来说具有一定的挑战，但是许多领域的研究人员依然对在弹性网格内添加通道来改善产品功能上抱有期待。根据Carbon的说法，通过选择网格来减少零件的填充可以将材料使用量减少多达57%，并将构建时间缩短多达54%，同时保持零件性能。这对制造商来说，能够节省大量的时间和成本。

△晶格可以减少多达57%的材料使用，并将构建时间缩短多达54%。照片通过RPM。

RPM技术董事总经理Jörg Gerken博士总结道：“DLP 技术使我们能够采用不同的方法进行产品和零件设计。rpm认识到，从技术和材料的角度来看，晶格将继续成为关键应用。在EPU材料中使用规则和不规则点阵工作两年多之后，我们已准备好建立下一代生产。这笔赠款为我们提供了进行必要的研发和为快速产品制造做好准备所需的额外燃料。”

晶格的应用

据南极熊了解，晶格结构已经在许多领域得到了研究和应用。加州理工学院利用晶格结构3D打印锂电池电极。工程软件开发商CoreTechnologie使用自动晶格生成模块更新4D_Additive打印准备程序。软件的点阵工具使用户能够3D打印各种类型的内部和外部网格结构，例如蜂窝、陀螺和星形。

△通过DLP 3D打印的复杂电极几何体，图片来自加州理工学院

在学术领域，台湾科技大学的研究人员3D打印基于海胆的新型晶格结构。使用FDM技术打印的贝壳状晶格结构非常稳定、承重，并且不需要支撑。英国格拉斯哥大学研究人员发现，3D打印混合塑料-碳纳米管混合材料晶格可应用于更轻、更耐撞击以及更清洁的汽车制造。南极熊相信，未来还会有更多晶格结构出现在更多领域中，让我们拭目以待吧！

参考阅读：

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. 加州理工学院：DLP 3D打印技术制造晶格结构锂电池电极
6. 3D打印混合塑料-碳纳米管混合材料晶格可应用于更轻、更耐撞击以及更清洁的汽车制造
7. RESEARCHERS 3D PRINT SUPPORT-FREE LATTICES INSPIRED BYSEA URCHINS

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