关于增材制造晶格结构机械性能的三大知识
伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校的一组研究人员最近进行的一项研究表明，增材制造零件的成功取决于构建的成功。
随着最近的进步，增材制造 (AM) 实现了快速的生产速度、高空间分辨率和坚固的材料——但它为架构晶格材料提供的设计自由度可以被视为其最具吸引力的优势之一。
了解晶格结构的机械性能对于释放 AM 的潜力起着关键作用。正如研究表明的那样，3D 打印并不像插入机器并点击“打印”那么容易。采用晶格设计和增材技术制造的零件与采用传统工艺制造的零件一样好，有时甚至更好，但需要增材制造工程和专业知识来确保这些零件的可扩展性和可靠性。
最近，Fast Radius 与伊利诺伊大学合作确定 AM 晶格部件是否可以重复和大规模制造。为了了解晶格制造的真正能力，这项研究涉及使用四种不同的晶格设计类型和三种不同的材料制造 50 多个零件，以测试它们的强度和完整性。 Fast Radius 提供了制造工程专业知识和制造能力来支持这项研究。这是迄今为止发表的对增材制造晶格结构进行测试和验证的最大研究。
整个研究包含重要的数据和见解，但工程师和设计师需要注意三个主要发现。这些发现与增材制造零件的精度、晶格特性的力学行为以及失效分析的必要性有关。
1) 在生产级增材制造设备上制造的晶格结构非常精确。
制造的 50 个零件中的每一个都有数百个单独的几何特征。该团队使用复杂的扫描技术测量了这些零件中的 1,600 多个特征，以确保其准确性。
发现： 对这些打印部件的测量表明，它们的精度符合工业标准。这强化了增材制造的晶格既可重复又能够规模化以适应工业级生产的理念。
2) AM 零件的机械性能表现可预测。
为确保使用点阵设计的零件能够满足设计要求，对零件的刚度和强度等力学性能进行了测试和测量。
发现： 一般来说，测试的部件以基于工程理论和预测的预期方式表现。在某些情况下，某些部分的强度最高可达 7%。通过了解打印部件的这些独特特性，设计人员可以根据工艺变量（如部件方向和支撑）定制部件几何形状。
3) 失效分析是 AM 设计的关键部分。
当特定部件出现故障时，团队能够分析该部件是如何以及为何出现故障的。发现不同的失效机制在起作用，具体的失效取决于几何形状、方向和材料特性。
发现： 晶格部件的机械强度取决于每个部件特有的失效机制。了解失效机制后，工程师就可以相应地选择晶格设计。
了解晶格设计的优势是开启增材制造新机遇的第一步。阅读我们的文章“了解 3D 打印晶格：性能和设计注意事项”，开始在您自己的项目中实施晶格设计。
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