增材制造晶格结构力学行为关键洞见

伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校研究团队近期研究表明，增材制造零件成败取决于构建成败。

近年进展使增材制造（AM）实现快速生产速度、高空间分辨率、强韧材料——但其为架构晶格材料提供的设计自由度被视为最吸引人优势之一。

理解晶格结构力学性能是释放AM潜能关键。研究显示，3D打印非简单插电按“打印”即可。晶格设计与增材技术制造的零件不逊于传统工艺零件，有时更优——但需增材制造工程专长确保零件可扩展性和可靠性。

近期Fast Radius与伊利诺伊大学合作，确定AM晶格零件能否重复大规模制造。旨在了解晶格制造真实能力，研究用四种晶格设计类型、三种材料制造50+零件测试强度完整性。Fast Radius提供制造工程专长和制造能力支持研究。这是迄今规模最大的验证增材制造晶格结构的已发表研究。

整项研究数据洞察丰富，工程师和设计师需注意三大核心发现。涉及AM零件精度、晶格力学性能行为、失效分析必要性。

1) 生产级增材制造设备制造的晶格结构精度极高。

每个50个零件含数百个单独几何特征。团队用先进扫描技术测量这些零件1600+特征确保精度。

发现： 打印零件测量显示精度符合工业标准。这强化了增材制造晶格既可重复又能工业级规模化生产的观点。

为确保晶格设计零件满足设计要求，测试测量了刚度、强度等力学性能。

发现： 总体上，测试零件按工程理论和预测表现。个别零件弱于预期达7%。理解打印零件这些独特特性，设计师可调整零件几何以适应工艺变量，如零件朝向和支撑。

特定零件失效时，团队能分析如何、为何失效。发现不同失效机制在起作用，具体失效取决于几何、朝向、材料性能。

发现： 晶格零件力学强度取决于各零件特有的失效机制。理解失效机制后，工程师能据此选择晶格设计。

理解晶格设计强度是释放增材制造新机遇第一步。阅读我们文章“理解3D打印晶格：性能与设计考量”开始在项目中实施晶格设计。

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