Struktur Kisi 3D:Prinsip Desain dan Perilaku Mekanis untuk Manufaktur Aditif Tingkat Lanjut
Diterbitkan pada 3 Mei 2022
Awalnya diterbitkan di fastradius.com pada 3 Mei 2022
Struktur kisi adalah kerangka periodik yang dirangkai menjadi geometri tiga dimensi yang rumit. Dalam manufaktur aditif, kisi-kisi yang sesuai memberikan kebebasan desain yang belum pernah ada sebelumnya, sehingga para insinyur dapat menghasilkan bentuk yang sebelumnya tidak mungkin dicapai.
Ketika dibuat dari elastomer, kisi-kisi ini menunjukkan kemampuan deformasi yang luar biasa. Dengan menyesuaikan arsitekturnya, desainer dapat menyempurnakan kekakuan, perilaku tekuk, dan penyerapan energi untuk memenuhi permintaan berbagai industri.
Membuat kisi 3D yang sesuai memerlukan keahlian manufaktur dan alat desain canggih. Di SyBridge, kami telah merancang dan memvalidasi perpustakaan lengkap kisi elastomer di berbagai kategori produk, didukung oleh data simulasi ekstensif yang menghubungkan struktur dengan kinerja mekanis.
Memilih arsitektur kisi yang tepat bergantung pada pemahaman bagaimana setiap variabel desain memengaruhi respons mekanis bagian tersebut. Panduan berikut menyaring elemen desain penting dan menyajikan empat jenis kisi representatif dari katalog kami.
Elemen Desain Utama untuk Struktur Kisi 3D Elastomer
Proyek kisi elastomer biasanya mengevaluasi elemen inti berikut:
- Geometri: Konfigurasi spasial struts dan node—termasuk ukuran sel satuan, bentuk, dan topologi keseluruhan—secara langsung mengatur jalur beban dan mode deformasi.
- Kekakuan / Modulus: Didefinisikan untuk deformasi kecil dan elastis, metrik ini menunjukkan gaya yang diperlukan untuk mencapai regangan tertentu dan sangat penting untuk aplikasi penahan beban.
- Respon Tekuk: Kecenderungan elemen kisi untuk melengkung akibat beban tekan menentukan apakah struktur berperilaku elastis, menunjukkan tegangan stabil, atau runtuh secara progresif.
- Pembuangan Energi: Kemampuan untuk menyerap dan menghilangkan energi mekanis selama siklus bongkar muat menjadikan kisi-kisi tertentu ideal untuk mitigasi benturan atau isolasi getaran.
Contoh Jenis Struktur Kisi Cetak 3D
Kisi Kubik Sederhana
Kisi ini dilengkapi sel satuan 7,5 mm dan lebar rangka 2 mm, menghasilkan modulus 0,72MPa.
Respon terhadap tekuk: Menunjukkan ketidakstabilan tekuk yang jelas; setelah regangan ~0,05, tegangan stabil pada 25kPa, dan deformasi lebih lanjut tidak meningkatkan modulus.
Pembuangan energi: Perilaku tekuk inelastis menghasilkan lingkaran histeresis, sehingga cocok untuk aplikasi yang memerlukan penyerapan benturan.
Aplikasi: Ideal untuk peralatan pelindung diri dan sebagai lapisan korban yang melindungi komponen sensitif, kisi ini juga dapat mengisi celah antar-komponen dalam rakitan.
Kisi Sel Kelvin
Ukuran sel satuan 10mm, lebar rangka 2mm, modulus 0,44MPa.
Respon terhadap tekuk: Tidak memiliki dataran tinggi yang jelas; balok memanjang secara elastis hingga pemadatan penuh, menghasilkan kurva kompresi yang mulus.
Pembuangan energi: Menyimpan energi secara elastis dan kembali ke bentuk aslinya dengan cepat—berperilaku seperti pegas yang tangguh.
Aplikasi: Cocok sebagai pengganti busa pada produk kompresi statis seperti bantalan kursi dan bantalan tubuh, dan geometri heksagonalnya menawarkan daya tarik estetis untuk desain yang berpusat pada mode.
Kisi Berpusat pada Badan
Ukuran sel satuan 10mm, lebar rangka 2mm, modulus 0,07MPa.
Respon terhadap tekuk: Menunjukkan perilaku peregangan yang progresif dengan peningkatan gaya per perpindahan hingga pemadatan penuh; tidak ada tingkat stres yang teramati.
Pembuangan energi: Mirip dengan satuan Kelvin, ia berperilaku seperti pegas, kembali ke bentuk setelah diberi beban.
Aplikasi: Respons regangan dan elastis yang tinggi menjadikannya ideal untuk penggantian busa kompresi statis, sedangkan penyangga bersudut menghasilkan kinerja mekanis yang seragam.
Kisi Kubik Berpusat Badan (BCC)
Struktur hibrid ini menggabungkan topologi kubik berpusat pada bodi dan sederhana, dengan sel satuan 7,5 mm dan lebar rangka 1 mm. Modulus yang dihasilkan adalah 0,23MPa—lebih tinggi dibandingkan kisi kubik sederhana dan kisi berpusat pada badan saja.
Respon terhadap tekuk: Kisi BCC mewarisi tekuk dari komponen kubik sederhana, yang menunjukkan dataran tinggi pada 0,12MPa, namun perilaku pasca tekuknya lebih stabil.
Pembuangan energi: Dengan memadukan mode elastis dan tekuk, kisi BCC memungkinkan penyesuaian penyimpanan dan pelepasan energi secara presisi untuk kasus penggunaan tertentu.
Aplikasi: Ideal untuk produk yang memerlukan kombinasi khusus antara ketahanan elastis dan disipasi energi terkendali, sehingga menawarkan respons yang lebih dapat diprediksi dibandingkan kisi tekuk murni.
Wujudkan Hal Baru dengan SyBridge
Keempat kisi yang disorot di atas hanya menggores permukaan dari apa yang dapat dicapai oleh desain kisi 3D elastomer. Jika Anda siap untuk memulai proyek pencetakan 3D, hubungi kami hari ini dan wujudkan proyek Anda berikutnya.
