3D打印晶格結(jié)構(gòu)應(yīng)用場(chǎng)景9
許多不同的行業(yè)在設(shè)計(jì)新產(chǎn)品時(shí)都利用了晶格結(jié)構(gòu)的特性，近年來(lái)，以晶格結(jié)構(gòu)為關(guān)鍵特征的新應(yīng)用和新想法大量出現(xiàn)。下面列出了一些最令人興奮和創(chuàng)新的產(chǎn)品。 汽車(chē)  △DynamisPRC 電動(dòng)賽車(chē)的 Puntozero 冷板（來(lái)源：nTop） 意大利產(chǎn)品開(kāi)發(fā)機(jī)構(gòu) Puntozero 與 Formula SAE 團(tuán)隊(duì) Dynamis PRC 合作，為其高壓轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì)了這種不同尋常的冷板（見(jiàn)上圖）?；诼菪螁卧姵氐淖冃伟姹?，該冷板結(jié)構(gòu)比以前的設(shè)計(jì)輕了 25%，表面積增加了 300%。使用nTop 軟件設(shè)計(jì)。 醫(yī)療  △NanoHiveMedical 骨科植入物使用促進(jìn)骨骼生長(zhǎng)的晶格結(jié)構(gòu)（來(lái)源：NanoHive Medical） NanoHive Medical是一家美國(guó)公司，專門(mén)設(shè)計(jì)在手術(shù)中用于治療退行性脊柱疾病的獨(dú)特脊柱植入物。在這種情況下，晶格設(shè)計(jì)用于降低植入物的剛度，允許將更多的力傳遞到脊柱本身，從而減少鈦植入物周?chē)墓俏s。 膝關(guān)節(jié)和髖關(guān)節(jié)植入物中的晶格結(jié)構(gòu)已被證明可以促進(jìn)植入物中的骨組織生長(zhǎng)，稱為骨整合。Bone& Joint Research 雜志最近的一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，3D 打印的“鈦晶格植入物在部分或全膝關(guān)節(jié)置換后保持了脛骨近端的自然機(jī)械負(fù)荷，但傳統(tǒng)的固體植入物卻沒(méi)有。  △3D 打印植入物上的隨機(jī)晶格結(jié)構(gòu)可以使用 Genysis（左）和 nTop（右）等軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)。 醫(yī)療植入物中的格狀結(jié)構(gòu)并不完全均勻，而是像海綿一樣。我們通常用來(lái)創(chuàng)建這種骨骼結(jié)構(gòu)的塊狀結(jié)構(gòu)類型稱為小梁晶格或隨機(jī)晶格。這些晶格稱為仿生小梁骨類型，并且在基本水平上基本上是隨機(jī)泡沫孔結(jié)構(gòu)。專業(yè)的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì) (CAD) 軟件使植入工程師能夠?qū)⑦@種類型的表面結(jié)構(gòu)應(yīng)用于金屬植入物。 體育器材  △可變晶格結(jié)構(gòu)使 3D 打印自行車(chē)座椅具有不同的支撐區(qū)域。前兩個(gè)，來(lái)自 Specialized 和 Fizik，都是用柔性樹(shù)脂在 Carbon 3D 打印機(jī)上打印的；Posedia 的第三個(gè)是為個(gè)人騎手定制的，并在 HP Multi-Jet Fusion機(jī)器上用 TPU 3D 打?。▉?lái)源：Specialized、Fizik、Posedia） 自 2019 年推出Specialized lattice 自行車(chē)座墊以來(lái)，3D 打印自行車(chē)坐墊這一概念開(kāi)始流行起來(lái)。一些自行車(chē)設(shè)備制造商已經(jīng)推出了他們自己的鞍座版本，這些鞍座拋棄了泡沫填充物并選擇了晶格結(jié)構(gòu)。這一進(jìn)步通過(guò)在不同區(qū)域 3D 打印不同的晶格形狀和尺寸來(lái)產(chǎn)生可變支撐。制造商吹噓這些鞍座的耐用性，以及提供通風(fēng)和易于清潔。Posedia Joyseat（上圖右）是為每位騎手定制和定制的，這是一種專門(mén)開(kāi)發(fā)的泡沫塊，騎行者坐在上面根據(jù)其坐姿創(chuàng)造定制的骨骼寬度和重量分布。 頭盔是輕型和減震晶格結(jié)構(gòu)的另一個(gè)理想應(yīng)用場(chǎng)景，通常被稱為“數(shù)字泡沫”。它們已通過(guò)各種方法和材料應(yīng)用于NFL 橄欖球頭盔、 NHL曲棍球頭盔、奧林匹克雪橇頭盔和自行車(chē)頭盔。事實(shí)上，NFL 的 2023頭盔實(shí)驗(yàn)室測(cè)試性能結(jié)果對(duì)市場(chǎng)上的一系列頭盔進(jìn)行了排名和評(píng)級(jí)，并將具有 3D 打印晶格結(jié)構(gòu)的兩款頭盔排在第一和第二位。  △3D 打印晶格結(jié)構(gòu)是頭盔中泡沫的理想替代品，具有出色的抗沖擊性（來(lái)源：Farsoon、Carbon、EOS） Riddell 的橄欖球頭盔和Hexr的自行車(chē)頭盔是頭盔中兩種不同晶格結(jié)構(gòu)方法的例證。雖然兩者的設(shè)計(jì)都是為了盡可能有效地吸收沖擊力和保護(hù)使用者，但區(qū)別在于制造方法和晶格類型，以及運(yùn)動(dòng)方式。Hexr 頭盔主要采用平面六邊形晶格結(jié)構(gòu)，采用 SLS 打印技術(shù)生產(chǎn)，并使用堅(jiān)硬的尼龍 6 材料制成。另一方面，Carbon Riddell 頭盔使用高阻尼 DLP 彈性體和由 140,000 多個(gè)獨(dú)立支柱制成的復(fù)雜多區(qū)域網(wǎng)格。該過(guò)程依靠 Riddell 的 Precision-fit 頭部掃描技術(shù)和 Carbon Lattice Engine 來(lái)設(shè)計(jì)適合每個(gè)球員頭部和位置的頭盔內(nèi)襯。 為了簡(jiǎn)化材料、晶格形狀和應(yīng)用的匹配研發(fā)過(guò)程，特別是用于頭盔，美國(guó)陸軍發(fā)展指揮部士兵中心責(zé)成初創(chuàng)軟件公司General Lattice開(kāi)發(fā)一個(gè)預(yù)測(cè)性建模工具集，以設(shè)計(jì)和生成基于真實(shí)世界數(shù)據(jù)的晶格材料。該工具集建立在1000多萬(wàn)個(gè)物理數(shù)據(jù)點(diǎn)上，是一個(gè)可搜索的數(shù)據(jù)庫(kù)，允許用戶根據(jù)機(jī)械性能查詢晶格材料。GeneralLattice公司的聯(lián)合創(chuàng)始人Nick Florek說(shuō)："提供使用戶能夠預(yù)先了解晶格結(jié)構(gòu)的影響潛力的工具，可以降低誤用的風(fēng)險(xiǎn)，并建立人們對(duì) 3D 打印能夠像宣傳的那樣交付的信心。" 盡管陸軍仍在堅(jiān)持使用其工具集，但 General Lattice 有一個(gè)名為Frontier的公共版本，它提供了一個(gè)免費(fèi)搜索的經(jīng)過(guò)驗(yàn)證的機(jī)械性能數(shù)據(jù)庫(kù)，以支持用戶選擇最佳的晶格、材料和硬件組合。 換熱器  △GEAdditive 的晶格結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的散熱器（來(lái)源：GE Additive） 增材制造可實(shí)現(xiàn)任何其他制造類型無(wú)法實(shí)現(xiàn)的幾何形狀，從而使更小、更高效的熱交換器成為可能。上面這個(gè)復(fù)雜的熱交換器由GE設(shè)計(jì)，用于優(yōu)化 900°C 二氧化碳的流動(dòng)，是復(fù)雜晶格結(jié)構(gòu)與金屬增材制造相結(jié)合時(shí)可以實(shí)現(xiàn)的卓越性能的一個(gè)很好的例子。GE 在他們的設(shè)計(jì)中采用了仿生學(xué)方法，模仿人類肺部的特性以促進(jìn)有效的熱交換。Conflux等公司專門(mén)為各種行業(yè)專門(mén)設(shè)計(jì)使用晶格的 3D 打印熱交換器。 消費(fèi)產(chǎn)品  △阿迪達(dá)斯運(yùn)動(dòng)鞋采用 3D 打印沖擊吸收網(wǎng)格結(jié)構(gòu)（來(lái)源：Carbon） Adidas Athletic Footwear 與 Carbon 3D 合作，于 2017 年推出了4DFWD鞋——這是采用 DLP 樹(shù)脂技術(shù)制造的一系列運(yùn)動(dòng)鞋中的最新款。這雙鞋的中底采用晶格結(jié)構(gòu)，旨在利用其定制的 FWD 單元推動(dòng)跑步者前進(jìn)。 |