Освоение решетчатых структур для 3D-печати:проектирование, оптимизация и создание

Из-за сложности решетчатых структур нецелесообразно моделировать их в детали с помощью обычных инструментов САПР. В большинстве случаев деталь рисуется в САПР, как если бы она была цельной. Затем, после того как деталь спроектирована (с учетом принципов DFAM), модель импортируется в другой пакет программного обеспечения для создания решетчатой ​​структуры. Среди наиболее распространенных программ для этой цели — Netfabb или nTopology. 

Другой метод создания 3D-печатной решетчатой структуры — генеративный дизайн. При этом определяются точки соединения детали, ограничения по массе и ожидаемые нагрузки. Затем алгоритм генерирует сотни решений, которые будут соответствовать требованиям. Исходя из этого, наиболее оптимальная структура ячеек решетки и плотность ячеек могут быть выбраны из числа решений или сгенерированы путем дальнейшей итерации. При создании решетчатой ​​конструкции важно понимать, какие факторы будут влиять на общую функцию конечной детали. Эти факторы перечислены ниже:

• Материал решетки: При 3D-печати металлом решетка часто изготавливается из того же материала, что и вся деталь. Однако если требуется гибкая решетка, можно рассмотреть возможность использования деталей из нескольких материалов. В некоторых изделиях используются мягкие гибкие материалы для решетки и более упругий материал в качестве оболочки для защиты решетки. Типичным примером является подошва кроссовок.
• Решётчатая структура: Самые простые решетчатые конструкции, напечатанные на 3D-принтере, имеют повторяющиеся и однородные узоры по всей детали. Однако более продвинутые методы изменят структуру ячеек и балок, чтобы они были более плотными в областях, которые нуждаются в дополнительной прочности, и сохраняли решетку менее плотной в областях, которые испытывают меньшую нагрузку. Индивидуальная форма ячеек также оказывает существенное влияние на производительность детали, поскольку разные структуры будут иметь разные механические свойства.
• Ориентация ячейки: Ориентация отдельных ячеек в решетчатой структуре, напечатанной на 3D-принтере, может повлиять на сложность печати. Например, лучше всего ориентировать ячейки таким образом, чтобы они могли поддерживать себя во время самого процесса печати без необходимости использования поддерживающих конструкций. Не рекомендуется удалять опоры из сотен мелких ячеек.