導(dǎo)讀：南極熊獲悉，總部位于德國的3D打印服務(wù)提供商Rapid Product Manufacturing (RPM) 于2021年6月15日宣布已獲得研究資助，開發(fā)復(fù)雜的彈性晶格結(jié)構(gòu)，本次資金由德國AiF資助。使用Carbon樹脂數(shù)字光合成 (DLS) 3D 打印技術(shù)和EPU41/EPU40材料，RPM計(jì)劃在明年與工業(yè)和消費(fèi)品領(lǐng)域合作伙伴一起為這些晶格結(jié)構(gòu)開發(fā)多種應(yīng)用。項(xiàng)目還將得到不倫瑞克技術(shù)大學(xué)微技術(shù)研究所的支持。



△RPM的3D打印晶格結(jié)構(gòu)。照片通過 RPM。

3D打印新應(yīng)用

RPM于2018年采用DLS技術(shù)，成為歐洲首批提供Cabon 3D技術(shù)的服務(wù)機(jī)構(gòu)之一。RPM認(rèn)為打印速度和高分辨率能力是滿足客戶需求的主要因素。在2020年，相比于DLS原型，RPM生產(chǎn)了更多應(yīng)用系列組件，標(biāo)志著技術(shù)使用的轉(zhuǎn)變。RPM計(jì)劃在未來幾年里專注于建立3D打印晶格材料、設(shè)計(jì)規(guī)則和應(yīng)用知識庫，并在這一領(lǐng)域成為制造領(lǐng)導(dǎo)者。此外，RPM還將利用Carbon推出的自動(dòng)晶格生成工具Design Engine繼續(xù)對3D打印晶格結(jié)構(gòu)的探索。



△Carbon Design Engine可以快速生成晶格。格子零件需要更少的材料和時(shí)間來打櫻

RPM的銷售醫(yī)學(xué)博士Claus Thomy博士說：“這筆贈(zèng)款側(cè)重于DLS，因?yàn)镃arbon將批量生產(chǎn)置于開發(fā)最前沿。機(jī)器工藝的材料選擇和可靠性使我們能夠以具有競爭力的成本點(diǎn)覆蓋各種新的業(yè)務(wù)。更重要的是，由于材料經(jīng)過標(biāo)準(zhǔn)化和驗(yàn)證，第二次、第三次和第二十次的打印方式也完全相同。”他還補(bǔ)充道：“當(dāng)rpm使用僅在增材制造中可用的晶格結(jié)構(gòu)提高零件產(chǎn)品性能時(shí)，我們正在建立真正卓越的產(chǎn)品解決方案?！?br/>
由AiF資助的ZiM項(xiàng)目

ZIM項(xiàng)目由AiF (Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen) 授予，支持德國中型企業(yè)的研發(fā)。官方資助名稱是“通過增材制造為各種應(yīng)用開發(fā)彈性晶格結(jié)構(gòu)”，并由不倫瑞克大學(xué)微技術(shù)研究所在開發(fā)和技術(shù)方面提供支持。



△在M2系統(tǒng)上使用EPU41樹脂3D打印彈性晶格結(jié)構(gòu)。照片通過RPM。

RPM將通過與微技術(shù)研究所的專家合作，生產(chǎn)、評估各種幾何形狀，通過機(jī)械和性能，優(yōu)化批量生產(chǎn)的工藝參數(shù)。研究還選擇了六個(gè)應(yīng)用，擴(kuò)展生產(chǎn)知識：

襯墊結(jié)構(gòu)內(nèi)的定向冷卻通道（主動(dòng)和被動(dòng)）

氣動(dòng)控制機(jī)械功能

液體控制機(jī)械功能

彈性件內(nèi)冷熱一體化

用空氣和液體影響阻尼特性

彈性部件內(nèi)流動(dòng)系統(tǒng)的集成

研發(fā)階段對于解決組件性能、用戶體驗(yàn)和成本優(yōu)化至關(guān)重要，使整個(gè)產(chǎn)品生命周期合格。RPM預(yù)計(jì)在2022年春季項(xiàng)目建成后，將有多個(gè)示范模型和工藝參數(shù)，為行業(yè)產(chǎn)品奠定基矗

晶格結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢

盡管從生產(chǎn)和機(jī)械性能角度來說具有一定的挑戰(zhàn)，但是許多領(lǐng)域的研究人員依然對在彈性網(wǎng)格內(nèi)添加通道來改善產(chǎn)品功能上抱有期待。根據(jù)Carbon的說法，通過選擇網(wǎng)格來減少零件的填充可以將材料使用量減少多達(dá)57%，并將構(gòu)建時(shí)間縮短多達(dá)54%，同時(shí)保持零件性能。這對制造商來說，能夠節(jié)省大量的時(shí)間和成本。



△晶格可以減少多達(dá)57%的材料使用，并將構(gòu)建時(shí)間縮短多達(dá)54%。照片通過RPM。

RPM技術(shù)董事總經(jīng)理J rg Gerken博士總結(jié)道：“DLP 技術(shù)使我們能夠采用不同的方法進(jìn)行產(chǎn)品和零件設(shè)計(jì)。rpm認(rèn)識到，從技術(shù)和材料的角度來看，晶格將繼續(xù)成為關(guān)鍵應(yīng)用。在EPU材料中使用規(guī)則和不規(guī)則點(diǎn)陣工作兩年多之后，我們已準(zhǔn)備好建立下一代生產(chǎn)。這筆贈(zèng)款為我們提供了進(jìn)行必要的研發(fā)和為快速產(chǎn)品制造做好準(zhǔn)備所需的額外燃料。”

晶格的應(yīng)用

據(jù)南極熊了解，晶格結(jié)構(gòu)已經(jīng)在許多領(lǐng)域得到了研究和應(yīng)用。加州理工學(xué)院利用晶格結(jié)構(gòu)3D打印鋰電池電極。工程軟件開發(fā)商CoreTechnologie使用自動(dòng)晶格生成模塊更新4D_Additive打印準(zhǔn)備程序。軟件的點(diǎn)陣工具使用戶能夠3D打印各種類型的內(nèi)部和外部網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，例如蜂窩、陀螺和星形。



△通過DLP 3D打印的復(fù)雜電極幾何體，圖片來自加州理工學(xué)院

在學(xué)術(shù)領(lǐng)域，臺灣科技大學(xué)的研究人員3D打印基于海膽的新型晶格結(jié)構(gòu)。使用FDM技術(shù)打印的貝殼狀晶格結(jié)構(gòu)非常穩(wěn)定、承重，并且不需要支撐。英國格拉斯哥大學(xué)研究人員發(fā)現(xiàn)，3D打印混合塑料-碳納米管混合材料晶格可應(yīng)用于更輕、更耐撞擊以及更清潔的汽車制造。南極熊相信，未來還會有更多晶格結(jié)構(gòu)出現(xiàn)在更多領(lǐng)域中，讓我們拭目以待吧！

參考閱讀：

1. rpm receives public funding for research into complex,elastic lattices using 3D printing

2. RPM SET TO DEVELOP COMPLEX ELASTIC LATTICE STRUCTURESUSING 3D PRINTING TECHNOLOGY

3. INTERVIEW: CARBON BROADENS ACCESS TO DESIGN ENGINELATTICE GENERATION TOOL, HALVES 3D PRINTING MATERIAL AND TIME

4. CORETECHNOLOGIE ADDS LATTICE CREATION TOOL TO ITS4D_ADDITIVE PRINT PREPARATION SOFTWARE

5. 加州理工學(xué)院：DLP 3D打印技術(shù)制造晶格結(jié)構(gòu)鋰電池電極

6. 3D打印混合塑料-碳納米管混合材料晶格可應(yīng)用于更輕、更耐撞擊以及更清潔的汽車制造

7. RESEARCHERS 3D PRINT SUPPORT-FREE LATTICES INSPIRED BYSEA URCHINS

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