Lợi thế của cấu trúc nhẹ không khó hiểu. Lấy một chiếc ô tô làm ví dụ, trọng lượng nhẹ hơn có thể mang lại khả năng xử lý tốt hơn và công suất do động cơ tạo ra có thể tạo ra khả năng tăng tốc cao hơn. Vì xe nhẹ nên khả năng tăng tốc khi xuất phát tốt hơn, quãng đường phanh khi phanh ngắn hơn. Lấy máy bay làm ví dụ. Nếu trọng lượng trở nên nhẹ hơn, hiệu suất nhiên liệu và khả năng chịu tải có thể được cải thiện.

Để đạt được trọng lượng nhẹ, cấp độ vĩ mô có thể đạt được bằng cách sử dụng các vật liệu nhẹ, chẳng hạn như hợp kim titan, hợp kim nhôm, hợp kim magiê, gốm sứ, chất dẻo, sợi thủy tinh hoặc vật liệu composite sợi carbon. Ở cấp độ vi mô, các bộ phận có thể được thiết kế nhỏ gọn và thu nhỏ hơn bằng cách sử dụng các vật liệu như thép kết cấu cường độ cao, góp phần giảm trọng lượng.

và 3D in mang lại tính khả thi của việc đạt được trọng lượng nhẹ thông qua thiết kế cấu trúc. Cụ thể, có bốn cách chính để in 3D đạt được trọng lượng nhẹ thông qua thiết kế cấu trúc: cấu trúc bánh sandwich rỗng / cấu trúc gia cố thành mỏng, cấu trúc mạng rỗng, hiện thực cấu trúc tích hợp và cấu trúc tối ưu hóa cấu trúc liên kết hình dạng đặc biệt.

Phương pháp 1: Bánh sandwich rỗng, cấu trúc gia cố thành mỏng

Cấu trúc bánh sandwich rỗng và cấu trúc gia cố thành mỏng thường bao gồm các tấm mỏng hơn và lõi dày hơn. Dưới tải trọng uốn, vật liệu lớp bề mặt chủ yếu chịu ứng suất kéo và ứng suất nén, còn vật liệu lõi chủ yếu chịu ứng suất cắt và một phần ứng suất nén. Kết cấu bánh sandwich có ưu điểm là trọng lượng nhẹ, độ cứng và độ bền uốn cao, khả năng chống mất ổn định mạnh, chống mỏi, hấp thụ âm thanh và cách nhiệt.

Trong hàng không, cánh tuabin gió, thiết bị thể thao, đóng tàu, đầu máy xe lửa và các lĩnh vực khác, một số lượng lớn các cấu trúc bánh sandwich được sử dụng để giảm trọng lượng.

Nếu hợp kim nhôm và titan được sử dụng làm vật liệu vỏ và lõi, thì cấu trúc bánh sandwich này được gọi là cấu trúc bánh sandwich kim loại. Trong quá trình in 3D, PTJ Hardware sử dụng cấu trúc bánh sandwich để đạt được các thành phần nhanh và nhẹ. Cấu trúc bánh sandwich được thiết kế trực tiếp Tải trọng kéo và nén tác động lên lớp vỏ ngoài có tác dụng phân tán tốt, và các cấu trúc có thành mỏng (như độ dày thành dưới 1mm) cũng có thể góp phần giảm trọng lượng; bánh sandwich và các cấu trúc tương tự có thể được sử dụng làm bộ tản nhiệt và áp dụng cho các bộ phận. Tăng đáng kể diện tích trao đổi nhiệt của các bộ phận và nâng cao hiệu quả tản nhiệt.

Phương pháp 2: Cấu trúc mạng rỗng

Cấu trúc mạng tinh thể rỗng có thể đạt được sự cân bằng hoàn hảo giữa sức mạnh kỹ thuật, độ dẻo dai, độ bền, độ tĩnh, hiệu suất động và chi phí sản xuất. Thiết kế và sản xuất thông qua một số lượng lớn nhân bản định kỳ của các ô đơn và điều chỉnh các đặc tính cơ học của cấu trúc như độ bền và độ dẻo dai bằng cách điều chỉnh mật độ tương đối của mạng tinh thể, hình dạng, kích thước, vật liệu và tốc độ tải của ô.

Cấu trúc rỗng ba chiều có độ đối xứng không gian cao, có thể phân hủy đồng đều tải trọng bên ngoài và đảm bảo tải trọng-mang công suất trong khi vẫn giảm trọng lượng. Ngoài các yêu cầu kỹ thuật, cấu trúc mạng tinh thể rỗng có các lỗ rỗng (kích thước lỗ có thể điều chỉnh được), có thể tạo điều kiện thuận lợi cho sự hợp nhất của cơ thể người (mô) và thiết bị cấy ghép trong ứng dụng cấy ghép.

Thiết kế đơn vị mạng rỗng có tính linh hoạt cao. Tùy theo môi trường sử dụng, các đơn vị mạng tinh thể có hình dạng, kích thước và độ xốp khác nhau có thể được thiết kế. Dongguan PTJ Hardware đã không ngừng nỗ lực trong vấn đề này: Ở những khu vực có yêu cầu độ bền thành phần cao, hãy điều chỉnh mật độ của đơn vị mạng đến một giá trị lớn hơn và chọn đơn vị mạng rỗng có độ bền cấu trúc cao; ở những khu vực có yêu cầu giảm trọng lượng thành phần cao, Thêm cấu trúc mạng tinh thể rỗng với phạm vi nhẹ lớn. Cấu trúc rỗng không chỉ có thể được sắp xếp đều đặn mà còn có thể phân bố ngẫu nhiên để tạo thành các lỗ rỗng không đều. Ngoài ra, cấu trúc rỗng cũng có thể trình bày sự sắp xếp chuyển tiếp gradient có mật độ và độ dày thay đổi để đáp ứng các yêu cầu về cường độ gradient tổng thể của cấu kiện.

Chúng tôi thấy rằng điều thú vị là phần lớn sự tập trung của chúng tôi là làm thế nào để cấu trúc mạng tinh thể đạt được độ bền và tính linh hoạt mà chúng tôi cần. Một số nghiên cứu rất thích hợp cũng bao gồm cách lấy các "lỗ hổng bảo mật" cần thiết. Trước đó, Liên minh các dự án hạng nhẹ của Anh đang nghiên cứu cách phá vỡ cấu trúc mạng tinh thể. Kịch bản ứng dụng là khi viên nang vũ trụ quay trở lại đi vào lớp không khí của trái đất, những thay đổi về áp suất và tốc độ đặt ra những thách thức lớn đối với cấu trúc cơ học của viên nang. Cấu trúc mạng tinh thể của phụ gia gia công Ti-6AI-4V thu được mật độ ánh sáng siêu nhỏ là 0.4k / cm3. Một cấu trúc như vậy cần được thiết kế để có thể "nghiền nát" dưới áp suất nhất định. In 3D đã mở ra một lĩnh vực mới để thực hiện hiệu suất cơ học của đơn vị mạng tinh thể rỗng.

Con đường 3: Hiện thực hóa cấu trúc tích hợp

In 3D có thể tích hợp các bộ phận mà ban đầu được kết hợp bởi nhiều thành phần. Điều này không chỉ nhận ra cấu trúc tích hợp của các bộ phận mà còn tránh cấu trúc kết nối (mặt bích, mối hàn, v.v.) tồn tại khi nhiều bộ phận ban đầu được kết hợp. Giúp các nhà thiết kế vượt qua các ràng buộc để đạt được thiết kế tối ưu hóa chức năng.

Việc hiện thực hóa kết cấu tích hợp không chỉ mang lại lợi thế về trọng lượng nhẹ mà còn giảm nhu cầu lắp ráp và mở ra không gian khả thi cho doanh nghiệp để nâng cao hiệu quả sản xuất. Một trường hợp điển hình về vấn đề này là việc GE liên tục tối ưu hóa, thử nghiệm và tái tối ưu hóa thiết kế kim phun nhiên liệu của mình qua hơn 10 năm thăm dò, giảm số lượng bộ phận kim phun nhiên liệu từ hơn 20 bộ xuống còn một bộ. Việc tích hợp cấu trúc thông qua in 3D không chỉ giúp cải thiện vấn đề dễ quá nhiệt và lắng đọng carbon của kim phun nhiên liệu, mà còn tăng tuổi thọ của kim phun nhiên liệu lên gấp 5 lần, và sẽ cải thiện hiệu suất của động cơ LEAP.

Đường dẫn 4: Cấu trúc tối ưu hóa cấu trúc liên kết hình dạng đặc biệt

Tối ưu hóa cấu trúc liên kết là một phương tiện quan trọng để rút ngắn quá trình thiết kế sản xuất phụ gia. Tối ưu hóa cấu trúc liên kết được sử dụng để xác định và loại bỏ các vật liệu không ảnh hưởng đến độ cứng của các bộ phận. Phương pháp cấu trúc liên kết xác định sự phân bố vật liệu tốt nhất trong một khu vực thiết kế nhất định: bao gồm các điều kiện biên, áp suất trước và tải trọng.

Tối ưu hóa cấu trúc liên kết phân phối lại vật liệu cho các bộ phận ban đầu và thường có thể đạt được tối ưu hóa chức năng dựa trên các yêu cầu giảm trọng lượng. Cấu trúc hình dạng đặc biệt được tối ưu hóa về mặt cấu trúc liên kết được mô phỏng và phân tích để hoàn thành mô hình cuối cùng. Những thiết kế này thường không thể được xử lý bằng phương pháp xử lý truyền thống, nhưng có thể đạt được thông qua in 3D. Thông thường sản phẩm in 3D và các bộ phận được sản xuất theo quy trình truyền thống vẫn cần phải được lắp ráp lại với nhau, vì vậy việc thiết kế sự kết hợp của hai bộ phận này cần được xem xét đồng thời.

Bốn cấu trúc in 3D được giới thiệu ở trên là một trong những hướng để đạt được độ nhẹ cơ học. Nhận thấy trọng lượng nhẹ là một dự án có hệ thống, từ việc tối ưu hóa thiết kế và chế tạo từng bộ phận quan trọng đến phát triển và ứng dụng các vật liệu nhẹ. Không thể thiếu trên con đường khám phá nhẹ.

Liên kết đến bài viết này ：Bốn cách để đạt được chức năng in 3D nhẹ

Tuyên bố Tái bản: Nếu không có hướng dẫn đặc biệt, tất cả các bài viết trên trang web này là bản gốc. Vui lòng ghi rõ nguồn để tái bản: https: //www.cncmachiningptj.com/，thanks！

Tấm kim loại, berili, thép cacbon, magiê, 3D in, độ chính xác Cơ khí CNC dịch vụ cho các ngành thiết bị nặng, xây dựng, nông nghiệp và thủy lực. Thích hợp cho nhựa và hiếm gia công hợp kim. Nó có thể biến các bộ phận có đường kính lên đến 15.7 inch. Các quy trình bao gồm gia công thụy sĩ, chuốt, tiện, phay, doa và ren. Nó cũng cung cấp đánh bóng kim loại, sơn, mài bề mặt và thân cây dịch vụ ép tóc. Phạm vi sản xuất lên đến 50,000 chiếc. Thích hợp cho vít, khớp nối, mang, bơm, bánhhộp đựng, máy sấy trống và thức ăn quay van Ứng dụng.PTJ sẽ cùng bạn lập chiến lược để cung cấp các dịch vụ hiệu quả nhất về chi phí nhằm giúp bạn đạt được mục tiêu của mình, Chào mừng bạn đến với Liên hệ với chúng tôi ( sales@pintejin.com ) trực tiếp cho dự án mới của bạn.