抽象的陶瓷立体光刻或增值税光聚合是一个过程,允许制造具有高度复杂形状的陶瓷物体。晶格结构与高级优化拓扑工具一起使用,用于设计具有优化机械电阻的可打印轻质形状。如果这些晶格结构的机械电阻在聚合物状态下得到很好的控制,则在烧结阶段的高温下它们可以严重变形。应确定烧结过程中晶格结构的变形敏感性在概念阶段包括此方面。晶格的有限元(fem)烧结是一个有趣的解决方案,可以在数值上预测晶格的变形敏感性并确定其最小壁厚。这需要确定印刷绿色标本的烧结行为,并考虑到烧结各向异性,这涉及层之间的耐药性较弱。在这项研究中,烧结行为首先由多轴扩张法确定,并通过分析建模,然后通过FEM方法进行模拟。之后,进行了具有不同壁厚厚度的晶格的烧结模拟。这允许测试每个晶格壁厚的模拟工具可预测性,并比较其在高温下的变形灵敏度。
引入3D打印已彻底改变了不同复杂晶格结构的设计和制造,从而提供了前所未有的灵活性,以优化各种应用的机械性能。但是,传统的3D打印晶格结构通常会在实现强度,刚度和体重之间达到所需的平衡时面临一些局限性。这项研究通过创新的设计修改对常规3D打印晶格结构的增强进行了全面研究。通过将高级计算技术(例如有限元方法(FEM)建模与实验研究)整合在一起,本研究旨在评估这些增强结构的机械性能。FEM分析允许精确预测压力分布和压缩负载条件下的变形,而实验验证则提供了对现实世界中适用性和性能的见解。结果表明,体重不是影响机械规格的主要因素,这是该研究通过获得的结果的主要假设,这表明与SC-FCC相比,在修改的模型中,将重量降低了12%,与SC-FCC相比,修改的模型比SC-BCC的重量比SC 11.7 G的重量更轻,并且与SC-BCC结构相比,重量为10.32 G较轻。这些发现揭示了机械性能的显着改善,包括增加负载能力,证明了这些增强的晶格结构对高级工程应用的潜力。这项研究不仅有助于理解3D打印的晶格的机械行为,而且还为开发更有效,更健壮的结构组件铺平了道路。
摘要:基于材料 - 排斥的3D打印与多乳酸(PLA)已改变了各种行业的轻量级晶格结构的生产。尽管PLA提供了诸如环保性,可负担性和可打印性等优势,但由于环境因素而导致其机械性能降低。这项研究研究了在室温,湿度和自然光暴露下造成物质降解的PLA晶格结构的影响。在Poisson的比例,poisson的比率和蜂窝的比例上,在泊松比,正对阴性(PTN)梯度方面进行了四种晶格核心类型(辅助性,负阳性(NTP)梯度,以及由于产量压力和失败菌株的下降而导致机械性能的变化。在各种屈服应力和失败应变水平下的机械测试和数值模拟评估了降解效应,并使用未基因的材料作为参考。结果表明,尽管物质减弱,但泊松比的结构对局部粉碎表现出了较高的抵抗力。与减少其屈服应力相比,降低材料的脆性(故障菌株)对影响反应的影响更大。这项研究还揭示了梯度核的潜力,梯度核心在中等降解(60%和80%的参考值下)(屈服强度和失败菌株)在中等降解(屈服强度和失败菌株)下表现出平衡(维持相似的峰值峰值力(保持相似的峰值峰值)和能量吸收(比辅助核高40%))。这些发现表明,使用辅助设计的泊松比的梯度结构对于在可变的环境条件下既需要强度和弹性的AM零件都是有价值的选择。
摘要在本文中,研究了晶格结构的扭转和压缩行为。PLA(聚乳酸)材料用于组装中,并通过增材制造方法产生。在实验研究中,通过数字图像相关系统(DIC)系统研究了结构和晶格行为。使用三个不同的单元电池模型创建的模型,作为trunch八浓度,trunch八光线,带有节点的身体对角线以及两个不同的,70 mm和140毫米,总长度大小。通过压缩和扭转实验研究了单位细胞模型的影响,细胞大小对结构的强度进行了研究。获得了最大压缩应力和最大扭转,并提出了其变形。由于细胞模型的结构与扭转兼容,因此在带有节点细胞模型的身体对角线和140 mM的身体对角线中确定了最高最大扭矩。在Trunch Octa Light细胞模型和140 mM细胞长度中确定最高的压缩应力。
重量轻,出色的冲击力和能量吸收性能的晶格结构的抽象激光添加剂制造(AM)在航空航天,运输和机械设备应用程序领域中引起了极大的关注。在这项研究中,我们使用拓扑优化方法设计了四个梯度晶格结构(GLS),包括单向GL,双向增加GL,双向降低GL和无GLS。所有GLS均通过激光粉末床融合(LPBF)生产。进行了单轴压缩测试和有限元分析,以研究梯度分布特征对变形模式和GLS的能量吸收性能的影响。结果表明,与45°无GLS的剪切裂缝特征相比,单向GL,双向增加GL和双向降低的GLS具有逐层骨折的特征,显示出相当大的提高能量吸收能力。双向增加的GL表现出剪切裂缝和按层裂缝的独特组合,分别具有最佳的能量吸收性能,可分别在0.5菌株时具有235.6 J和9.5 J g-1的特异性能量吸收。结合NITI合金的形状记忆效应,进行了多个压缩加热恢复实验,以验证LPBF所处理的NITI GLS的形状存储器函数。这些发现对GLS的未来设计具有潜在的价值,并通过激光AM实现NITI组件的形状记忆功能。
首次利用选择性激光熔化技术制备了高孔隙率的Fe-35Mn-1Ag可生物降解合金支架。研究了该支架的微观结构、组织形貌、力学性能和降解行为,并与在类似工艺参数下制备的Fe-35Mn支架进行了比较。SLM制备的支架具有发达的孔隙结构和高度的连通性,有助于提高生物相容性。其力学性能非常接近目标人体组织,植入后不会出现应力遮挡。与Fe-35Mn合金相比,Fe-35Mn-1Ag支架的力学性能略高,但降解率提高了30%以上。总体而言,SLM制备的Fe-35Mn-1Ag支架表现出良好的力学性能和改善的降解行为,为可生物降解的承重应用提供了解决方案。
表2。晶格和相对密度的平均值。结构I II II III III尺寸[mm] 4 7 10 4 7 10 4 7 10 M Latt [G] 5.832 3.139 2.018 12.016 7.512 6.806 10.298 9.697 9.697 8.887 8.887 /S 24.615 V * [mm 3] 1319.532 710.180 456.661 2718.602 1699.622 1539.869 2329.839 2193.841 2010.583
核聚变是一种众所周知的能源,它有可能为人类的未来提供可持续、环保、可调度的高功率密度能源供应解决方案。目前,利用核聚变能最有前途的方法是基于专门设计的环形装置内的磁约束高温等离子体 [1]。对热核磁约束聚变的持续研究推动了当前示范聚变反应堆 (DEMO) 的设计活动,该反应堆预计将作为所谓的托卡马克型反应堆实现 [2]。实现 DEMO 反应堆的一个主要挑战是设计和制造高负荷等离子体面对部件 (PFC),这些部件必须在聚变运行期间承受强烈的粒子、热量和中子通量 [3]。对于此类 PFC,需要特定的高性能材料才能设计出可靠的部件。对于直接面对聚变等离子体的材料,钨 (W) 目前被认为是未来磁约束热核聚变反应堆的首选等离子体面对材料 (PFM)。这主要是因为 W 表现出较高的溅射阈值能量,以及作为聚变反应燃料的氢同位素的低保留率 [4]。对于 DEMO 反应堆中的 PFC,一个特别关键的方面是瞬态壁面负载,例如,由于托卡马克中的等离子体不稳定性而产生的瞬态壁面负载。此类瞬态事件可能导致 PFC 上出现非常强烈的热负载(数十 GW/m 2,持续时间为几毫秒),进而严重损坏反应堆的包层结构 [5]。为了保护聚变反应堆的壁免受此类事件的影响,目前正在研究特定的限制器 PFC。这些组件预计将阻挡到达反应堆壁的短暂而强烈的热脉冲,以使这些限制器组件后面的包层结构不会热过载或损坏。这种限制性 PFC 的一种可能的材料解决方案是使用定制的多孔 W 材料。利用这种超材料,可以实现将由于结合了多孔性而具有的总体低热导率与 W 的有益等离子体壁相互作用特性相结合的组件。然而,W 是一种难以加工的材料,因为它本质上是一种硬而脆的金属,这意味着加工 W 既费力又昂贵。针对这些限制,增材制造 (AM) 方法代表了一种实现几何复杂的 W 部件的通用方法。AM 工艺的特点是,在计算机控制下通过逐层沉积材料来创建三维物体,这意味着使用这种方法可以直接实现具有高几何复杂性的部件。近年来,利用激光粉末床熔合 (LPBF) 技术对金属进行 AM 加工已取得重大进展,该技术无需粘合剂相即可对多种金属进行直接 AM 加工。在 LPBF 加工过程中,原料粉末材料通过聚焦在粉末床上的激光束选择性地熔化和固结 [6]。封面图片展示了通过 LPBF 制造的具有定制晶格结构的 W 样品的顶视图。目前正在针对如上所述的限制器 PFC 研究此类多孔 W 晶格。图示样品是一种晶格结构,它源自基于十四面体重复(开尔文模型)的参数固体模型。这种模型过去也应用于开孔铝泡沫 [7] 并得到验证。图示 W 晶格的参数