骨樣多孔填充法使3D列印部件更強

近日，來自代爾夫特技術大學和丹麥技術大學的研究人員開發出一種在3D列印件中創建像骨頭一樣的多孔填充結構的新方法。該技術可在幾種3D印表機上實施。

今年早些時候，我們報告了一個令人興奮的3D列印研究項目，涉及幾個歐洲技術大學。研究團隊想製造出像骨頭一樣的結構，他們開發了一種新穎的方法來製造像骨頭一樣的多孔填充物，從而形成強大而輕質的3D列印件，這些填充結構是根據列印件定製的。

現在，這個研究團隊對這種方法進行了重大改進，優化了邊界外殼和多孔填充物。研究人員表示，這些改進對於工程設計和其他應用來說可能是「非常有用的」。

這種方法基於兩種現有的3D列印模型生成技術：一種塗層方法，「以獲得一個優化的外殼，裡面均勻地填充著一種規定的多孔基材」；一種填充方法，「以在一個規定的外殼內生成優化的、不均勻的填充結構」。

在新的改進中，研究人員分配了兩組設計變數：一組定義基礎和塗層，另一組定義填充結構。他們將外殼和填充結構作為兩個高度互連的概念，用雙向優化對二者進行最優化。

最終，研究人員能為3D列印自動生成優化的外殼-填充複合結構，允許工程師和其他3D印表機用戶製造帶有骨骼結構完整性的零件。該方法甚至能根據列印對象的形狀和尺寸生成完全不同的填充圖案模式。

「優化的外殼-填充結構顯示出一些有趣的幾何圖案模式，」研究人員解釋說，「我們在單軸受力桿中發現了細長的填充結構，而在連接這些桿的接頭裡觀察到了交叉填充結構。」

當然，研究人員並沒打算在醫用模型這樣的東西中複製骨頭。相反，他們認為，隨著增材製造提供了越來越多的製造靈活性，這種定製多孔填充結構生成方法可能有非常廣泛的應用，如工業應用。

這並不信口胡說，這種看法是建立在數據支持的基礎上的。在論文中，研究人員聲稱這種外殼-填充結構模型「已經通過數值測試」，並總結說「在同樣的材料體積中，優化的、不均勻的填充結構比均勻的填充結構表現更好」。

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