3D打印的優(yōu)勢(shì)之一就是能夠制造出復(fù)雜結(jié)構(gòu)的零件，因此可以在在保證其強(qiáng)度的前提下大幅度減少材料的應(yīng)用和減輕零件的重量。

下面就來看看有哪些結(jié)構(gòu)可以用3D打印中。

一、以輕量化為目的

需要在零件結(jié)構(gòu)上進(jìn)行拓?fù)鋬?yōu)化。減少材料用量，滿足零件輕量化設(shè)計(jì)的要求。這在航空航天領(lǐng)域具有重要意義，可以顯著降低飛機(jī)或飛行器重量。目前常采用的輕量化結(jié)構(gòu)有以下幾種：

1、桁架結(jié)構(gòu)

銜架結(jié)構(gòu)是由一些細(xì)桿通過一些節(jié)點(diǎn)相連而成。能在節(jié)省材料、實(shí)現(xiàn)打印要求的同時(shí)，滿足所需的物理強(qiáng)度、受力穩(wěn)定性、自平衡性的要求。

另外還有根據(jù)桁架結(jié)構(gòu)衍生的蒙皮-剛架結(jié)構(gòu)即為外表面是薄壁結(jié)構(gòu)內(nèi)部為鉸接的桿件。這種結(jié)構(gòu)運(yùn)用在3D打印技術(shù)中可以體現(xiàn)為薄壁加鉸接支撐桿件的形式。

2、點(diǎn)陣夾芯結(jié)構(gòu)

點(diǎn)陣夾芯結(jié)構(gòu)在減重過程的特點(diǎn)在于優(yōu)化結(jié)構(gòu)的同時(shí)亦能保證材料足夠的強(qiáng)度。在航空航天工業(yè)中, 點(diǎn)陣夾芯結(jié)構(gòu)常被用于制作各種壁板,航空航天領(lǐng)域中可用于翼面、艙面、艙蓋、地板、消音板、隔熱板、衛(wèi)星星體外殼等制備。

3、中空結(jié)構(gòu)

中空結(jié)構(gòu)為外殼為薄壁內(nèi)中空或內(nèi)部添加簡(jiǎn)單支柱結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)缺點(diǎn)在于需要內(nèi)部支撐，F(xiàn)DM的打印機(jī)就不太適合這樣的結(jié)構(gòu)。

二、以生物相容性為目的

醫(yī)學(xué)植入應(yīng)用的3D打印件一般需要多孔和胞格結(jié)構(gòu)需要采用利于骨骼生長(zhǎng)和細(xì)胞遷移的開孔結(jié)構(gòu)。

1、多孔結(jié)構(gòu)/胞格結(jié)構(gòu)

“粉床熔融技術(shù)在醫(yī)療植入體制造中的應(yīng)用”一文中介紹了四種多孔結(jié)構(gòu)/胞格結(jié)構(gòu)單元，其構(gòu)造與為實(shí)現(xiàn)輕量化要求的點(diǎn)陣夾芯結(jié)構(gòu)類似。但其目的在于保證結(jié)構(gòu)單元組成的生物植入體具有良好的生物相容性。

三、其他復(fù)雜結(jié)構(gòu)

1、空間異型管道結(jié)構(gòu)

傳統(tǒng)工藝除去高的制造成本和長(zhǎng)的生產(chǎn)周期外，對(duì)于管道需要的復(fù)雜樣條曲線一次很難制備成功。隨型冷卻技術(shù)將模具制造與3D打印相結(jié)合來解決空間管道復(fù)雜形狀成型的方式。

2、一體化復(fù)雜結(jié)構(gòu)

一體化復(fù)雜結(jié)構(gòu)又分為靜態(tài)機(jī)構(gòu)和動(dòng)態(tài)機(jī)構(gòu)。動(dòng)態(tài)一體化機(jī)構(gòu)特點(diǎn)在于免組裝、可實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)聯(lián)接，傳統(tǒng)機(jī)械構(gòu)件都需要分步打印各單件然后將單件裝配起來。而3D打印可節(jié)省裝配步驟，直接得到免組裝的整體機(jī)構(gòu)。

3、空間自由曲面結(jié)構(gòu)

自由曲面結(jié)構(gòu)是采用傳統(tǒng)方法很難或者無法加工的。3D打印可以制造出幾何精度高、表面質(zhì)量好的葉片。另外還可將點(diǎn)陣夾芯結(jié)構(gòu)與自由曲面結(jié)構(gòu)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜曲面輕量化目的。