Beheersing van roosterstructuren voor 3D-printen:ontwerp, optimalisatie en generatie

Vanwege de complexiteit van roosterstructuren is het onpraktisch om ze met behulp van typische CAD-tools in het onderdeel te modelleren. In de meeste gevallen wordt het onderdeel in CAD getekend alsof het massief is. Nadat het onderdeel is ontworpen (met de DFAM-principes in gedachten) wordt het model vervolgens in een ander softwarepakket geïmporteerd om een ​​roosterstructuur te genereren. Tot de meest voorkomende programma's voor dit doel behoren Netfabb of nTopology. 

Een andere methode om een 3D-geprinte roosterstructuur te genereren is door middel van generatief ontwerp. In dit geval worden de verbindingspunten, massabeperkingen en verwachte belastingen van een onderdeel gedefinieerd. Een algoritme genereert vervolgens honderden oplossingen die aan de eisen voldoen. Van daaruit kunnen de meest optimale roostercelstructuur en celdichtheid worden geselecteerd uit de oplossingen of worden gegenereerd door verdere iteratie. Bij het maken van een roosterstructuur is het belangrijk om te begrijpen welke factoren de algehele functie van het laatste onderdeel zullen beïnvloeden. Deze factoren worden hieronder vermeld:

• Roostermateriaal: Bij 3D-printen in metaal is het rooster vaak van hetzelfde materiaal als het totale onderdeel. Als er echter een flexibel rooster nodig is, kunnen onderdelen uit meerdere materialen worden overwogen. Sommige producten gebruiken zachte, flexibele materialen voor het rooster en veerkrachtiger materiaal als omhulsel om het rooster te beschermen. Een veel voorkomend voorbeeld hiervan is de zool van een hardloopschoen.
• Roosterstructuur: De meest basale 3D-geprinte roosterstructuren hebben herhalende en uniforme patronen over het hele onderdeel. Geavanceerdere methoden zullen echter de cel- en balkstructuur variëren om dichter te zijn in gebieden die extra sterkte nodig hebben, en het rooster minder dicht houden in gebieden die minder worden belast. De individuele vorm van de cellen heeft ook een aanzienlijk effect op de prestaties van onderdelen, omdat verschillende structuren verschillende mechanische eigenschappen hebben.
• Celoriëntatie: De oriëntatie van individuele cellen in een 3D-geprinte roosterstructuur kan de complexiteit van de print beïnvloeden. Het is bijvoorbeeld de beste praktijk om de cellen zo te oriënteren dat ze zichzelf tijdens het printproces zelf kunnen ondersteunen zonder dat er ondersteunende structuren nodig zijn. Het wordt afgeraden om steunen uit honderden kleine cellen te verwijderen.