سازه های شبکه سه بعدی

سازه های شبکه سه بعدی: عناصر طراحی و پاسخ های مکانیکی

سازه های مشبک، الگوهای تکراری هستند که در صورت اتصال، اشکال سه بعدی را تشکیل می دهند. در زمینه تولید افزودنی، ساختارهای مشبک سازگار، امکانات طراحی محصول هیجان‌انگیزی را به وجود می‌آورند، زیرا طراحان از فناوری‌های چاپ سه بعدی برای ایجاد اشکال و قطعات «غیرقابل ساخت» استفاده می‌کنند. وقتی از الاستومرها ساخته می‌شوند، ساختارهای شبکه‌ای پرینت سه‌بعدی بسیار تغییر شکل‌پذیر هستند و خواص مکانیکی آن‌ها اجازه می‌دهد تا در طیف وسیعی از پاسخ‌ها تنظیم شوند و در طیفی از صنایع مورد استفاده قرار گیرند.

با این حال، طراحی ساختارهای شبکه سه بعدی سازگار به تخصص در ساخت نیاز دارد – البته به ابزارهای نرم افزاری مناسب نیز اشاره نمی کنیم. در پنتوس، ما ساختارهای شبکه پرینت سه بعدی را برای طیف وسیعی از محصولات و کاربردهای مختلف طراحی و آزمایش کرده ایم. ما از شبیه سازی کامپیوتری برای ایجاد یک کتابخانه بزرگ از داده ها، طبقه بندی ساختارهای شبکه های مختلف و خواص مکانیکی آنها استفاده کرده ایم.

اگر به دنبال نوع مناسبی از ساختار شبکه سه بعدی برای پروژه ساخت خود هستید، بسیار مهم است که بدانید چگونه عناصر طراحی مختلف بر پاسخ‌های مکانیکی قطعه نهایی شما تأثیر می‌گذارند. با در نظر گرفتن این موضوع، برای کمک به شما در کشف پتانسیل ساخت افزودنی پروژه خود، راهنمای کوتاهی برای عناصر کلیدی طراحی شبکه سه بعدی – همراه با چهار نمونه از ساختارهای شبکه منطبق برگزیده از کتابخانه ما – گردآوری کرده ایم.

عناصر کلیدی طراحی برای سازه های شبکه سه بعدی الاستومری

پروژه های ساختار شبکه سه بعدی الاستومر معمولاً برخی یا همه چهار عنصر طراحی زیر را در نظر می گیرند:

_ هندسه: هندسه یک شبکه به اندازه فیزیکی و شکل اجزای آن و نحوه چیدمان الگوی آنها در ساختار یک قطعه اشاره دارد. در جایی که آنها تکرار می شوند، واحدهای منفرد در ساختار یک شبکه در مجموع به عنوان سلول های واحد شناخته می شوند – به روشی که یک ساختار شبکه از ساختارهای سلولی و بلوری که در طبیعت دیده می شود الهام گرفته شده است.

_ سختی/مدول: سختی یا مدول شبکه به نیروی مورد نیاز برای تغییر شکل ساختار آن اشاره دارد. مدول معمولاً برای تغییر شکل‌های کوچک تعریف می‌شود که پاسخ شبکه کاملاً الاستیک باشد.

_ پاسخ کمانش: پاسخ کمانش نحوه تسلیم ساختار شبکه را توصیف می کند و به ناپایداری ساختاری عناصر شبکه در هنگام تغییر شکل آنها بستگی دارد. همه سازه های مشبک دارای کمانش نیستند – و کمانش همیشه یک ویژگی مطلوب نیست.

_ اتلاف انرژی: اتلاف انرژی یک ساختار شبکه به توانایی آن در جذب انرژی در هنگام تغییر شکل اشاره دارد.

نمونه هایی از انواع ساختار شبکه چاپ شده سه بعدی

ساختار شبکه سه بعدی مکعبی ساده

این شبکه مکعبی ساده دارای اندازه سلول واحد 7.5 میلی متر و عرض خرپا 2 میلی متر است. مدول 0.72 مگاپاسکال است.

_ پاسخ کمانش: این ساختار شبکه مکعبی ساده ناپایداری کمانش را نشان می دهد. پس از یک کرنش حدود 0.05، مدول در فلات تنش 25 کیلو پاسکال ثابت است. تغییر شکل اضافی مدول را افزایش نمی دهد.

_ اتلاف انرژی: شبکه مکعبی ساده رفتار کمانشی غیرالاستیک دارد که هنگام بارگیری و تخلیه پاسخ متفاوتی ایجاد می کند. رفتار غیر ارتجاعی را می توان برای اهداف بسیاری از جمله اتلاف انرژی استفاده کرد.

_ کاربردها: پاسخ کمانش این شبکه مکعبی ساده یک آستانه نیرو ایجاد می کند که آن را کاندید خوبی برای برنامه های حفاظت شخصی و برای محافظت از اجزای حساس می کند. این نوع شبکه همچنین برای پر کردن شکاف بین اجزاء در مجموعه ها موثر است.

ساختار شبکه سه بعدی سلول کلوین

این شبکه سلولی کلوین دارای اندازه سلول واحد 10 میلی متر و عرض خرپا 2 میلی متر است. مدول 0.44 مگاپاسکال است.

_ پاسخ کمانش: بر خلاف شبکه مکعبی ساده، ساختار شبکه سلولی کلوین دارای نقطه کمانش کم است، به این معنی که پرتوهای آن در پاسخ به نیرو کشیده می شوند. شبکه سلولی کلوین فلات ندارد و به طور مداوم با یک سفتی الاستیک ساده فشرده می شود تا زمانی که کاملا فشرده شود.

_ اتلاف انرژی: شبکه سلولی کلوین با تغییر شکل الاستیک خود انرژی را ذخیره می کند و با حذف نیرو به سرعت مانند فنر به شکل اولیه خود باز می گردد.

_ کاربردها: شبکه سلولی کلوین کاندیدای خوبی برای جایگزینی فوم در محصولات تحت فشار استاتیکی مانند بالشتک های صندلی یا پدهای بدنه است. شبکه سلولی کلوین با سلول های شش ضلعی پیچیده خود از نظر بصری کاملاً چشمگیر است و آن را به گزینه ای برای کاربردهای زیبایی شناختی و مد تبدیل می کند.

ساختار شبکه سه بعدی بدنه محور

این شبکه بدنه مرکزی دارای اندازه سلول واحد 10 میلی متر و عرض خرپا 2 میلی متر است. مدول 0.07 مگاپاسکال است.

_ پاسخ کمانشی: ساختار شبکه‌ای Body-Centered دارای پاسخ کششی است، به این معنی که با افزایش نیرو در واحد جابجایی تا زمانی که کاملا فشرده شود پاسخ می‌دهد. مدول آن در مقایسه با شبکه مکعب ساده بسیار کمتر است و تنش فلاتی ندارد.

_ اتلاف انرژی: مانند واحد کلوین، شبکه بدنه مرکزی با تغییر شکل الاستیک خود انرژی را ذخیره می کند و با حذف نیرو، مانند فنر به شکل اولیه خود باز می گردد.

_ کاربردها: شبکه Body-Centered با پاسخ کشسانی بالای خود، کاندیدای مناسبی برای جایگزینی فوم در محصولات تحت فشار استاتیکی است. پایه های زاویه دار که به سمت مرکز سلول هستند، پاسخ آن را یکنواخت و ثابت می کنند.

ساختار شبکه سه بعدی مکعبی بدنه (BCC)

شبکه مکعبی بدنه (BCC) شبکه بدنه محور و شبکه مکعبی ساده را در یک ساختار واحد ترکیب می کند. این شبکه دارای اندازه سلول واحد 7.5 میلی متر و عرض خرپا 1 میلی متر است. مدول 0.23 مگاپاسکال است – که بالاتر از شبکه های مکعبی ساده و مکعب محور بدنه است که در بالا ذکر شده است.

_ پاسخ کمانشی: از آنجایی که شبکه BCC دو نوع شبکه چاپ شده سه بعدی را ترکیب می کند، پاسخ آن ترکیبی از هر دو است. این شبکه مانند شبکه مکعبی ساده با تنش فلات (0.12 مگاپاسکال) کمانش می‌کند اما رفتار پس از کمانش پایدارتری دارد.

_ اتلاف انرژی: از آنجایی که شبکه BCC هر دو پاسخ الاستیک و کمانش را با هم ترکیب می‌کند، می‌توان ذخیره و اتلاف انرژی را برای انجام کاربردهای خاص تنظیم کرد.

_ کاربردها: شبکه BCC مخصوصاً برای کاربردهایی که از پاسخ الاستیک و کمانش مناسب بهره می برند مفید است. همچنین زمانی که یک محصول به اتلاف انرژی با پاسخی پایدارتر از کمانش خالصی که در شبکه ساده مکعبی مشاهده می شود، به خوبی کار می کند.

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *