Jednou z výhod aditivní výroby je schopnost vytvářet detailní a složité komponenty, které nelze vyrábět konvenční cestou. Při 3D tisku složitých komponent z drahých kovových slitin se s výhodou začínají využívat miniaturní příhradové struktury (tzv. lattice structure), které slouží k vyplnění objemu tělesa. Spotřeba materiálu (například titanového prášku) je minimální, zatímco je zajištěna celková pevnost, pružnost a tuhost konstrukce. Další výhody takových struktur spočívají v pohlcování nárazové energie, izolaci proti vibracím, hluku a díky nízké hustotě slouží i jako tepelný izolátor. Podívejme se společně na několik zajímavých případových studií, kde inovace v podobě aditivní výroby sehrála klíčovou roli.
Marc Saunders (ředitel Global Solutions Centres v Renishaw) v příspěvku (anglicky) souhrnně popisuje výhody a funkce miniaturních příhradových konstrukcí. V článku se kromě samotných výhod dozvíte, jak správně příhradové konstrukce konstruovat, jaký volit práškový kov, co jsou to hybridní příhradové struktury a další zajímavé informace.
Budoucnost příhradových struktur vyrobených 3D tiskem a jejich využití dokládají i případové studie:
3D tisk turbodmychadla
Komplexní příhradové konstrukce mohou poskytovat výjimečný výkon jak z hlediska účinnosti, tak z hlediska funkčnosti. Jsou klíčovým nástrojem při tvorbě odlehčených konstrukcí a mohou napomáhat k urychlení přenosu tepla, absorpci energie a izolaci. V současné době je aditivní výroba jediný způsob, jak vyrábět tyto konstrukce. Pro návrh příhradové struktury je nutné používat nejnovější softwarové nástroje a profesionální 3D tiskárny, které jsou optimalizovány pro práci s jemnými detaily.
Více informací se dozvíte v případové studii Additive Manufacturing Crosess the Finishing.
Konstrukce kovové pěny
3D tisk kovové pěny je rychlejší a levnější, než konvenčním způsobem. Ta spočívá v použití práškového kovu v kombinaci s nadouvadlem, jímž je zpravidla titanhydrid TiH4. Z této směsi vznikne meziprodukt ve formě drátu, který se nechá vypěnit za tepla diskontinuálním procesem. Tento proces je zdlouhavý a nákladný, proto je výhodnější použití aditivní technologie.
Více informací se dozvíte na stránkách projektu Betatype.
Konstrukční optimalizace architektonického pavouka
Tato součást kombinuje topologickou optimalizaci s příhradovou strukturou, čímž se minimalizovala hmotnost součásti. Původní návrh byl založen na jednotlivých ramenech, které spojují architektonické skleněné panely používané například v atriích nebo celoskleněných budovách. Organický design s jeho komplexními prvky byl vytvořen v softwaru OptiStruct od společnosti Altair, zatímco řešení Materialise Magics bylo použito k vylepšení a dokončení návrhu. Vnitřní struktura je navrhnuta tak, aby zároveň sloužila jako podpora při procesu 3D tisku. Při výrobě není nutné vytvářet dodatečné podpory.
Více informací se dozvíte v případové studii Spider bracket a topology optimization.
Podívejte se na zajímavou ukázku modelování a výroby hybridní příhradové struktury v podobě architektonického pavouka (anglicky, 3 minuty):
Zdroj: Marc Saunders: Lightweight lattices liberate new product performance, Renishaw.
