3D打印往往可以克服上述限制,其具有高度的幾何設(shè)計(jì)自由且能精確控制微體系結(jié)構(gòu)的尺寸和精度,從而將任意幾何形狀從想象變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。另外,借助于逐層堆積的打印方式,3D打印產(chǎn)生的廢料更少,提高了材料利用率。
金屬蜂窩結(jié)構(gòu)制造的打印方法有選擇性激光燒結(jié)(SLS)、選擇性激光熔融(SLM)等;用于非金屬蜂窩結(jié)構(gòu)制造的有直書(shū)寫(xiě)打印(DIW)、熔融擠出成型(FDM)、墨水噴射打印(PolyJet)等。

選擇性激光燒結(jié)通常是以金屬或陶瓷粉末為材料,激光為能源進(jìn)行逐層燒結(jié)來(lái)制作蜂窩結(jié)構(gòu)。選擇性激光熔融與之具有相似的原理,但其需要更大的功率來(lái)熔化粉末。Xu等借助選擇性激光燒結(jié)(SLS)制作了由桁架加固形成的蜂窩結(jié)構(gòu),研究了其平面外壓縮性能和能量吸收能力。在這樣的制造工藝中,結(jié)構(gòu)的質(zhì)量往往與激光功率、掃描間距和速度、鋪層厚度等有關(guān)。
打印是一種通過(guò)油墨擠出以逐層堆積成所需結(jié)構(gòu)的3D打印技術(shù)。其材料往往具有剪切稀化特性,包括水凝膠,陶瓷和粘彈性聚合物。它可以在常溫下進(jìn)行蜂窩結(jié)構(gòu)的打印,且通過(guò)改變油墨的性能又可以賦予這些結(jié)構(gòu)不同的功能,如導(dǎo)電、電磁屏蔽。Muth等借助配置的陶瓷油墨打印出具有不同微觀結(jié)構(gòu)、變形模式和特殊比剛度的蜂窩結(jié)構(gòu)。在這樣的打印工藝中,結(jié)構(gòu)的質(zhì)量往往受到打印氣壓、打印速度和提針高度等的影響。

打印一樣,熔融擠出成型(FDM)也是一種基于材料擠出的3D打印技術(shù)。所不同的是,F(xiàn)DM所使用的材料以絲狀供應(yīng),常用的有TPU、ABS等;且FDM需要先將材料在噴嘴內(nèi)熔化才可進(jìn)行打印。Choudhry等借助熔融擠出成型制作了具有不同支柱長(zhǎng)度和接頭角度的拉脹蜂窩,并評(píng)估了其吸能性。此時(shí),結(jié)構(gòu)的質(zhì)量往往與打印溫度、打印速度和填充密度等有關(guān)。
3D打印除了可以制造出上述規(guī)則的蜂窩結(jié)構(gòu)外,其還可以制作出包含多種材料或集成多個(gè)單元類(lèi)型的結(jié)構(gòu)。Chen等使用雙噴頭的DIW將多種材料打印到同一個(gè)立方結(jié)構(gòu)中,使得上下兩部分具有不同的機(jī)械強(qiáng)度;Xu等借助SLM打印了由傳統(tǒng)蜂窩和拉脹蜂窩組成的混合蜂窩并探究了其面內(nèi)壓縮響應(yīng)。3D打印的這種靈活性有利于我們實(shí)現(xiàn)復(fù)雜蜂窩的設(shè)計(jì)。
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