3D打印技術(shù)的飛速發(fā)展，使得可以打印制備的點陣結(jié)構(gòu)種類更多、精度更高。如今，一些結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜的點陣結(jié)構(gòu)也能順利制備?？梢哉f，3D打印技術(shù)是促進點陣結(jié)構(gòu)性能不斷提升的一個重要因素。利用3D打印技術(shù)制備的點陣結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能測試，基本上都是進行壓縮實驗。不選擇拉伸試驗，是因為壓縮實驗更為簡單。拉伸試驗需要對樣件和試驗臺之間進行特殊設(shè)計，而壓縮實驗只需通過粉碎板壓縮試驗臺與點陣結(jié)構(gòu)即可。Alsalla等人曾在測試點陣結(jié)構(gòu)在拉伸過程中的狀態(tài)變化時發(fā)現(xiàn)，接近點陣結(jié)構(gòu)與測試裝置連接處的表面會失效，這表明點陣結(jié)構(gòu)的表面存在臨界應(yīng)力集中。所以，目前針對點陣結(jié)構(gòu)，一般都是考慮壓縮性能測試。

2011年，Hao等人利用SLM技術(shù)成功制備了單位尺寸為2mm~8mm的螺旋二十四面體結(jié)構(gòu)材料，證明了螺旋二十四面體在3D打印過程中具備高的可制造性。2017年，Montazerian等人對螺旋二十四面體進行了壓縮實驗。實驗結(jié)果表明，螺旋二十四面體在設(shè)計和制造具有高滲透性和良好力學(xué)性能的分級孔隙支架方面具有很大的應(yīng)用潛力。

2018年，Yang等人對螺旋二十四面體結(jié)構(gòu)在壓縮載荷作用下的表面形貌和力學(xué)性能進行研究，通過數(shù)值分析證明了與其他點陣結(jié)構(gòu)相比，螺旋二十四面體在形變過程中的應(yīng)力和應(yīng)變更為均勻。

Yánez等人通過改變設(shè)計螺旋二十四面體結(jié)構(gòu)數(shù)學(xué)方程中的系數(shù)，設(shè)計了具有非球面孔洞的變形螺旋二十四面體結(jié)構(gòu)。通過實驗發(fā)現(xiàn)，與具有球面孔洞的普通螺旋二十四面體結(jié)構(gòu)相比，變型螺旋二十四面體具有較高的剛度和強度。通常，點陣結(jié)構(gòu)只是由一種類型的單元細胞結(jié)構(gòu)周期性有序排列組成，點陣結(jié)構(gòu)的性質(zhì)由單元細胞結(jié)構(gòu)定義。然而，Li等人在2016年展示了一種由兩種或兩種以上單元細胞結(jié)構(gòu)共同組成的混合點陣結(jié)構(gòu)，有效地結(jié)合了組成點陣結(jié)構(gòu)的單元細胞結(jié)構(gòu)的屬性。

2018年，Maskery等人提出了一種新的點陣結(jié)構(gòu)設(shè)計方法，可以制備出相對密度逐漸變化的梯度點陣結(jié)構(gòu)。并且，這種設(shè)計方法還可以將兩個或兩個以上的相鄰單元細胞合并在一起，向相鄰區(qū)域進行均勻過渡。與單一類型的均勻點陣結(jié)構(gòu)材料相比，功能梯度點陣結(jié)構(gòu)材料的性能具有大幅度的提高。

2018年，Yang等人通過SLM技術(shù)制備了具有不同梯度方向的點陣結(jié)構(gòu)材料，驗證了密度分布的優(yōu)化會促使點陣結(jié)構(gòu)具有新的變形和力學(xué)性能。他們建立了數(shù)學(xué)模型，通過點陣結(jié)構(gòu)密度分來預(yù)測點陣結(jié)構(gòu)材料的力學(xué)性能，實現(xiàn)通過優(yōu)化不同層的密度分布來自定義梯度點陣結(jié)構(gòu)材料的力學(xué)性能的目的。

SLM技術(shù)是一種粉末層熔化(Powder Bed Fusion，PBF)形式的3D打印技術(shù)，它利用激光能量將CAD模型數(shù)據(jù)制備成金屬點陣結(jié)構(gòu)樣件。對于每一層，金屬粉末分布在前一層，然后由激光器選擇性地掃描局部熔化粉末。利用SLM技術(shù)所打印的零部件的致密度可以達到99%以上。同時，快速的激光掃描速率和由于熔池尺寸小引起的較快的冷卻速度，可以實現(xiàn)精密結(jié)構(gòu)的打印，增強打印結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能。并且，由于整個SLM打印工程是在一個密閉的惰性氣體環(huán)境中進行，避免了材料發(fā)生氧化作用，因此可以處理一些類似于鈦合金的活躍金屬。與其他的3D打印技術(shù)相比，SLM工藝制備的零部件精度最高。當(dāng)需要制備高精度的零件，特別是需要制備一些具有內(nèi)流道或者形狀復(fù)雜難以加工的零件時，通常都會選擇由SLM技術(shù)制備。

Hussein等人指出，SLM制造的點陣結(jié)構(gòu)樣件會存在與工程設(shè)計不符的幾何偏差。Al-Saedi等人也同樣觀察到，通過SLM技術(shù)所制造的點陣結(jié)構(gòu)中，固體支柱的尺寸會略微大于預(yù)期設(shè)計的支柱尺寸。Concli和Gilioli還指出，3D打印技術(shù)制造的點陣結(jié)構(gòu)的實際幾何形狀與設(shè)計存在顯著差異。

上一篇：3D打印點陣結(jié)構(gòu)工業(yè)制造新范式與多領(lǐng)域應(yīng)用
下一篇：3D打印跨領(lǐng)域應(yīng)用與納米技術(shù)結(jié)合