优化讲坛第二期 | 三分钟读懂点阵结构究竟是啥

有趣又有料的优化讲坛推出后

大家好评如潮

小编在这里感谢大家的捧场

我们办优化讲坛的目的

就是要让大家在较短的时间内

读懂有关3D打印和优化设计的那些事

有些嫌三分钟太短的朋友

肯定是经验丰富的老司机

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我们来日方长

按照和老王的约定

今天我们该聊一聊点阵结构了

点阵结构是一种周期性空间结构

由大量相同的基元周期性组合而成

比如这样的一个基元

经过阵列之后就变成了点阵结构

简单点说就是

一个基元经过了大量的复 制粘贴和排列

适用于3D打印的点阵基元

主要有以下几种

上面这些基元结构有一个共同特点

就是去除了横向支架

这是由于3D打印支撑要求的限制

点阵结构具有很好的轻量化效果

看着就感觉很骨感

除了轻质、高强的特点外

隔热、吸波、隐身、吸能、储物

也是点阵结构独特的优势

相比无序结构的泡沫材料

周期性排列的点阵结构

其性能和功能更加可控

因此更具有可设计性

那么点阵结构是怎么来的呢？

说是孙悟空发明的同学可以主动退群了

我们这里不适合你

据砖家考证

点阵结构最早是由中国人提出来的

两千多年前老子在《道德经》中写到

道生一，一生二，二生三，三生万物

说的就是点阵结构的设计思路

好吧  是我调皮了

确切的说点阵是大自然设计的

而且是大自然最神奇的设计之一

因为大自然中的所有晶体

都是由粒子排列而成的点阵

我们知道食盐是NaCl

那么Na和Cl是怎么排列的呢？

这就涉及到点阵结构

具体的看

每个Na旁边都有8个Cl围着

抽象的看

Na和Cl呈现一种面心立方结构

看似微小的一粒食盐

由无数个Na和Cl组成

所以在微观层面上

一粒食盐就是一个巨大的点阵结构

面心立方是晶体点阵的一种

自然界的晶体有千千万

但是组成晶体的点阵只有14种

是不是很神奇

所以说

大自然才是最好的设计师

人类很多设计都是在山寨大自然

当然  我们有一个高大上的说法

仿生学设计

这将是我们下一期要讲的内容

有没有被我们装B范十足的广告震惊

那么3D打印点阵结构怎么设计呢

一般有3种方法

1直接建模

用CAD软件设计出点阵基元

然后沿3个方向阵列得到点阵结构

由于基元尺寸比较小（1mm到8mm）

一般点阵结构的基元数目会很多

用这种建模方法十分耗费电脑资源

非常容易造成死机

2软件自动填充

这是最常用的一种方法

先设计需要填充点阵的空间

然后在模型库中选择基元类型

轻轻松松搞定

3反演法

根据零件的几何形状及力学特性

用有限元分析软件进行仿真

生成满足性能要求的点阵结构

但是受3D打印工艺的约束

以及有限元分析软件的约束

这种方法还不成熟

声明：来源于增材制造创新设计