增材制造 (AM) 行业正在以令人兴奋的速度走向成熟，现在可以使用各种各样的 3D 打印技术、原材料和设计工具。迄今为止，工程师主要采用增材制造技术进行快速原型制作。然而，对于那些可以从高度复杂的零件几何形状中获取价值的行业来说，真正的目标仍然是采用增材制造来生产可靠的终端产品零件。
使用聚合物增材制造进行设计的挑战之一是考虑其各向异性机械性能。由于层间粘合较弱，这些材料在沿构建方向加载时通常更容易失效。工程师可以保守地假设每个方向的最弱属性，但这种假设违背了使用增材制造实现高度优化的零件几何形状的目标。因此，要最大限度地提高增材制造零件的性能，需要详细了解增材制造聚合物所表现出的机械各向异性。
Veryst 解决方案
Veryst 表征了通过选择性激光烧结 (SLS) 加工的尼龙的机械各向异性。AM 材料的机械性能通常仅测试 0° 和 90° 方向，这些数据本身并不能完全描述材料的各向异性。为了完整描述材料各方向特性，Veryst 在七个方向上打印并测试了拉伸样本，如图 1 所示。
Veryst 使用全场数字图像相关 (DIC) 来测量应变，测试了打印的 SLS 样本在拉伸张力下的失效情况。图 2 显示了研究中最弱和最强样本的应力-应变曲线。插图显示了实验期间捕获的代表性 DIC 应变场。有趣的是，该材料在相对于构建方向呈 60°（而不是 90°）加载时表现最佳。
图 3 显示了失效时的真实应力和真实应变如何随构建方向变化。这些点代表平均测量值，误差线代表九次测试的最小和最大测量值。图 3 中虚线所示的模型很好地捕捉了数据趋势。
如果可能，工程师应努力将零件中的受载方向与最强的材料方向对齐。为了说明这一点的重要性，Veryst 打印了不同方向的晶格结构，并在三点弯曲中加载部件直至失效（图 4）。与拉伸测试数据一致，通过打印零件使最大主应力与构建方向成约 60° 的方向，可以最大限度地提高结构性能。通过优化构建方向，与 0° 方向相比，断裂零件所需的能量增加了 58%，与 90° 方向相比增加了 16%。
