基于3D打印的周期性点阵结构材料的简介
3D打印中的材料和工艺研究
3D打印中的材料和工艺研究一、3D打印简介3D打印技术简单来说就是以计算机辅助设计（CAD）模型为基础，通过逐层堆积物料的方式生产出三维实物的一种数字化制造技术。
与传统的加工方法不同，3D打印具有可定制化、快速成型、低成本等特点，因此受到广泛关注。
二、3D打印材料及其特点1.塑料材料塑料材料是3D打印中常用的材料之一，因为其易消费、价格低廉等特点。
目前通常采用的塑料材料包括ABS（丙烯酸乙烯-苯乙烯共聚物）、PLA（聚乳酸）等，它们的熔点低、成形性强，可用于制作各种形状的零件。
2.金属材料金属材料在3D打印应用中得到越来越多的运用，主要分为粉末和丝材两大类，如不锈钢、钛合金、铜、铝等。
相比于传统金属加工方法，3D打印技术可以大幅降低生产成本，同时还能生产出整体化结构的器件、零部件，有着广阔的应用前景。
3.复合材料复合材料是由两种或两种以上的不同材料结合而成的材料。
目前在3D打印应用中，常见复合材料有碳纤维复合材料、玻璃纤维复合材料、陶瓷复合材料等。
这些复合材料不仅拥有常规材料的特点，还具有更好的机械性能和高温耐性，可以在航空、航天、汽车等高端制造领域得到广泛应用。
三、3D打印工艺研究1.激光熔化成型（SLM）激光熔化成型是一种常见的金属3D打印工艺，主要应用于制造高精度的金属零件。
该工艺通过激光束照射金属粉末，使其熔化并逐层堆积，最终形成具有高密度、高精度、高强度等特点的金属零件。
目前该工艺已广泛应用于航空、航天、汽车、医疗等领域。
2.光固化成型（SLA）光固化成型是一种常见的塑料3D打印工艺，主要应用于制造高精度的小型零件、模型等。
该工艺通过固化光束对液态光敏树脂进行逐层固化，成功完成一次打印后，取出构件并清除未固化的树脂，最终形成零件。
该工艺制造零件质量高、表面光滑、精度优、速度快，目前已广泛应用于汽车、电子产品、医疗器械等领域。
3.熔融沉积成型（FDM）熔融沉积成型是3D打印中应用广泛的一种塑料成型工艺，主要应用于制造大件件或物体。
三维金属点阵材料结构设计及压缩力学行为研究
三维金属点阵材料结构设计及压缩力学行为研究说到三维金属点阵材料，这个名字听起来是不是有点高深莫测，像是什么科幻小说中的“外星科技”一样？但实际上，它就是我们用来设计和制造新型材料的一种“黑科技”。
别急，我先给大家扒一扒这东西到底是个啥。
简单来说，三维金属点阵材料其实就是一种金属结构，它的内部有着非常特殊的、像蜂窝一样的孔洞。
这些孔洞不仅让它比普通金属轻巧，还能有效地分担外界的压力，表现得像个“抗压小能手”。
你想象一下，拿着一个外形酷炫的金属网格，虽然外表坚固无比，实际却比你预期的要轻得多。
这种材料的应用，可真是处处可见，从航天器到汽车、甚至一些智能装备，都离不开它的身影。
说到这里，大家可能会问了，为什么要设计这么个奇怪的结构呢？这个结构的关键就在于“力学行为”。
通常，金属在受到压缩力时会发生形变，甚至断裂，可是三维金属点阵材料不一样。
它就像是一个超级能吃力的“海绵”，外界给它多大的压力，它都能慢慢消化，没那么容易崩溃。
这些特殊的孔洞结构就像一层层缓冲垫，当压强传递过来的时候，它们就会通过改变形态来吸收能量，逐渐将外部压力分散到整个结构中。
你可以想象它像一个大力士，外面是铁打的骨头，里面却是松软的海绵，能在承受巨大压力的同时，依然保持原有的稳定。
不过，三维金属点阵材料的设计可不是随便玩玩的。
想让它既强又轻，结构设计可是个技术活。
就好比做菜，食材很重要，但火候、配料的搭配更能决定这道菜的味道。
一个金属点阵的节点、支撑和孔隙的大小，都直接影响着整个材料的力学表现。
如果设计得不合理，可能就会“掉链子”，压缩的时候容易出事。
每个孔洞的尺寸、分布、甚至孔洞间的距离都得精心设计，太密了可能承受不住压力，太疏了可能影响材料的稳定性。
就像你穿上一个号小的鞋子，脚一挤就痛得不行，三维金属点阵的“鞋子”得合脚，才能舒适又不容易坏。
咱们平常见的金属材料，大多都是块头大、密度重那种，可三维金属点阵材料不仅保持了金属的强度，还大大减轻了重量，解决了“金属重”的老大难问题。
史上全面3D打印材料解析汇报
3D打印领域，3D打印材料始终扮演着举足轻重的角色，因此3D打印材料是3D打印技术发展的重要物质基础，在某种程度上，材料的发展决定着3D打印能否有更广泛的应用。
目前，3D打印材料主要包括工程塑料、光敏树脂、橡胶类材料、金属材料和陶瓷材料等，除此之外，彩色石膏材料、人造骨粉、细胞生物原料以及砂糖等食品材料也在3D打印领域得到了应用。
3D打印所用的这些原材料都是专门针对3D打印设备和工艺而研发的，与普通的塑料、石膏、树脂等有所区别，其形态一般有粉末状、丝状、层片状、液体状等。
通常，根据打印设备的类型及操作条件的不同，所使用的粉末状3D打印材料的粒径为1～100μｍ不等，而为了使粉末保持良好的流动性，一般要求粉末要具有高球形度。
对于3D打印材料来讲，当下市场上的材料已不下200余种，且随着技术的研发和进步，材料种类的更新度也会越来越快。
那么，怎样才能更好更快更系统的认识材料呢？目前3D打印常见的材料有哪些呢？①ABS塑料ABS是目前产量最大，应用最广泛的聚合物，它将PS，SAN，BS的各种性能有机地统一起来，兼有韧、硬、刚的特性。
ABS是丙烯腈、丁二烯和苯乙烯的三元共聚物，A代表丙烯腈，B代表丁二烯，S代表苯乙烯。
ABS塑料一般是不透明的，外观呈浅象牙色、无毒、无味，有极好的冲击强度、尺寸稳定性好、电性能、耐磨性、抗化学药品性、染色性，成型加工和机械加工都比较好。
②PLA塑料PLA（聚乳酸）是一种新型的生物降解材料，使用可再生的植物资源（如玉米）所提出的淀粉原料制成。
聚乳酸的相容性、可降解性、机械性能和物理性能良好，适用于吹塑、热塑等各种加工方法，加工方便，应用十分广泛。
同时也拥有良好的光泽性和透明度及良好的抗拉强度及延展度。
（强韧PLA材料制作的3D打印电吉他)Tips：ABS或PLA？3D打印线材哪种好？PLA和ABS材料可以制作的东西多种多样，并且有很多重叠。
因此从普通产品本身很难判断，对比观察ABS呈亚光，而PLA很光亮。
创新创业教育 3.2.5 点阵结构认知
3.2.5点阵结构认知（1）点阵结构是指一种根据给定的负载情况、约束条件和性能指标，以材料分布为优化对象，将优化区域形成一组无限的点，任意两点之间形成一个向量，各点按此向量平移可使其还原。
点阵结构，作为一种周期性多孔结构，可以认为是某种单胞通过大量相同的点阵单元周期性地组合而成如图3-27所示。
3D打印点阵结构可以达到工程强度、韧性、耐久性、静力学、动力学性能以及制造费用的完美平衡。
图3-27 点阵结构设计（2）点阵结构应用1）简介3D 打印对点阵结构具有独特的特点，但从设计方面来说，模型若具有较大的结构部件网络，则优化后的点阵设计具有更好的稳定性和更理想的热性能，优化后的点阵设计具有更好的稳定性和更理想的热性能。
此外，它们还具有理想的重量，可作为实现减重目标的一种方法。
点阵结构尤其适用于生物医学应用领域（例如移植），这是因为其具有多孔性，能够促进骨头和组织的生长。
点阵结构与实体结构所占据的设计空间相同，但刚性更好且能承受更大的应力。
因此，与传统拓扑优化中所设定的设计目标相比，执行点阵优化时需要设定更为保守的设计目标。
与占据相同空间的固体结构相比，点阵结构中的位移和应力通常要大五至十倍。
由于不能始终准确地预估退化情况，因此在获取所需的点阵优化结果前，可能需要在执行优化时逐渐强化约束。
2）多孔结构/胞格结构单元多孔结构/胞格结构单元，其构造与为实现轻量化要求的点阵夹芯结构类似。
其目的在于保证结构单元组成的生物植入体具有良好的生物相容性。
钛金属点阵结构的弹性模量会随着孔径的增加而减小，从而可以通过改变体积分数和点阵结构的尺寸分布来解决弹性模量匹配问题，使植入物具有量身定制的机械性能，与人体的骨骼匹配。
此外，3D打印开放气孔结构便于骨内生长和整个植入物的结合如图3-28所示。
图3-28 拓扑优化骨骼3）点阵夹芯结构点阵夹芯结构在减重过程的特点在于优化结构的同时亦能保证材料足够的强度。
在航空航天工业中, 点阵夹芯结构常被用于制作各种壁板,航空航天领域中可用于翼面、舱面、舱盖、地板、消音板、隔热板、卫星星体外壳等制备。
3d打印点阵结构建模方法
3d打印点阵结构建模方法3D打印点阵结构建模方法引言：随着3D打印技术的快速发展，点阵结构的建模方法在各个领域中得到了广泛应用。
点阵结构具有高度可定制性、轻质化、强度高等优点，适用于建筑、航空航天、医疗器械等领域。
本文将介绍一种基于3D打印的点阵结构建模方法，使读者能够了解点阵结构的概念、建模原理以及实际应用。
一、点阵结构的概念点阵结构是由多个重复的单元构成的结构，每个单元都是相同形状和尺寸的。
通过将这些单元按照一定规律排列，可以形成具有特定功能和性能的结构。
点阵结构的特点是具有规则的孔隙结构，可以实现轻质化和强度优化。
二、点阵结构建模原理1. 设计单元形状：首先，需要确定点阵结构的单元形状。
常见的单元形状有球形、立方体、棱柱等。
根据具体应用需求选择合适的单元形状。
2. 设计单元尺寸：确定单元的尺寸是点阵结构建模的关键。
单元的尺寸决定了点阵结构的孔隙率、强度等性能。
根据具体需求和材料特性选择适当的尺寸。
3. 设计排列方式：根据点阵结构的规律排列方式，确定单元的排列方式。
常见的排列方式有正方形排列、六边形排列等。
排列方式决定了点阵结构的密度和孔隙率。
4. 建立三维模型：利用三维建模软件，根据设计的单元形状、尺寸和排列方式，建立点阵结构的三维模型。
根据具体需求，可以添加支撑结构、连接件等，增加点阵结构的稳定性和可靠性。
5. 导出模型：完成点阵结构的建模后，将模型导出为可供3D打印机识别的文件格式，如STL格式。
三、点阵结构的应用1. 建筑领域：点阵结构可以用于建筑外立面、屋顶覆盖等部位，实现轻质化和良好的通风效果。
2. 航空航天领域：点阵结构可以应用于航空航天器件的制造，如轻质化零件、导流板等。
3. 医疗器械领域：点阵结构可以用于医疗器械的制造，如人工骨骼、支架等，具有良好的生物相容性和力学性能。
4. 工业制造领域：点阵结构可以应用于工业制造中的零部件制造，如过滤器、隔热材料等。
四、点阵结构的优势1. 高度可定制化：点阵结构可以根据具体需求进行设计和调整，满足不同应用场景的要求。
基于周期性晶格的3D打印模型轻量化方法
2021年4月图 学 学 报 April2021第42卷第2期JOURNAL OF GRAPHICS V ol.42No.2基于周期性晶格的3D打印模型轻量化方法肖文磊，王志明，王世平，赵罡(北京航空航天大学机械工程及自动化学院，北京 100191)摘要：为了获得3D打印模型节材效果和优化的物理力学性能，从晶格的形状多变性出发，提出了一种基于晶格的3D打印轻量化结构生成方法，由此产生的轻量化结构用来替代给定模型的实体空间。
首先，提出了一种通用的晶格描述方法，进而对晶格的几何和拓扑特征进行个性化设计。
其次，通过在模型包围盒内周期性排列晶格单元，构造出了实体建模所依附的拓扑骨架结构。
接着，采用了一种基于网格拼接的直接构建STL模型的几何建模方法，其无需布尔运算即能快速获得网格质量可控的晶格实体结构。
通过实物打印验证了适用于晶格结构的3D打印成型工艺。
对5种典型晶格的几何和力学特性进行了对比分析，并作为晶格设计选用的初步依据。
结果证明，该方法在实现节材和提高模型强重比的同时，达到了保证轻量化模型的可打印性、自平衡性以及力学性能可优化等目标。
相较于以往的方法，具有多变性和效率优势，适合各种工程应用。
关键词：3D打印；轻量化模型；周期性晶格；实体建模；实物打印中图分类号：TP 751.1 DOI：10.11996/JG.j.2095-302X.2021020263文献标识码：A 文章编号：2095-302X(2021)02-0263-08A light weight method of 3D printing model based on periodic cellXIAO Wen-lei, WANG Zhi-ming, WANG Shi-ping, ZHAO Gang(School of Mechanical Engineering and Automation, Beihang University, Beijing 100191, China)Abstract: In order to obtain the material-saving effect and optimized physical and mechanical properties of 3D printing models, starting with the lattice shape variability, a lattice-based 3D printing lightweight structure generation method was proposed. The resulting lightweight structure was employed to replace the solid space of the given model.Firstly, a general unit cell description method was proposed to design the geometric and topological characteristics of unit cell. Secondly, the topology skeleton structure, on which the solid modeling was based, was constructed by periodically arranging lattice units in the bounding box of the model. Finally, a geometric modeling method based on mesh splicing was utilized to directly construct the STL model, and the lattice solid structure with controllable mesh quality can be obtained quickly without Boolean operation. The 3D printing molding process suitable for lattice structure was verified through object printing. Comparisons and analyses were conducted on the geometrical and mechanical properties of the five kinds of typical lattices serving as a preliminary basis for lattice design and selection.The examples show that this method can not only save material and improve the strength-weight ratio of the model, but also guarantee the printability, self-balancing, and the optimization of mechanical properties of the lightweight model. Compared with previous methods, it is advantageous in variability and efficiency and is applicable to various engineering applications.Keywords: 3D printing; lightweight model; periodic lattice; solid modeling; object printing收稿日期：2020-09-22；定稿日期：2020-11-16Received：22 September，2020；Finalized：16 November，2020第一作者：肖文磊(1984-)，男，江西井冈山人，副教授，博士。
3D打印材料及其应用概述
3D打印材料及其应用概述3D打印材料是3D打印技术重要的物质基础，种类范围主要包括聚合物材料、金属材料、陶瓷材料等。
文章首先简要介绍了目前3D打印的各类常见材料，然后分别介绍了它们的特点、性能要求及相关应用情况。
最后，结合研究的最新进展，对3D打印新材料及其前景进行展望。
1 引言3D 打印技术，也被称为增材制造(Additive Manufacturing，AM)技术，是一项起源于20 世纪80 年代集机械、计算机、数控和材料于一体的先进制造技术。
该技术的基本原理是根据三维实体零件经切片处理获得的二维截面信息，以点、线或面作为基本单元进行逐层堆积制造，最终获得实体零件或原型。
增材制造区别于传统的减材(如切削加工)和等材(如锻造)制造方法，可以实现传统方法无法或很难达到的复杂结构零件的制造，并大幅减少加工工序，缩短加工周期，因此得到了世界各地科研工作者的广泛关注。
3D 打印技术最早应用于各类原型的快速制造，故在早期也被称为快速原型技术(Rapid Prototyping，RP)。
早期的3D打印技术由于材料种类的限制，大多使用有机高分子材料，其机械、化学性能大多难以满足实际应用的需求。
随着材料技术与装备技术的发展，将该技术应用于终端零件制造的愿望越来越迫切，因此不仅对3D打印装备提出了更高的要求，对3D打印材料各项性能的要求也日益提高。
3D 打印材料是3D 打印技术重要的物质基础，它的性能在很大程度上决定了成形零件的综合性能。
发展至今，其材料种类已经十分丰富，主要种类包括聚合物材料、金属材料、陶瓷材料等。
本文将结合几种3D打印材料研究及应用的最新进展，分别对3D打印用聚合物材料、金属材料和陶瓷材料进行介绍。
2 3D 打印用聚合物材料3D打印用聚合物材料主要包括光敏树脂、热塑性塑料及水凝胶等。
纸张、淀粉、糖、巧克力等也可纳入聚合物材料的范畴，部分学者及企业对其进行了3D 打印研究，但因篇幅所限文中不进行展开介绍。
三维点阵材料
三维点阵材料三维点阵材料是一种具有规则排列的微观结构的材料，其具有多个维度的周期性重复单元。
这种材料具有许多独特的性质和应用。
本文将介绍三维点阵材料的定义、特点以及在各个领域的应用。
三维点阵材料是由一系列具有相同几何形状的微小单元按照规则的方式排列而成的。
这些微小单元可以是球形、立方体、棱柱等形状，它们之间的间隔和相互作用决定了材料的性质。
三维点阵材料具有高度有序、规则重复的结构，具有优异的物理特性。
三维点阵材料具有多个维度的周期性重复单元，这使得其在很多领域都具有广泛的应用。
首先，在能源领域，三维点阵材料可以用于制备高效的太阳能电池。
通过调控点阵材料中的能带结构和光吸收性能，可以提高太阳能电池的光电转换效率。
此外，三维点阵材料还可以应用于储能技术，如锂离子电池和超级电容器等。
在光学领域，三维点阵材料可以制备出具有特殊光学性质的光子晶体。
光子晶体是一种具有禁带结构的光学材料，可以控制光的传播和散射。
通过调节三维点阵材料的周期和折射率，可以实现光的衍射、反射和透射等特殊效应，从而实现光的控制和调制，有望应用于光通信、光传感和光学器件等领域。
在材料科学领域，三维点阵材料也具有重要的应用价值。
由于其具有高度有序、规则重复的结构，三维点阵材料可以用于制备具有特殊功能的材料，如光催化材料、吸附材料和传感材料等。
通过调节点阵材料的结构和组成，可以实现材料的特定功能和性能。
在生物医学领域，三维点阵材料也被广泛应用于组织工程和药物传递等方面。
通过在三维点阵材料中引入生物活性物质，可以实现对细胞的定向生长和生物反应的控制。
此外，三维点阵材料还可以用于制备具有特定形状和功能的人工组织，如人工骨骼、人工血管等。
三维点阵材料是一种具有规则排列的微观结构的材料，具有多个维度的周期性重复单元。
它具有许多独特的性质和广泛的应用领域，包括能源、光学、材料科学和生物医学等方面。
随着对三维点阵材料性质和制备技术的深入研究，相信它将在未来的科技和工程领域发挥更加重要的作用。
一种通过3D打印制备具有周期性孔结构的PZT铁电陶瓷的方法
一种通过3D 打印制备具有周期性孔结构的PZT 铁电陶瓷的方法摘要本文介绍了一种通过3D 打印技术制备周期性孔结构的PZT 铁电陶瓷的方法。
该方法主要包括两个步骤，首先通过3D 打印技术制备出孔径为100-200 μm 的纯PCL 支架，然后将PZT 粉末与支架组合并烧结成制备孔径为50-100 μm 的PZT/PCL 复合支架。
通过扫描电镜观察支架的形貌和孔隙结构，发现制备的PZT/PCL 复合支架具有周期性排列的孔隙结构，孔径分布在50-100 μm 之间。
初步的电测结果表明该复合支架具有良好的电极化性能和铁电性能。
因此，该方法可为制备周期性孔结构的PZT 铁电陶瓷提供一种新的思路和方法。
关键词：3D 打印，PZT 铁电陶瓷，周期性孔隙结构，电极化性能，铁电性能1.简介PZT 铁电陶瓷是一种具有广泛应用前景的铁电材料，其具有优异的电学性能和力学性能，在传感器、储能、驱动器和动力学等领域得到了广泛的应用[1-3]。
然而，目前传统的制备周期性孔隙结构的PZT 铁电陶瓷方法主要基于沉淀法、模板法和溶胶凝胶法等化学合成方法，这种方法制备的孔隙结构存在粗糙度大、孔径分布不均匀等缺点。
因此，寻求一种新的、简单的、经济的制备方法，探索制备周期性孔隙结构的PZT 铁电陶瓷是非常必要的。
3D 打印技术作为一种新兴的制造技术，可以快速、精确地制备具有复杂形貌和微米尺度的结构，引起了在纳米制造、微米制造、生物制造等领域的广泛关注。
由于PCL（聚己内酯）材料具有良好的可塑性、生物相容性和易降解等特点，因此其作为3D 打印支架的材料已经得到了广泛的应用[4-6]。
在本文中，我们将介绍一种制备具有周期性孔隙结构的PZT 铁电陶瓷的方法，该方法是基于3D 打印技术和烧结工艺来实现的。
2.实验方法2.1材料PCL（Mn=8×104, Sigma-Aldrich），PZT（Shanghai Institute of Ceramics, Chinese Academy of Sciences）2.2制备孔径为100-200 μm 的纯PCL 支架将PCL 颗粒加入到无机玻璃模板中，经过加热和挤压后，得到形状为圆柱形的PCL 支架，其直径为φ10 mm，高度为3 mm，孔径大小为100-200 μm。
基于3D打印的周期性点阵结构材料的简介ppt课件
• 体心立方类（body-centered）： 长 方体体对角线相交形成的结构及以 此 衍 生 出 的 其 它 结 构 （ bcc ； bcc,z 等）。
• 面心立方类（face-centered）：按 一定的方式连接长方体6个面心形成 的单元结构及以此衍生出的其它结 构（fcc；fcc,z；f2fcc,z等），考虑 到SLM的支撑要求，通常去除横向 支架。
二、点阵结构三维模型建立 火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去
点阵结构轻质机械零件建模方法
1. 直接法：即先建立符合需求的材料结构，再在其基础上设计零件。
优点：建模方法简单，后续开展理论力学性能研究相对容易。 缺点：硬件要求高，建模时间较长。 2. 反演法：根据零件 火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去
研究现状
• Deshpande等（2000, in Cambridge University）运用力学理论和试 验研究了基于一种八支架单元结构（octet-struss）点阵材料的力学 特性，包括对其弹性特性和屈曲、塑性屈服开展了理论研究并运用 有限元进行分析。该研究表明，该八支架点阵结构有希望设计制造 在轻质结构领域中金属泡沫材料的理想替代材料。
三、点阵结构的力学特性研究 火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去
研究现状
• Chunze Yan等（2012, in Exter University）研究了一种新型的gyroid单 元结构，并研究其尺寸对点阵结构的制造性、相对密度和压缩特性的影 响。由于该单元点阵结构具有“自支承性”，运用SLM技术可加工单元 尺寸8mm的点阵结构。
点阵材料的制备及应用
点阵材料的制备及应用近年来，随着科技的发展，点阵材料也逐渐成为研究的焦点。
点阵材料是一种具有特殊排列结构的纳米材料，具有良好的光电特性和物理化学性质。
点阵材料制备技术的发展不仅可以提高其性能，还可以拓展其应用领域。
一、制备技术点阵材料制备技术多种多样，其中最常用的有自组装法、溶胶-凝胶法、氧化还原法、等离子体刻蚀法等。
1. 自组装法自组装法是指利用分子间相互作用力，自发形成有序的二维和三维纳米结构。
自组装法制备的点阵材料具有高度有序、成本低、易于大规模生产的特点。
2. 溶胶-凝胶法溶胶-凝胶法是指通过溶胶体系的计控制在凝胶状态下进行喷雾干燥、烧结得到的点阵材料。
溶胶-凝胶法生产的点阵材料稳定性高，具有良好的机械性能和形状可控的特性。
3. 氧化还原法氧化还原法是指通过氧化还原反应来制备点阵材料。
该法制备的点阵材料具有良好的电子传输和化学反应性质，适用于电子材料的生产。
4. 等离子体刻蚀法等离子体刻蚀法是利用等离子体产生的化学反应来进行精密的纳米结构加工。
该法在生产超薄薄膜、微型元件导体等方面应用广泛。
二、应用领域点阵材料的应用领域广泛，主要有光电技术、生物技术、电子技术等方面。
1. 光电技术点阵材料具有优异的光电学性能，因此被广泛应用于光电器件制备中。
如点阵光学晶体、太阳能电池等。
2. 生物技术点阵生物材料可以模拟自然细胞的复杂结构和功能，适用于细胞成像和生物分析中。
如基于点阵材料的分子诊断和治疗。
3. 电子技术点阵材料在电子学中也有着广泛的应用。
如高电导材料、电容材料等。
总的来说，点阵材料制备技术的发展为点阵材料的应用提供了更多的可能性。
在未来的研究中，点阵材料有望在各领域获得更广阔的应用空间。
增材制造 点阵结构设计
增材制造点阵结构设计
增材制造是一种基于3D打印技术的制造方法，它通过将材料逐层堆积，以制造出具有特定形状和功能的物体。
点阵结构是一种常见的3D打印结构，它由许多小的、规则排列的点组成，每个点都具有一定的形状和大小。
在增材制造中，点阵结构设计被广泛用于制造具有轻量化、高强度、高刚度等特点的物体。
例如，在航空航天领域，点阵结构被用于制造飞机零部件和卫星部件，以提高其性能和耐久性。
此外，点阵结构也被用于制造医疗器械、汽车零部件、建筑结构等。
在点阵结构设计中，需要考虑许多因素，例如材料的性质、点的形状和大小、点的排列方式等。
为了优化点阵结构的设计，可以使用计算机辅助设计软件进行模拟和分析。
通过模拟，可以预测结构的性能和行为，并优化其设计以获得最佳的性能。
此外，还可以使用有限元分析等方法，对点阵结构进行详细的力学和热学分析，以进一步优化其设计。
总之，增材制造和点阵结构设计是现代制造领域的重要发展方向。
在未来，随着技术的不断进步和应用领域的不断扩展，增材制造和点阵结构设计将会得到更广泛的应用和推广。
点阵力学超材料
点阵力学超材料
点阵力学超材料是一种利用人工结构和几何形状来控制声波和机械波
传播的新型材料。
它们基于复杂的周期性结构，在特定的频率范围内显示
出奇异的声学和机械响应。
点阵力学超材料通常由周期性排列的均匀介质、刚性体或柔性体组成。
这些结构的大小与波长接近，它们具有非常特殊的声学和机械响应，例如
负折射、熔解点异导等。
点阵力学超材料被广泛应用于声波隔离、超声波成像、声学透镜、机
械振动控制和隐形纹理等领域。
点阵力学超材料还在材料科学、物理学和
工程领域中产生了巨大的兴趣和研究。
3D打印材料概述
3D打印材料
分类
1. 按材料的化学性能分类 按材料的化学性能不同又可分为高分子、金属材料、陶瓷材料和复合材料。目 前主要以塑料、光敏树脂为主，以金属为原材料的 3D打印技术通常都非常昂 贵。 2. 按材料的物理状态分类 可以分为液体材料、薄片材料、粉末材料、丝状材料等。 3. 按材料成型方法分类 按成型方法的不同可以分为：SLA材料、LOM材料、SLS材料、FDM材料等。 液态材料：SLA，光敏树脂（聚氨酯丙烯酸酯，环氧丙烯酸酯，不饱和聚酯树 脂，光敏稀释剂等） 固态粉末：SLS 非金属（蜡粉，塑料粉，覆膜陶瓷粉等）。金属粉（不锈钢粉， 钛金属粉等） 固态片材：LOM 纸，塑料，金属铂 固态丝材：FDM。蜡丝，ABS丝，ＰＬＡ丝等
3D打印发展历史
1984年 ，Charles Hull发明将数字资源打印成三维立体模型的技术 1986年，Charles Hull开发了第一台商业3D印刷机。 2005年，市场上首个高清晰彩色3D打印机研制成功。 2010年11月，世界上第一辆由3D打印机打印而成的汽车Urbee问世。 2011年8月，南安普敦大学的工程师们开发出世界上第一架3D打印的飞机。 2012年11月，苏格兰科学家利用人体细胞首次用3D打印机打印出人造肝 脏组织。
3D打印材料
高分子
聚乳酸（PLA）是一种热塑性脂肪族聚酯，它具有多种半透明色和光
泽质感。它源于可再生资源——玉米淀粉和甘蔗
PLA是一种生物可分解塑料，无毒性，环保， 制作时几乎无味，成品形变也较小，但它的 主要缺陷是不能抵抗温度变化。 聚乳酸已经广泛应用在生物医学工程上，用 作手术缝合线、骨钉和骨板等。使用聚乳酸 做的手术线无需拆线，可以缓慢水解为乳酸 被身体代谢掉。
※ABS塑料优点：良好的强度、柔韧性、 机械加工性、极好的耐磨性和抗冲击吸 收能力。 ※ ABS塑料的缺点：有一定毒性，不 能生物降解，此外热收缩性较大，影响 成品精度。
D打印材料知识
史上最全的3D打印材料分析（没有之一）导读：?3D打印材料，现阶段制约3D打印技术发展因素的主要有两个，打印材料和设备。
目前3D打印材料主要包括工程塑料、光敏树脂、橡胶类材料、光敏材料和陶瓷材料。
最近几年经常听到3D这个词，比如3D电影、显示、扫描、3D打印技术。
首先我想给3D打印技术做一个比较完整的定义，3D打印技术是在计算机中将物体的三维模型通过分层软件分成若干层，通过3D打印设备在一个平面上按照分层图形、将塑料、金属甚至生物组织活性细胞等材料烧结或者黏和在一起，逐层累计叠加最终形成一个物体。
3D打印技术的特点：制作周期短、个性化制造、制作材料多样、制作成本相对低、应用行业领域广。
根据3D打印技术的特点以及所使用的材料，我们分为五大类，光敏固化成型、熔融沉积成型、选择性激光烧结、分层实体制造，最后的3D打印技术。
光固化以液态光敏树脂为原材料，在计算机控制下对紫外激光对液态树脂逐点扫描，产生光聚合反应，如此反复直至完成整个零件的固化成型。
分层实体制造：根据临建分层几何信息，切割箔材和纸张等，将所获的层面粘接成三维实体。
选择性激光烧结：采用激光有选择的逐层烧结固定粉末，叠加生成预定形状的三维实体零件的一种3D打印方法。
熔融沉积成型：将热塑成性材料丝通过加热器的挤压头熔化为液体，由计算机控制挤压头沿零件的每一截面的轮廓准确运动，以固定的速率进行熔体趁机。
下面重点讲一下金属3D打印技术。
金属3D打印技术是当今3D打印技术中最前沿最优潜力的技术，可以分为三种，选区激光熔化、激光近净成形技术，电子束熔融。
3D打印材料，现阶段制约3D打印技术发展因素的主要有两个，打印材料和设备。
目前3D打印材料主要包括工程塑料、光敏树脂、橡胶类材料、光敏材料和陶瓷材料。
它的形态一般是粉末状、丝状、层片状、液体状。
工程塑料，强度、硬度、耐冲击性、耐性、抗老化性均比较优秀。
光敏树脂由聚合物单体和预聚体组成的，在一定波长的紫外光照射下能立刻引起聚合反应完成固化。
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三、点阵结构的力学特性研究
研究现状
• Chunze Yan等（2012, in Exter University）研究了一种新型的gyroid单 元结构，并研究其尺寸对点阵结构的制造性、相对密度和压缩特性的影 响。由于该单元点阵结构具有“自支承性”，运用SLM技术可加工单元 尺寸8mm的点阵结构。 • 由上可知，我们可以得到关于现阶段点阵结构力学特性相关研究的主要 内容： ① 根据点阵结构的对称性，研究点阵单元的本构关系，得到理论刚度矩 阵（stiffness matrix）或柔度矩阵。 ② 运用SLM技术制造点阵结构材料，通常为立方体块，立方体边长20mm 左右，单元尺寸1~8mm。 ③ 立方体样块和其CAD模型存在误差以及几何缺陷，主要研究球化现象 和残余应力形成的原因。 ④ 研究立方块在单方向压缩或冲击载荷条件下的力学性能，主要包括弹 性模量、平台应力及压缩应变及金属支架的临界弹塑性屈服应力。开 展有限元分析（beam-element）结果与试验数据的对比分析。 ⑤ 研究单元尺寸（aspect ratio）、拓扑结构及空间布局对总体结构性能 的影响。
三、点阵结构的力学特性研究
球化现象（balling phenomenon）
(a) the struts of the gyroid cellular lattice structure with the cell size of 2 mm and the volume fraction of 15% made by the SLM process, (b) the cross section of a strut, (c) particles bonded to the surfaces of the struts and (d) an individual particle on the surface of the strut.
二、点阵结构三维模型建立
以体心立方结构为例
1. 根据长方体体对角线，建立四根支架，形成体心立方单元； 2. 体心立方单元向x、y轴两个方向阵列，得到10×10个单元的“面” 。由于 模型特征数目多，阵列时速度较慢。 3. 多个“面”通过装配形成待研究的体心立方点阵结构。由于单个“面”特征 数目多，采用复制或者阵列命令会由于计算机的硬件限制而造成特征生成失 败。
• 由于单元尺寸比较小（1mm到8mm），所以一般点阵结构材料单元数目很 多，用这种建模方法十分耗费资源，非常容易造成建模失败。国内外研究者 已经着手用二次开发或专用软件来解决建模问题。
二、点阵结构三维模型建立
点阵结构轻质机械零件建模方法
1. 直接法：即先建立符合需求的材料结构，再在其基础上设计零件。
一种点阵结构
一、点阵结构材料简介
常见的点阵单元结构
1. 体心立方类（body-centered）： 长 方体体对角线相交形成的结构及以 此衍生出的其它结构（bcc；bcc,z 等）。 2. 面心立方类（face-centered）：按 一定的方式连接长方体6个面心形成 的单元结构及以此衍生出的其它结 构（fcc；fcc,z；f2fcc,z等），考虑 到SLM的支撑要求，通常去除横向 支架。
三、点阵结构的力学特性研究
压缩特性
三、点阵结构的力学特性研究
失效分析
三、点阵结构的力学特性研究
点阵单元几何参数对结构的影响
优点：建模方法简单，后续开展理论力学性能研究相对容易。 缺点：硬件要求高，建模时间较长。 2. 反演法：根据零件的几何形状及力学特性，生成需求的微结构。
三、点阵结构的力学特性研究
研究现状
• Deshpande等（2000, in Cambridge University）运用力学理论和试 验研究了基于一种八支架单元结构（octet-struss）点阵材料的力学 特性，包括对其弹性特性和屈曲、塑性屈服开展了理论研究并运用 有限元进行分析。该研究表明，该八支架点阵结构有希望设计制造 在轻质结构领域中金属泡沫材料的理想替代材料。 • S.McKown等（2007, in Liverpool University）研究了在准静态条件 和压缩以及冲击载荷条件下，两种体心立方点阵结构的应力应变关 系以及失效分析。 • beas等（2010, in Patras University，Greese）通过改变在 相同总体结构尺寸下改变单元结构的尺寸，得到相对密度不同的三 种点阵结构。通过力学理论和beam-type有限元模型，开展力学性能 研究，同时，还注意到了点阵单元几何参数以及加工精度带来的影 响，提出在弹性和塑性变形阶段点阵结构的应力应变响应。 • M.Smith等（2011, Liverpool University）通过对比在压缩载荷条件 下的两种有限元分析方法，提出由于点阵结构材料存在单元数目多、 结构形状复杂的特点，相对于常规的3D–continuum-type，beamtype有限元模型虽不能详细分析点阵单元的全部受力特性，但是其 网格数少，在可接受的尺度范围内可以得到和试验相吻合的结果， 可以分析单元数较多的结构。
基于３Ｄ打印的周期性点阵结构材料 的简介
一、点阵结构材料简介
二、点阵结构三维模型建立
三、点阵结构的力学特性研究
By 梦迷仙材料简介
点阵、晶胞及阵点
点阵（Lattice Structure）是一组无限
的点，连接其中任意两点可以得到一个矢量，
点阵按此矢量平移后都能复原。三维空间点 阵是在三维空间中点的无限阵列，其中所有 的点都有相同的环境。 选任意一个阵点作为原点，三个不共面 的矢量a， b和c作为坐标轴的基矢，这三个 矢量得以确定一个平行六面体，即晶胞。 通过按照一定的方式连接晶胞中阵点构 成strut（支架），我们可以得到不同的点阵 单元（unit cell）。 晶胞
体心和面心
一、点阵结构材料简介
点阵结构材料
点阵单元按照一定的方式周期性排布堆叠，即得到点阵结构材料。
bcc
bcc
bcc,z
一、点阵结构材料简介
点阵结构材料特点
1. 质量轻（lightweight）。金属点阵材料的密度大大低于传统的固体 材料,与传统的金属结构相比, 具有相同性能的点阵结构可以减重达 70%以上。衡量参数：相对密度（relatively density）或体积分数 （volumn fraction）。 2. 高比强度和高比刚度。相比金属泡沫材料，结构上可控制，没有保守 设计的约束。在低密度高孔隙率的情况下, 金属点阵材料的强度和模 量比金属泡沫材料高出一个量级，承载效率更高，可以满足航空航天、 海洋、交通等领域对于轻质和强度刚度的要求。 3. 耐冲击。可替代现有交通工具的装备结构, 在保证足够强度的情况下, 减轻质量并有效提高结构对外冲击力的防护。 4. 高效散热、隔热性。可起到承载和散热/ 隔热的多重功能。 5. 吸声效果好。金属点阵材料固有的多孔和周期性特征使其自然成为一 种具有特殊声学性能的结构型材料。 6. 电磁波吸收。电磁波在点阵材料的孔隙界面上会发生反射和散射, 因 此金属点阵材料本身就具有电磁屏蔽隐身的能力。