什麼是3D打印的晶體結構

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image source: Flashforge

【3D打印晶體結構】3D打印中的晶體結構是一種強大的設計工具,可以使零件更輕、更堅固、更有效地吸收衝擊力,並更好地針對不同用途進行定制。目前主要應用在航天、醫藥、工業、製鞋等不同領域,具有廣闊的應用前景。同時,這種通過3D打印製作的具有復雜內部晶體結構的零件具有其獨特的優勢,是傳統製造技術無法製作的。

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什麼是晶體結構 ?

晶體結構是固體材料中原子、分子或離子以規則的重複模式排列。晶體中的原子、分子或離子通過化學鍵結合在一起,這些鍵的排列可以用晶體來描述。晶體的幾何圖案,以及其中原子、分子或離子的類型和排列,決定了材料的物理和化學性質。有許多不同類型的晶體結構,包括立方、六方和四方。對晶體結構的研究被稱為晶體學,是材料科學與工程中的一個重要領域。

晶體結構的物理性質

晶體結構的物理性能取決於多種因素,包括晶體內原子的類型和排列,以及晶體的整體結構。通常,晶體往往具有高熔點和沸點,以及高硬度和強度。這是因為晶體內原子的有序排列允許形成強鍵,從而賦予晶體其特性。晶體結構的物理性能也會受到溫度和壓力等外部因素的影響。

3D打印在晶體結構中的應用

一、減少材料使用
在設計中使用晶體可以通過從非關鍵區域去除大部分材料來顯著減少材料使用。例如,在航空航天工業中,晶體結構的引入將減少鈦或鉻鎳鐵合金材料的使用,從而在不損害零件結構完整性的情況下顯著節省成本。

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二、質量輕
重量輕,使用更少的材料還有另一個好處——減輕重量。在許多應用中,零件或組件的最終重量越輕越好。這有很多好處,從減少汽車應用中的燃料使用到縮短醫療案例中患者的康復時間,以及減輕飛機和航天器的重量。

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三、能量吸收和分散
晶體結構具有許多促進能量吸收的特性,對分散衝擊和衝擊載荷非常有效。通過改變不同區域的密度,可以在壓縮過程中在不同方向上有效地吸收能量。它常用於減震和抗震結構的設計中。複雜的晶體類型允許在多個方向上更好地分佈能量,以同時根據材料的各種特性吸收衝擊力。

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四、增加的表面積
晶體結構為零件提供了更多的表面積,與相同尺寸的零件相比,其內部的表面積增加了許多倍,而沒有增加其整體佔地面積。

能在家3D打印簡單的晶體結構

在與 Flashforge 機械工程師討論後,3D打印可以打印晶體結構,但仍有不足之處,但是也是有一些對應的填充樣式能夠供我們選擇。

首先,簡單的晶體結構是3D打印的填充。儘管有多種不同的填充形式,但組合起來形成最簡單的晶體結構的仍然是最簡單的多邊形。例如,Flashforge 3D切片軟件提供了四種類型。

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六邊形填充

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線性填充

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三角形填充

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三維填充

其次,有些3D打印機無法滿足晶體結構打印精細複雜的結構,因為回縮值大,會造成各單元之間滲出情況。由於反复的反拉和擠壓,對長絲輸出系統造成很大的壓力,很容易堵塞和缺絲,所以在選擇3D打印機時也是需要一定的學問。

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