像骨头一样的定制多孔填充结构让3D打印件更强

 近日，来自代尔夫特技术大学和丹麦技术大学的研究人员开发出一种在3D打印件中创建像骨头一样的多孔填充结构的新方法。该技术可在几种3D打印机上实施。
今年早些时候，我们报告了一个令人兴奋的3D打印研究项目，涉及几个欧洲技术大学。研究团队想制造出像骨头一样的结构，他们开发了一种新颖的方法来制造像骨头一样的多孔填充物，从而形成强大而轻质的3D打印件，这些填充结构是根据打印件定制的。

现在，这个研究团队对这种方法进行了重大改进，优化了边界外壳和多孔填充物。研究人员表示，这些改进对于工程设计和其他应用来说可能是“非常有用的”。
这种方法基于两种现有的3D打印模型生成技术：一种涂层方法，“以获得一个优化的外壳，里面均匀地填充着一种规定的多孔基材”；一种填充方法，“以在一个规定的外壳内生成优化的、不均匀的填充结构”。
在新的改进中，研究人员分配了两组设计变量：一组定义基础和涂层，另一组定义填充结构。他们将外壳和填充结构作为两个高度互连的概念，用双向优化对二者进行优化。

终，研究人员能为3D打印自动生成优化的外壳-填充复合结构，允许工程师和其他3D打印机用户制造带有骨骼结构完整性的零件。该方法甚至能根据打印对象的形状和尺寸生成完全不同的填充图案模式。
“优化的外壳-填充结构显示出一些有趣的几何图案模式，”研究人员解释说，“我们在单轴受力杆中发现了细长的填充结构，而在连接这些杆的接头里观察到了交叉填充结构。”

当然，研究人员并没打算在医用模型这样的东西中复制骨头。相反，他们认为，随着增材制造提供了越来越多的制造灵活性，这种定制多孔填充结构生成方法可能有非常广泛的应用，如工业应用。

这并不信口胡说，这种看法是建立在数据支持的基础上的。在论文中，研究人员声称这种外壳-填充结构模型“已经通过数值测试”，并总结说“在同样的材料体积中，优化的、不均匀的填充结构比均匀的填充结构表现更好”。