导读： 材料工程的进步使得轻质结构的发展既强大又坚硬，正在改变航空航天，汽车和医疗行业。然而，诸如铸造和机加工之类的传统制造技术限制了可以...
材料工程的进步使得轻质结构的发展既强大又坚硬，正在改变航空航天，汽车和医疗行业。然而，诸如铸造和机加工之类的传统制造技术限制了可以制造的设计，因为它们易于产生不准确性并且难以获得最佳结果。
现在，A * STAR的科学家发明了一种方法，该方法使用增材制造技术来制造轻质网格结构，大大提高了刚度和强度1，为包括冲击吸收材料和夹层结构在内的广泛应用的新材料铺平了道路。
轻质蜂窝结构和网格结构的设计和优化是金属和聚合物添加剂制造技术的进步所带来的新兴领域，例如精确印刷高度复杂几何形状的能力。
通过模仿自然界中的结构，来自A * STAR新加坡制造技术研究所的Stephen Daynes及其同事开发了一种方法，与新加坡国立大学的研究人员合作，创造出这些新的强大材料。
“格子结构超越了传统固体材料的结构性能，用于轻质三明治芯，医用植入物和具有特定机械和热性能的新型晶格型超材料，”Daynes解释道。“使用一种新的仿生方法，我们能够创建类似于竹子和人类骨骼中所见的细胞和晶格结构。”
研究人员使用结合拓扑和尺寸优化的方法确定了晶格中的主应力线，称为等静压线。该方法允许定制结构中每个单元的尺寸，形状和取向，从而显着减小相邻晶格单元之间的应力。
研究人员将他们的渐变晶格结构与均匀晶格核心的性能进行了比较，发现他们的优化设计使刚度增加了172%，强度增加了100%。
“我们的技术可以创造轻质，功能梯度的格子，大大提高了添加制造的夹层结构的刚度和强度，而不会增加它们的质量，”Daynes说。“这些结构特别适合于增材制造工艺，因为它们在很大程度上不受制造复杂性的限制。”
“我们计划将该方法应用于三维应力场，其中采用空间分级格子可以产生新颖且重量更高的材料，”Daynes说。