3D打印的優(yōu)勢之一就是能夠制造出復雜結(jié)構(gòu)的零件，因此可以在在保證其強度的前提下大幅度減少材料的應用和減輕零件的重量。

下面就來看看有哪些結(jié)構(gòu)可以用3D打印中。

一、以輕量化為目的

需要在零件結(jié)構(gòu)上進行拓撲優(yōu)化。減少材料用量，滿足零件輕量化設計的要求。這在航空航天領域具有重要意義，可以顯著降低飛機或飛行器重量。目前常采用的輕量化結(jié)構(gòu)有以下幾種：

1、桁架結(jié)構(gòu)

銜架結(jié)構(gòu)是由一些細桿通過一些節(jié)點相連而成。能在節(jié)省材料、實現(xiàn)打印要求的同時，滿足所需的物理強度、受力穩(wěn)定性、自平衡性的要求。

另外還有根據(jù)桁架結(jié)構(gòu)衍生的蒙皮-剛架結(jié)構(gòu)即為外表面是薄壁結(jié)構(gòu)內(nèi)部為鉸接的桿件。這種結(jié)構(gòu)運用在3D打印技術中可以體現(xiàn)為薄壁加鉸接支撐桿件的形式。

2、點陣夾芯結(jié)構(gòu)

點陣夾芯結(jié)構(gòu)在減重過程的特點在于優(yōu)化結(jié)構(gòu)的同時亦能保證材料足夠的強度。在航空航天工業(yè)中, 點陣夾芯結(jié)構(gòu)常被用于制作各種壁板,航空航天領域中可用于翼面、艙面、艙蓋、地板、消音板、隔熱板、衛(wèi)星星體外殼等制備。

3、中空結(jié)構(gòu)

中空結(jié)構(gòu)為外殼為薄壁內(nèi)中空或內(nèi)部添加簡單支柱結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)缺點在于需要內(nèi)部支撐，F(xiàn)DM的打印機就不太適合這樣的結(jié)構(gòu)。

二、以生物相容性為目的

醫(yī)學植入應用的3D打印件一般需要多孔和胞格結(jié)構(gòu)需要采用利于骨骼生長和細胞遷移的開孔結(jié)構(gòu)。

1、多孔結(jié)構(gòu)/胞格結(jié)構(gòu)

“粉床熔融技術在醫(yī)療植入體制造中的應用”一文中介紹了四種多孔結(jié)構(gòu)/胞格結(jié)構(gòu)單元，其構(gòu)造與為實現(xiàn)輕量化要求的點陣夾芯結(jié)構(gòu)類似。但其目的在于保證結(jié)構(gòu)單元組成的生物植入體具有良好的生物相容性。

三、其他復雜結(jié)構(gòu)

1、空間異型管道結(jié)構(gòu)

傳統(tǒng)工藝除去高的制造成本和長的生產(chǎn)周期外，對于管道需要的復雜樣條曲線一次很難制備成功。隨型冷卻技術將模具制造與3D打印相結(jié)合來解決空間管道復雜形狀成型的方式。

2、一體化復雜結(jié)構(gòu)

一體化復雜結(jié)構(gòu)又分為靜態(tài)機構(gòu)和動態(tài)機構(gòu)。動態(tài)一體化機構(gòu)特點在于免組裝、可實現(xiàn)動態(tài)聯(lián)接，傳統(tǒng)機械構(gòu)件都需要分步打印各單件然后將單件裝配起來。而3D打印可節(jié)省裝配步驟，直接得到免組裝的整體機構(gòu)。

3、空間自由曲面結(jié)構(gòu)

自由曲面結(jié)構(gòu)是采用傳統(tǒng)方法很難或者無法加工的。3D打印可以制造出幾何精度高、表面質(zhì)量好的葉片。另外還可將點陣夾芯結(jié)構(gòu)與自由曲面結(jié)構(gòu)相結(jié)合，實現(xiàn)復雜曲面輕量化目的。