怎样设计3D打印晶格结构？这款软件提供了自动化方式

3D打印晶格结构，可以认为是大量相同的点阵单元通过某种形式周期性地组合而构成的多孔结构。这种结构的性能具有很高的设计灵活性，通过调整点阵的相对密度、单胞的构型、连杆的尺寸，达到结构的强度、刚度、韧性、耐久性、静力学性能、动力力学性能的完美平衡。[1]

这意味着，设计师通过调整单个胞元尺寸、杆径和胞元形状，将可能实现产品更高的设计美感和力学性能。结合3D打印在制造复杂结构方面的能力，设计师能够更加能够专注于产品本身，这为3D打印晶格结构的应用打开了更大的空间，并已开始在部分领域替代传统塑料泡沫材料。

然而，设计师怎样根据产品开发需求进行点阵晶格结构的设计呢？ 光固化3D打印领域的龙头企业Carbon公司推出的Carbon Design Engine™ 软件，为设计师进行3D打印晶格结构设计开发提供了有力工具。

显示网格CAD文件的Design Engine™ 软件用户界面，侧栏中显示了输入参数和操作的历史记录。©Carbon

自动化设计高性能晶格结构

/ 节省设计师精力与时间
根据3D科学谷的市场观察，2021年3月初，光固化3D打印领域的龙头企业Carbon 宣布，其所有会员均可使用Carbon Design Engine™ 软件来自动化设计高性能晶格结构，从而节省设计师宝贵的精力与时间。

S-Works高端自行车3D打印坐垫©Carbon
Design Engine™软件已在多款关键的晶格部件生产中得到了验证，比如Resolution Medical开发的用于新冠肺炎检测的取样拭子、采用Mirror 技术的闪电S-Works高端自行车坐垫，以及CCM Super Tacks X 头盔。
“传统的CAD工具发展速度已跟不上3D打印机与材料的创新， 这为产品研发周期中的“从想法到设计”阶段造带来局限性。Carbon将Design Engine™ 提供给所有Carbon会员是为了帮助设计师缩短产品设计迭代的时间。”Phil DeSimone,首席产品与业务发展官介绍说。
根据Phil DeSimone，平均一个产品需要18到24个月从才能走向市场，但是当Carbon 将最好的设计工具、3D打印机和材料提供给设计师和制造商时，可以看到客户们加快了新产品研发，在更短的时间内从“想法”到完成设计，并走向生产。
传统设计工具难以完全兼容增材制造，因此设计零部件非常困难，尤其是以晶格结构为代表的复杂几何图形。为了简化晶格结构设计的生成，Carbon研发的Carbon Design Engine™ 为客户提供了设计平台，供所有会员可以直接使用。

Super-Tacks X头盔3D打印内衬©Carbon
与Carbon 合作的CCM 公司，利用Carbon 3D打印技术所带来的创新力，推出行业前所未有的过的Super-Tacks X头盔。Carbon的技术丰富并加速了CCM 的产品设计，并能够在比以往更短的时间内从“想法”走到生产。
CCM冰球产品创新副总Jeff Dalzell 表示，在使用Design Engine 软件制作原型的的短短几天内，他们对3D打印晶格结构如何提高产品表现以及在未来产品线中的应用获得了更新的见解。
/ 设计生成前预测晶格性能
Design Engine™ 是基于云的软件，提供了有效生成复杂形状的强大计算能力，减少了对单机运算力的需求。Design Engine™ 软件采用交互式用户界面并可同时制作五种不同的共形晶格结构设计。即便在最具有挑战的外表设计，该软件也可以提供共形晶格结构的设计，并且减少了生成设计后繁琐的修改步骤。

大批量高附加值产品精益化制造解决方案提供商裕克施乐，通过Carbon 3D打印技术生产的高性能橄榄球头盔内垫。©裕克施乐

Carbon 位于世界各地的生产合作伙伴，将通过Carbon的材料、3D打印设备以及软件，让工程师们开发并制造出出高性能的晶格结构零部件。

©Carbon
由于Design Engine™ 软件与Carbon3D打印硬件平台及材料深度兼容，该软件可以在晶格结构设计生成前预测其性能，从而迭代设计。同样，软件内置的引导功能能够帮助工程师顺畅地开发高质量零件。
l 文章来源：Carbon
l 参考资料：
[1] 增材制造创新设计. 《点阵结构的设计经验分享》