3D 打印晶格结构设计终极指南：部件轻量化、功能化的绝佳选择(3)

△可变晶格结构使 3D 打印自行车座椅具有不同的支撑区域。前两个，来自 Specialized 和 Fizik，都是用柔性树脂在 Carbon 3D 打印机上打印的；Posedia 的第三个是为个人骑手定制的，并在 HP Multi-Jet Fusion机器上用 TPU 3D 打印（来源：Specialized、Fizik、Posedia）

自 2019 年推出Specialized lattice 自行车座垫以来，3D 打印自行车坐垫这一概念开始流行起来。一些自行车设备制造商已经推出了他们自己的鞍座版本，这些鞍座抛弃了泡沫填充物并选择了晶格结构。这一进步通过在不同区域 3D 打印不同的晶格形状和尺寸来产生可变支撑。制造商吹嘘这些鞍座的耐用性，以及提供通风和易于清洁。Posedia Joyseat（上图右）是为每位骑手定制和定制的，这是一种专门开发的泡沫块，骑行者坐在上面根据其坐姿创造定制的骨骼宽度和重量分布。

头盔是轻型和减震晶格结构的另一个理想应用场景，通常被称为“数字泡沫”。它们已通过各种方法和材料应用于NFL 橄榄球头盔、 NHL曲棍球头盔、奥林匹克雪橇头盔和自行车头盔。事实上，NFL 的 2023头盔实验室测试性能结果对市场上的一系列头盔进行了排名和评级，并将具有 3D 打印晶格结构的两款头盔排在第一和第二位。

△3D 打印晶格结构是头盔中泡沫的理想替代品，具有出色的抗冲击性（来源：Farsoon、Carbon、EOS）

Riddell 的橄榄球头盔和Hexr的自行车头盔是头盔中两种不同晶格结构方法的例证。虽然两者的设计都是为了尽可能有效地吸收冲击力和保护使用者，但区别在于制造方法和晶格类型，以及运动方式。Hexr 头盔主要采用平面六边形晶格结构，采用 SLS 打印技术生产，并使用坚硬的尼龙 6 材料制成。另一方面，Carbon Riddell 头盔使用高阻尼 DLP 弹性体和由 140,000 多个独立支柱制成的复杂多区域网格。该过程依靠 Riddell 的 Precision-fit 头部扫描技术和 Carbon Lattice Engine 来设计适合每个球员头部和位置的头盔内衬。

为了简化材料、晶格形状和应用的匹配研发过程，特别是用于头盔，美国陆军发展指挥部士兵中心责成初创软件公司General Lattice开发一个预测性建模工具集，以设计和生成基于真实世界数据的晶格材料。该工具集建立在1000多万个物理数据点上，是一个可搜索的数据库，允许用户根据机械性能查询晶格材料。GeneralLattice公司的联合创始人Nick Florek说："提供使用户能够预先了解晶格结构的影响潜力的工具，可以降低误用的风险，并建立人们对 3D 打印能够像宣传的那样交付的信心。"

尽管陆军仍在坚持使用其工具集，但 General Lattice 有一个名为Frontier的公共版本，它提供了一个免费搜索的经过验证的机械性能数据库，以支持用户选择最佳的晶格、材料和硬件组合。

换热器

△GEAdditive 的晶格结构设计的散热器（来源：GE Additive）

增材制造可实现任何其他制造类型无法实现的几何形状，从而使更小、更高效的热交换器成为可能。上面这个复杂的热交换器由GE设计，用于优化 900°C 二氧化碳的流动，是复杂晶格结构与金属增材制造相结合时可以实现的卓越性能的一个很好的例子。GE 在他们的设计中采用了仿生学方法，模仿人类肺部的特性以促进有效的热交换。Conflux等公司专门为各种行业专门设计使用晶格的 3D 打印热交换器。

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