Πειραματική και υπολογιστική μελέτη τρισδιάστατης κατασκευής πλεγματικών δομών με διαβαθμισμένες μηχανικές ιδιότητες

Abstract

Οι βιομηχανικές εφαρμογές της τρισδιάστατης εκτύπωσης έχουν πλέον εξελιχθεί κατά πολύ τα τελευταία χρόνια. Οι περισσότεροι μηχανικοί ίσως δεν έχουν συνειδητοποιήσει ακόμα τις δυνατότητες της τεχνολογίας που έχει προχωρήσει πέραν της κατασκευής πρωτοτύπων. Η τεχνολογία που χρησιμοποιούν οι τρισδιάστατοι εκτυπωτές δημιουργεί ανθεκτικά και ασφαλή προϊόντα έτοιμα προς πώληση σε μεσαίες ή και μεγάλες ποσότητες. Το φάσμα των υλικών επεκτείνεται και πέραν των βασικών υλικών όπως είναι το πλαστικό και οι φωτοευαίσθητες ρητινές, υλικά όπως τα κεραμικά, το τσιμέντο, το γυαλί αλλά και πολλά μέταλλα θερμοπλαστικά σύνθετα υλικά περιλαμβάνονται ήδη στις κατασκευές με τρισδιάστατους εκτυπωτές. Η τεχνολογία δεν είναι σε θέση ακόμα να προσφέρει μία οικονομία κλίμακας. Ωστόσο μπορεί να εξαλείψει το μειονέκτημα του προτύπου κατασκευής και την έλλειψη ευελιξίας. Κάθε μονάδα μπορεί εύκολα να τροποποιηθεί ώστε να ταιριάζει καλύτερα στις ανάγκες μας. Αυτός είναι ο λόγος όπου η τρισδιάστατη εκτύπωση είναι τόσο πολύτιμη και χρησιμοποιείται ολοένα και περισσότερο. Ο συνδυασμός των τρισδιάστατων εκτυπώσεων με την μελέτη δομών είναι επίσης ένα πολύ σημαντικό και χρήσιμο εργαλείο για την αξιολόγηση και τη μελέτη τρισδιάστατων κατασκευών όπου θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν στην πραγματική βιομηχανία. Με την τεχνολογία της τρισδιάστατης εκτύπωσης μπορούν να κατασκευαστούν δομές σε υψηλά επίπεδα σχεδιασμού από εξελιγμένα σχέδια CAD. Με τον τρόπο αυτό μπορούμε να μελετήσουμε προηγμένες σχεδιαστικά πλεγματικές δομές με στόχο να αναπτύξουμε τις μηχανικές τους ιδιότητες ανάλογα με την εφαρμογή που θέλουμε να τις χρησιμοποιήσουμε και να εντοπίσουμε τις αδυναμίες τους. Ένας παραδοσιακός τρόπος κατασκευής δε θα μπορούσε να μας δώσει το επιθυμητό αποτέλεσμα στην ποιότητα κατασκευής σε αντίθεση με έναν τρισδιάστατο εκτυπωτή ο οποίος έχει τη δυνατότητα να κατασκευάσει μία περίπλοκη δομή με αποτέλεσμα να είμαστε σε θέση να αναλύσουμε τα σημεία φόρτισης, να αξιολογήσουμε την πλεγματική δομή και να εντοπίσουμε σε έναν μεγάλο βαθμό τις αδυναμίες της και τα πλεονεκτήματά της σε κάποια βιομηχανική εφαρμογή.