【行业动态】3D打印 - 轻质、功能化的三明治核心结构

图：带有负载优化结构和集成螺丝连接的增材制造蜂窝结构

德国拜罗伊特新材料公司（NMB）与空客直升机公司合作，以模拟和实验的方式研究了增材制造夹层核心结构的新设计方法。这项工作的目的是根据负载优化核心，并通过直接集成支架、力传递或螺钉连接使其功能化。

夹层结构部件的支架和螺钉连接通常是用嵌件实现的，这需要一个额外的工作步骤。由于材料和粘合剂的原因，这会导致部件重量增加。如果采用增材制造工艺，核心结构可以被定制和设计以适应应用。通过这种方式，可以准确地在以后要连接紧固件的地方加强结构几何，此外，夹层核心可以按照功能整合的原则配备螺纹或通道。这样一来，需要的加工操作更少，组件变得更轻。

在该项目中，合作伙伴将模拟和拓扑优化相结合。首先，在软件中创建起始几何体并定义边界条件。然后进行了机械模拟，其结果与均匀的蜂窝结构进行了叠加。蜂窝的壁厚应与应力成比例地增加。根据这些信息，迭代生成了优化的结构。最后，以这种方式开发的负载优化的蜂窝结构在惠普Multi Jet Fusion 3D打印机上打印，使用PA12作为塑料材料。

项目合作伙伴空客直升机公司确定了打印核心结构的相关应用，例如尾翼单元中较小的三明治部件。对于这种具有复杂几何形状、许多功能元素和高度不均匀分布的负载的区域，核心部分可以完全打印出来。带有集成支架和螺钉连接的负载优化核心结构可以在生产中节省工作时间和制造步骤，并通过替代金属部件，使重量在局部密度降低的基础上最多减少20%。

该项目是作为合作项目"HYBSH-通过优化设计和布局方法结合先进的M&P解决方案的混合直升机机身结构"的一部分进行的，该项目由德国联邦经济与环境保护部资助，是第五航空研究计划第三次征集的一部分。合作伙伴包括空中客车直升机公司、德国航空航天中心结构和结构技术研究所、斯图加特大学飞机设计研究所、拜罗伊特新材料有限公司。

文章来源：轻量化设计网

免责声明：中国复合材料学会微信公众号发布的文章，仅用于复合材料专业知识和市场资讯的交流与分享，不用于任何商业目的。任何个人或组织若对文章版权或其内容的真实性、准确性存有疑义，请第一时间联系我们。我们将及时进行处理。