images/loading.png

ساختارهای سلولی (Cellular Structures)

تکنولوژی پرینت سه بعدی تاثیر بزرگ و عمیقی در مهندسی، پزشکی و هوافضا داشته است.  عدم محدودیت در ساخت  و تولید هندسه های پیچیده، منجر به طراحی های خلاقانه و کارآمد نظیر ساختارهای متخلخل شده است. هدف از تولید ساختارهای متخلخل با این روش، سبک سازی در عین حفظ استحکام قطعات، افزایش قدرت ضربه پذیری قطعات، و همچنین امکان کنترل بر روی استحکام قطعه در جهات مختلف است. ساختارهای سلولی فلزی دسته بندی منحصر بفرد و منظمی از ساختارهای متخلخل هستند. این ساختارهای سلولی شامل ترکیب مفیدی از خواص مکانیکی فلزها با جهت گیری های هندسی هوشمند برای رسیدن به سختی بیشتر، نسبت استحکام به وزن بالاتر، ظرفیت جذب انرژی بیشتر و عایق های حرارتی و صدایی مناسبی هستند.

 

مقایسه قطعات با ساختار سلولی با مواد تو پر:

  • چگالی نسبی بسیار پایین نسبت به قطعات توپر ----     سبک شدن قطعه
  • سختي پایين این ساختارها و تغییر شکل موضعی در هنگام ضربه  -----    امکان استفاده در سيستمهای ضربه گير
  • خاصيت استهلاک ارتعاش بالای آنها در مقایسه با قطعات توپر،
  • نسبت سفتی (Stiffness) به وزن مناسب به عنوان هسته ­های صفحات ساندویچي

 

 

صفحه ساندویچی (Sandwich Panel)

برخی کمیت های مهم:

در بسیاری از کاربردهای صنعتی، استحکام و سختی بالا به تنهایی هدف طراحی نیست بلکه آنچه مهم است، میزان سختی و استحکام به وزن است. در عملکرد تحمل کشش یا خمش نسبت های   و   اهمیت پیدا می کند. که E مدول یانگ،   چگالی نسبی و   استحکام تسلیم ماده است. این نسبت برای ساختارهای فولادی می تواند به ترتیب تا 40 و 10 برابر نیز برسد.

چگالی نسبی به صورت نسبت چگالی سازه سلولی به چگالی ماده ای ساختار از آن ساخته شده است تعریف می شود.

انواع سلول ها:

شکل و توپولوژی سلول تاثیر بسزایی در خواص مکانیکی و متعاقبا کارایی ساختارهای سلولی دارد. از اینرو، تحقیقات زیادی بر روی اشکال مختلف و بدست آوردن خواص مکانیکی آن ها نظیر سختی، استحکام، ضربه پذیری و .... صورت گرفته است.

  • FCC و BCC

 

  

خاصیت کاربردی این سلولها

رفتار ساختارهای نظیر BCC و FCC تحت فشار و ضربه بدون شکست موضعی در ساختار و به صورت یک تغییر شکل کلsی با رفتار ثابت تا له شدگی کامل ساختار است. این رفتار ، استفاده از این سلولها را برای کاربردهای ضربه پذیر مناسب می داند.

حدود نسبت استحکام به وزن

نسبت استحکام به وزن برای این ساختارها به بیش از 30 می رسد.

کاربرد این سلولها

یکی از کاربردهای این نوع ساختارها به عنوان جاذب انرژی در خودرو است. در تصادفات با سرعت های کم با عملگر به عنوان جاذب انرژی، خسارت وارد شده به خودرو به حداقل رسیده و منجر به کاهش هزینه تعمیرات خواهد شد.

 

در شکل زیر می توان فشردگی شدگی کامل ساختار سلولی را تحت فشار مشاهده کرد.

 

له شدگی کامل سلول BCC تحت بارگذاری فشاری

  • کلوین و رومبیک

  • خاصیت کاربردی این سلولها

    ساختارهای کلوین و رومبیک دارای انرژی سطحی کم هستند و با کمترین مصالح بیشترین سطح را پوشش می دهند. علاوه بر این این ساختارها در بارگذاری خستگی رفتار مناسبی نشان می دهند.

    کاربرد این سلولها

    استخوان­های متحمل بار، در برخی مواقع دچار آسیب ناشی از صدمه یا بیماری می شوند که در شرایط حاد، نیاز به تعویض استخوان با ایمپلنت می باشد. به طور مثال، جایگزینی استخوان لگن و زانو ، بازسازی استخوان ران، مهره ستون فقرات، فک و جمجمه همگی نمونه هایی هستند که معمولا مورد جراحی قرار می گیرند.این ساختارها در ایمپلنت شبیه به بافت استخوان ، مدول الاستیک پایین ایجاد کرده و به دلیل تخلخل، امکان رشد بافت استخوان را در ایمپلنت فراهم می آورد که باعث قرار گیری بهتر ایملنت درون بدن می شود و متعاقبا جایگزین مناسبی برای ایمپلنت های توپر خواهد بود. 

بالا
ما از کوکی ها برای بهبود وب سایت استفاده می کنیم.ادامه استفاده شما از کوکی ها. نشان دهنده رضایت شماست. جزئیات بیشتر ...