胞元內部結構是involves鍛造的兩個關鍵的科學研究應用領域領域，正像制磚的鑄鐵，胞元的應用領域增加了金屬材料的采用，有效率協助同時實現高操控性。三種常用的胞元內部結構主要就包括蜂巢，接合處資產泡沫，閉孔資產泡沫與單色內部結構。

單色內部結構金屬材料雖然在熱、電和成像操控性等各方面具備的競爭優勢，和做為潛在性的高操控性金屬材料而受現代人高度關注。單色內部結構，為同時實現零配件相同的外形和操控性關上了一扇。單色內部結構所所謂的繁雜程度，使involves鍛造/3D列印控制技術與鍛造有著純天然的契合點。3D列印的兩大競爭優勢是穩定性和列印生產成本對商品的繁雜程度不脆弱，這也是繁雜的單色內部結構正式成為3D列印應用領域領域的兩大炙手可熱科學研究路徑的主要就其原因。

在采用3D列印控制技術做為單色內部結構的鍛造方式時，結構設計師能夠釋放和發掘單色內部結構的功能和潛力，從而提高其商品的操控性。同時，單色內部結構的結構設計思路也可以促使結構設計者重新思考零件所需的操控性，以探索更多的結構設計空間。

自然界中隨處可見單色內部結構，如骨骼和金屬晶體等。在商品結構設計時，利用單色的機械效能，如超大表面積，優異的減震操控性，抗沖擊保護等，能夠克服傳統鍛造的限制，創造新的、更高操控性的商品。

單色內部結構金屬材料不僅重量輕，而且可以釋放大量的表面積 ，這類內部結構能夠促進熱交換和化學反應。

單色內部結構可以顯著增大有效率表面積，如果散熱器中充滿冷空氣，也可以快速帶走熱量。以計算機熱交換器為例，計算機處理器的操控性往往會受產生的熱量的影響，熱交換器的工作就是在風扇的協助下，將熱量從芯片中除去并將其排出到大氣中，該系統的整體效率與散熱器的表面積息息相關。然而，如果沒有3D列印控制技術，“小” 特征想具備大表面積是難以同時實現的。

單色內部結構運動鞋中底，圖片來源：Carbon

單色還可以通過更好地吸收能量來保護商品。例如有單色內部結構的運動鞋中底和橄欖球頭盔緩沖內部結構，在受外力作用時，它們可以吸收撞擊力起到安全保護的作用。

噪音和振動令人不悅，有時振動甚至會降低機器操控性。involves鍛造的單色還可以降低機械噪音和振動。雖然剛度低，承受和恢復大應變的能力強，單色在抑制振動各方面很有效率。例如，單色可以運用到重型設備上的隔離墊中，以增加進入鍛造系統的能量。單色的可調特性也使工程師可以改進結構設計以匹配其特定應用領域要求。

單色內部結構可以整合入零配件的結構設計中，不僅是從整體外形上與傳統的商品結構設計區別開來，還能夠同時實現減重、散熱、緩沖等相同的功能。此外，相同的單色細觀內部結構還將同時實現相同的力學操控性。那么，如何才能釋放單色內部結構的種種潛能，確保3D列印部件符合結構設計意圖呢？此時，遵循為involves鍛造而結構設計（DfAM）的原則變得尤為關鍵, 即通過形狀、尺寸、層級內部結構和金屬材料組成的系統綜合結構設計，最大限度提高商品操控性。一些關鍵的DfAM因素主要就包括胞元（單色的基本單位）內部結構、大小和密度，金屬材料選擇和胞元路徑等。

單色胞元內部結構形式眾多，它們是單色中的基本單元，常用的單色胞元內部結構有立方體，星形，八角形，六邊形，菱形和四面體等。

鈦合金“蜘蛛”架，由雷尼紹AM250鍛造，Altair Optistrut軟件, 和Materialise Magics 軟件生成

單色胞元內部結構的大小和密度是指單個胞元的大小和在兩個空間內胞元的數量。單色胞元本身的大小取決于其節點和連接節點的梁的厚度和長度。較大的胞元更容易列印，同時也更硬。相應的，較小的胞元更均勻，但會受特征尺寸的限制。在進行單色內部結構結構設計時，可以在單個商品的相同位置上設置相同的密度以同時實現機械操控性。通過傳統鍛造控制技術同時實現這些操控性，需要進行多個零件組裝，而3D列印可以在單一商品中形成相同的功能操控性區域。

鍛造金屬材料決定了單色的特性。彈性或軟質金屬材料通常需要結構設計成較小和較密集的胞元群以增加列印期間的下垂。剛性金屬材料在列印單色時具備更大的結構設計范圍，胞元可以具備更大的尺寸和更少的數量。

單色內部結構的建模和3D列印中還存在不少挑戰。 兩個關鍵的挑戰是要證明結構設計的操控性可靠性，特別是在抗疲勞各方面。雖然單色內部結構的表面和尖銳的交叉點很多，這帶來了應力集中。

在單色內部結構的結構設計各方面，軟件企業與involves鍛造企業和單色內部結構應用領域企業進行了大量探索。例如，在軟件企業中，安世中德針對involves鍛造單色內部結構仿真分析，開發了多尺度算法仿真軟件Lattice Simulation,基于多尺度算法，用戶可以采用等效均質化控制技術對單色內部結構進行有限元分析,并且提取非均質化單色內部結構的等效金屬材料參數，在均質化等效實體模型宏觀力學分析后，可以通過局部分析對胞元內部結構進行詳細的應力校核。在應用領域企業中，中國空間控制技術科學研究院總體部根據三維單色的胞元形式的特點，結合三維單色在航天器內部結構中應用領域的實際情況，提出三維單色內部結構胞元的表達規范，即通過胞元占據的空間并結合胞元桿件的直徑來表達三維單色內部結構胞元的結構設計信息。

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