Eine der interessantesten Möglichkeiten, die der 3D-Druck bietet, ist das Aushöhlen massiver Körper und das Füllen der entstehenden Kavitäten mit Gitterstrukturen. Die Effekte, die sich damit erzielen lassen, gehen weit über die Material- und damit Gewichtsersparnis hinaus. Mit dem neuen Modul Advanced Lattice in CoreTechnologies Softwarepaket 4D_Additive lassen sich interne und externe Gitterstrukturen, sogenannte Lattices, auf Knopfdruck erzeugen. Die Software bietet eine Vielzahl von Funktionen für die 3D-Druckvorbereitung, wie ich hier beschrieben habe.
Geeignete Gitterstrukturen ermöglichen es unter anderem, die Steifigkeit eines Bauteils zu beeinflussen. So habe ich schon Matten aus weichem Material gesehen, bei denen durch unterschiedlich dicke Gitterstrukturen zwischen den beiden Außenlagen gezielt härtere und weichere Bereiche erzeugt wurden. Gitter dämpfen mechanische Schwingungen, ermöglichen einen schnellen Wärmeaustausch und ermöglichen das Speichern von Gasen. Implantate mit Gitterstrukturen verwachsen besser mit dem Knochen und nicht zuletzt lassen sich die Gitter als Gestaltungselement einsetzen.
Um die gewünschten Eigenschaften zu erreichen, muss die zur Gittererzeugung genutzte Software in der Lage sein, eine breite Palette von Gittergeometrien zu erzeugen. 4D_Additive Advanced Lattice erzeugt Honeycomb-, Gyroid-, Stern- und viele andere Strukturen. Die Technologie wird bei der Konzeption neuer Produkte künftig viele Anwendungsfälle finden.
Das Gyroid-Muster zum Beispiel hat aufgrund seiner hohen Festigkeit für leichte interne Strukturen und der einfachen Druckbarkeit bereits Verwendung im 3D-Druck gefunden. Der Vorteil von Gyroiden ist es, dass sie sich nie in der gleichen Schicht kreuzen und keine Stützstrukturen benötigen. Auch wenn Bauteile hohe Festigkeit bei geringem Gewicht erfordern, sind gyroide Lattice-Strukturen vorteilhaft. Wenn Bauteile eine Druckfestigkeit aus Quer- oder beiden Richtungen erfordert, eignen sich kubische Muster. Falls nur eine senkrechte Druckfestigkeit erforderlich ist, werden dreieckige Muster verwendet.
Im Sinne der bestmöglichen Wärmeverteilung analysiert 4D_Additive Advanced Lattice Bauteile auf massive Zonen hin, um sie mit einer Hollow-Funktion auszuhöhlen und mit Gyroid-, Honeycomb-, Stern- oder Gitter-Strukturen aufzufüllen. Die Bedienung ist einfach und die Berechnung der Gyroide erfolgt automatisch und innerhalb weniger Sekunden. So bieten die neuen Möglichkeiten durch Gitterstrukturen viele Vorteile für Konstrukteure und Designer.