Maximizar la absorción de impactos, ruidos y golpes con estructuras de celosía impresas en 3D

Publicado el 19 de agosto de 2021

Las celosías son microarquitecturas tridimensionales compuestas de celdas unitarias repetidas formadas por vigas y nodos que se cruzan. Durante la última década, se han convertido en la piedra angular del diseño ligero, ofreciendo la resistencia y rigidez de los componentes tradicionales y utilizando una cantidad significativamente menor de material. Más allá del ahorro de peso, las celosías destacan por absorber impactos, amortiguar vibraciones y reducir ruido porque sus redes de baja rigidez pueden deformarse y recuperarse bajo carga.

Un ejemplo sorprendente de su impacto en el mundo real es la entresuela Adidas Futurecraft 4D. En asociación con Carbon, cuya tecnología Digital Light Synthesis™ permite una fabricación reticular precisa, Adidas diseñó una entresuela que equilibra la resistencia, la flexibilidad y el rebote superior. El resultado es un calzado de alto rendimiento que minimiza los impactos para los atletas y al mismo tiempo mantiene un perfil liviano.

Los gerentes de producto que quieran aprovechar la tecnología de celosía para amortiguar vibraciones y energía deben considerar tres factores clave:selección de materiales, diseño de celosía y limitaciones de la fabricación aditiva.

Comprensión de las celosías

Los métodos sustractivos tradicionales luchan por producir la intrincada geometría de las redes, lo que hace que la impresión 3D sea el método preferido. La fabricación aditiva permite un enfoque de "diseño inverso":diseñar la disposición óptima del material para una aplicación específica en lugar de adaptar un material existente al trabajo.

La elección del material es fundamental. Por ejemplo, EPU 40 ofrece una amortiguación de vibraciones superior en comparación con EPU 41, por lo que seleccionar un material que coincida con las características de amortiguación deseadas puede mejorar drásticamente el rendimiento.

Si bien el material importa, la geometría de la red a menudo dicta la efectividad de la amortiguación. Las celosías de flexión son muy elásticas y elásticas, mientras que las celosías de pandeo permiten que las vigas individuales se flexionen, proporcionando una disipación de energía excepcional. Los tratamientos superficiales adicionales pueden mejorar aún más la amortiguación.

A microescala, la celda unitaria (el patrón repetitivo de haces y nodos) impulsa el comportamiento de la red. Las células abiertas y escasas producen celosías suaves; las células más densas con más triángulos y vigas producen estructuras rígidas. El tipo de celda, el tamaño, la orientación y el espesor del haz en relación con el tamaño de la celda influyen en la relación de amortiguación del material y, en consecuencia, en su absorción de impactos.

Diseño para fabricación aditiva

La producción exitosa de celosías depende de los principios del Diseño para la Fabricación Aditiva (DFAM). Los ingenieros deben asegurarse de que la celosía se pueda imprimir teniendo en cuenta el proceso, la orientación y los soportes necesarios.

La orientación de la red introduce anisotropía:las propiedades difieren a lo largo de diferentes ejes. Si bien esto no es un inconveniente inherente, alinear la orientación con la dirección de carga prevista (por ejemplo, el comportamiento de pandeo) puede optimizar el rendimiento.

Cuando DFAM se aplica correctamente, las piezas reticulares fabricadas aditivamente a menudo igualan o superan la calidad de los componentes fabricados anteriormente, lo que abre nuevas posibilidades que antes eran inalcanzables.

SyBridge:impulsando la innovación en la fabricación de celosías

La creación de estructuras de celosía eficaces requiere requisitos iniciales claros, una selección de materiales alineada con los objetivos de rendimiento y un diseño arquitectónico meticuloso. Al comenzar con el material de amortiguación adecuado, se maximiza la disipación de energía y la absorción de impactos de una pieza.

SyBridge combina tecnologías de vanguardia con métodos probados para mejorar cada etapa de la fabricación. Nos asociamos con los clientes para optimizar los diseños tanto en términos de rendimiento como de capacidad de fabricación, entregando componentes de alta calidad a tiempo y dentro del presupuesto. Contáctenos hoy para explorar cómo podemos ayudarle en su próximo proyecto.