本文摘要：胞元结构是增材生产的一个最重要的研究领域，正如建筑用的空心砖，胞元的应用于增加了材料的用于，有效地协助构建轻量化。

胞元结构是增材生产的一个最重要的研究领域，正如建筑用的空心砖，胞元的应用于增加了材料的用于，有效地协助构建轻量化。四种少见的胞元结构还包括蜂窝，开孔泡沫，紧孔泡沫与图形结构。

图形结构材料由于在热、电和光学性能等方面具备的优势，以及作为潜在的轻量化材料而受到人们注目。图形结构，为构建零部件有所不同的外观和性能关上了一扇门。图形结构所固有的复杂性，使得增材生产/3D打印机技术与其生产具有天然的结合点。3D打印机的众多优势是灵活性以及打印机成本对产品的复杂性不脆弱，这也是简单的图形结构沦为3D打印机领域的众多热门研究方向的主要原因。

在用于3D打印机技术作为图形结构的生产方式时，设计师需要获释和考古图形结构的功能和潜力，从而提升其产品的性能。同时，图形结构的设计思路也可以促成设计者新的思维零件所需的性能，以探寻更好的设计空间。结构与功能的融合自然界中随处可见图形结构，如骨骼和金属晶体等。

在产品设计时，利用图形的机械效能，如超大表面积，出色的隔热性能，抗冲击维护等，需要解决传统生产的容许，建构新的、更加高性能的产品。出色的强度-重量比一般来说有两种途径可以提高部件的强度-重量比。

传统生产中，是通过增加非关键区域的材料来增加材料的用于，以减低重量。而图形设计却可以同时增加零件关键区域中的材料以减低重量，这样做到有时显然减少了零件的整体强度，但却可以提升强度–重量比。超大的表面积图形结构材料不仅轻巧，而且可以获释大量的表面积，这类结构需要增进传热和化学反应。图形结构可以明显减小有效地表面积，如果散热器中充满著冷空气，也可以较慢拿走热量。

以计算机热交换器为事例，计算机处理器的性能往往不会受到产生的热量的影响，热交换器的工作就是在风扇的帮助下，将热量从芯片中除去并将其排泄到大气中，该系统的整体效率与散热器的表面积息息相关。然而，如果没3D打印机技术，“小”特征想要具备大表面积是难以实现的。目前，从汽车、航空航天、能源到电子行业等都在尝试用于图形结构提升传热效率。

比如说，根据市场研究，UTC联合技术在其燃气涡轮发动机部件内部设计了图形结构，它们的起到是为燃气涡轮发动机部件获取有效地的局部对流加热，使得部件可以遭受通过核心流动路径的热自燃气体的高温。这些图形结构可以通过粉末床激光熔融3D打印机技术来生产，还可以通过电子束熔融（EBM）工艺来生产。

由于图形结构的不存在，发动机维持了普遍的传热表面，可以取得较高的风扇表面/体积比。出众的隔热和冲击维护图形结构运动鞋中底，图片来源：Carbon图形还可以通过更佳地吸取能量来维护产品。例如有图形结构的运动鞋中底和橄榄球头盔缓冲器结构，在受到外力作用时，它们可以吸取撞击力起着安全性维护的起到。

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