谢孝昌 李能 孙兵兵 赵梓钧 熊华平

摘要：基于增材制造方法，采用光固化成形工艺，结合熔模铸造工艺制备出亚毫米直径桁架的金属点阵结构。首先对光固化成形工艺进行优化，最佳工艺参数为50 μm的单层厚度条件下，单层固化时间4.52 s，采用优化后的光固化成形工艺制备出树脂基点阵结构，将其嵌入到熔模基体中，加热将树脂材料升华，形成支柱直径为750 μm的孔隙模具，分别采用离心铸造和重力铸造两种方法浇注ZAMAK3锌合金，制备出金属点阵结构。压缩试验表明，两种铸造技术制备的金属点阵结构的机械强度相似，承受压力载荷分别达到1.24 kN和1.30 kN。有限元分析的模拟结果与离心铸造的结果更加接近，当变形量超过0.6 mm时，有限元模拟结果与实际变形情况开始出现偏差。

关键词：金属点阵结构;增材制造;立体光刻;熔模铸造;微制造

中图分类号：TG457.4      文献标志码：A         文章编号：1001-2003（2021）03-0008-06

DOI：10.7512/j.issn.1001-2303.2021.03.02

0    前言

随着科学技术的进步，从土木工程到汽车工业，甚至到航空航天领域的各种应用中，如何在最大限度地提高材料强度的同时，尽量减小相应结构的重量是一个重要的研究课题[1-2]。近年来，为了制造具有更高强度重量比的结构，使用微架构材料（也称为超材料）而不是传统的固体材料来创建点阵或泡沫结构，成为研究的热点方向[3-4]。从历史上看，点阵桁架结构通常应用于较大的长度范围和结构尺寸（如桥梁和建筑物）。此类結构改进强度重量比的原理为：结构中的桁架在加载时主要承受轴向应力（拉伸或压缩），因此能够承受比弯曲模式更高的载荷[5]。……