TU Delft的一組研究人員進(jìn)一步優(yōu)化了3D打印分級微結(jié)構(gòu)的過程。很多人都在研究這個問題，因為分級密度可以非常有效地利用質(zhì)量。骨骼就是一個很好的例子：骨骼的密度越高，骨骼承受的壓力越大，骨骼承受的重量越輕。結(jié)果，骨骼具有高強(qiáng)度重量比并且在需要的地方是剛性的，而在其他點處也是更柔韌的。密度的變化是微觀結(jié)構(gòu)梯度，并且它在整個自然界中都被發(fā)現(xiàn)，但3D打印這些梯度已經(jīng)證明是困難的。

制造微結(jié)構(gòu)梯度的主要障礙是匹配相鄰單元的兼容性；微結(jié)構(gòu)必須彼此物理連接，但是具有不同的密度，它們的幾何形狀不一定很好地對齊，這意味著一些單元不會接觸不同等級的相鄰單元。這會產(chǎn)生結(jié)構(gòu)完整性問題，可能會在3D打印期間和之后導(dǎo)致問題。解決方案主要是計算和算法，因為最好的3D打印硬件可以產(chǎn)生幾乎任何幾何形狀。訣竅在于創(chuàng)建幾何體。

TU Delft團(tuán)隊試圖“找到拓?fù)鋬?yōu)化微結(jié)構(gòu)之間的最佳連接。”他們做到了。他們的方法“同時優(yōu)化了單元以及相鄰單元的物理特性，以確保物質(zhì)連接和平滑變化的物理特性。”他們通過3D打印植入原型展示了他們的方法，其中中心區(qū)域非常密集但得到逐漸變得更加多孔，朝向零件的外部。 “功能性漸變促進(jìn)骨 - 種植體界面處的骨向內(nèi)生長，同時保持結(jié)構(gòu)完整性并增加骨向內(nèi)生長無關(guān)的區(qū)域的機(jī)械性質(zhì)?！?/p>

研究人員的分級微觀結(jié)構(gòu)優(yōu)化過程將很好地服務(wù)于醫(yī)療和航空航天工業(yè)，其中輕量級性能將受到最高贊賞。最終，這些密度梯度將作為3D建模軟件或切片程序或兩者的特征添加。設(shè)計師將能夠選擇起點、終點、漸變范圍和方向，就像在Photoshop中一樣，然后使用密度漸變3D打印對象。問題是，誰將首先實施這樣的功能？