应力适应正交各向异性填充3D打印
丹麦技术大学（DTU）和代尔夫特理工大学（TU Delft）的一组研究人员最近合作，通过正交各向异性材料的填充来改进功能，并研究如何进一步优化这些物体的性能和整体质量。作者Jeroen P.Groen、JunWu和Ole Sigmund在“基于均匀化的刚度优化和具有正交各向异性填充的2D涂层结构的投影”中进一步详述了他们的发现。
概述了采用复合正交各向异性填料获得高分辨率涂层设计的建议方法
研究团队强调了用常规填充物生产涂层结构的更好方法，提高质量，并且在生产中仍然享有更好的生产成本，概述了他们为3D打印生成适应应力的正交各向异性填充物的新方法。研究人员指出，像制造固体结构的FDM 3D打印这样的方法可以提供稳定的结构，但复杂几何结构的优化是3D打印和增材制造等技术在使用填充物时所能克服的一个理想挑战。他们首先讨论了基于均匀化的涂层结构拓扑优化，然后在论文的后半部分中解释了他们在细网格上创建高分辨率对象的方法。
尽管研究人员指出涂层和涂层之间的识别技术几乎完全相同，但涂层是目前的第一个主题。
研究人员表示：“区分涂层和填充物的程序在拓扑优化中使用了两种成熟的过滤方法。首先是使用密度过滤器的平滑操作。第二步是投影步骤，将间隔上的平滑值强制为0或1。
该团队指出，在使用单一平滑和投影（SSP）技术时，结构往往具有更好的顺应性，但是他们在未被涂层覆盖的区域中发现结构内的空隙。通过双平滑和投影（DSP），他们发现与SSP相比，消失涂层的减少率几乎达到90％。虽然需要进一步测试，但研究人员还推测，如果在基于均质化的优化和强制涂层后进行图像处理，可以防止“消失涂层”。总的来说，他们发现DSP可确保涂层，填充物和任何空隙之间的“明显区别”。
当他们开始在他们的研究的后半部分绘制涂层设计时，他们解释了创新方法精炼周期性以允许有规律的填充间距。
映射过程的示例
研究人员表示：“数值实验表明，尽管没有尺度分离，但投影设计与基于均匀化的性能非常接近（在1%-2%范围内）。
这种填充优化还产生了分辨率更高、性能更高的设计，所有这些设计的计算成本都比预期低10倍或者更多。这种方法还可以在降低常规各向同性填充物的同时，提高31%的刚度（或类似的重量减轻），有利于正交各向异性应力适应填充物。
“这种整体有希望的方法允许将方法扩展到3D或更复杂的加载情况。这里的主要挑战的是找到一个参数化，允许在整个领域内平滑地改变微结构。”研究团队总结道，“我们有信心可以并且将会找到这样的参数化。”
填充物可以是3D打印结构的稳定性和整体成功的关键组成部分。许多用户倾向于忽略或努力优化这个变量，但是不同的定制技术可以改进实验新3D打印材料的功能，寻求更好的拉伸强度等性能，并提高整体创新能力。
自适应周期和所需过渡区的直观解释