新型TPMS格子材料的最新发展:设计优化,性能控制和生物仿真支架中的应用
Syed Zahid Ahmad1, Muhammad Hassan Masood2, Muhammad Umar Khattab2
1School of Mechanical, Aerospace and Manufacturing Engineering, University of Connecticut, Storrs, CT 06269, USA.
Materials (Basel, Switzerland)
|November 27, 2025
概括
三重周期性最小表面 (TPMS) 格子为下一代材料提供先进的机械和热性能. 优化和增材制造是释放它们在各种应用中的全部潜力的关键.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 计算力学 计算力学 计算力学
- 添加剂制造 添加剂制造 添加剂制造
背景情况:
- 三次周期最小面 (TPMS) 是数学定义的结构,具有独特的属性.
- 增材制造 (AM) 的进步刺激了人们对基于TPMS的网格的兴趣.
- 这些格子显示出对特殊的机械,热和质量转移应用的前景.
研究的目的:
- 提供基于TPMS的网格设计,属性,优化和应用的全面审查.
- 突出多尺度优化策略和计算方法的作用.
- 探索机器学习和多学科用途的新兴整合.
主要方法:
- 设计策略的审查,包括功能分级和混合化.
- 在机械,热和质量转移领域的性能分析.
- 讨论拓优化 (TO) 和机器学习集成.
- 检查TPMS制造的增材制造技术.
主要成果:
- TPMS网格在散热,结构耐力和生物仿真方面表现出卓越的性能.
- 增材制造使复杂TPMS几何形状的精确和可重复的制造成为可能.
- 多尺度优化对于实现最佳性能至关重要.
结论:
- 基于TPMS的格子代表了建筑材料的重大进步.
- 需要对尚未探索的领域进行进一步的研究,以充分发挥其潜力.
- 集成先进的设计,优化和制造技术是必要的.
