三次周期性最小表面 (TPMS) 结构的增材制造的概述
Md Sakhawat Hossain1, Md Mosharrof Hossain1, Sabrina Nilufar1
1School of Mechanical, Aerospace, and Materials Engineering, Southern Illinois University Carbondale, Carbondale, IL 62901, USA.
Polymers
|December 31, 2025
概括
三重周期性最小表面 (TPMS) 是使用增材制造制造的多功能建筑材料. 本研究审查TPMS结构,制造方法,以及它们对机械和热性能的影响.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 机械工程 机械工程
- 增材制造 增材制造 增材制造
背景情况:
- 三次周期最小面 (TPMS) 是数学定义的结构,平均曲率为零,沿三个轴周期地重复.
- TPMS提供可调节的相对密度,高效的负载传输和高表面积/体积比率.
- 增材制造 (AM) 的进步有助于为各种应用制造复杂的TPMS架构.
研究的目的:
- 提供主要TPMS结构及其通过AM制造的全面概述.
- 批判性地评估几何设计,相对密度和后处理对TPMS性能的影响.
- 讨论分级/混合TPMS的最新进展,并确定未来的研究方向.
主要方法:
- 关于TPMS结构和增材制造技术的文献综述.
- 对几何设计,相对密度和加工后对机械和热性能的影响进行分析.
- 探索分级和混合TPMS的概念.
主要成果:
- TPMS结构具有显著的功能调节性,改进的负载传输和增强的特定能量吸收 (SEA).
- 增材制造允许创建TPMS作为整合生物,热和机械功能的架构材料.
- 几何设计,相对密度和后处理对机械和热性能产生重大影响.
结论:
- 由于其独特的特性和AM可制造性,TPMS是用于先进应用的有希望的架构材料.
- 对于TPMS的多材料AM和数据驱动拓优化,需要进一步的研究.
- 分级和混合TPMS提供了增强多功能性能的潜力.
