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TU Delft的一組研究人員進一步優化了3D打印分級微結構的過程。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。結果，骨骼具有高強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構梯度，并且它在整個自然界中都被發現，但3D打印這些梯度已經證明是困難的。
制造微結構梯度的主要障礙是匹配相鄰單元的兼容性；微結構必須彼此物理連接，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。這會產生結構完整性問題，可能會在3D打印期間和之后導致問題。解決方案主要是計算和算法，因為最好的3D打印硬件可以產生幾乎任何幾何形狀。訣竅在于創建幾何體。
TU Delft團隊試圖“找到拓撲優化微結構之間的最佳連接。”他們做到了。他們的方法“同時優化了單元以及相鄰單元的物理特性，以確保物質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。 “功能性漸變促進骨 - 種植體界面處的骨向內生長，同時保持結構完整性并增加骨向內生長無關的區域的機械性質。”
研究人員的分級微觀結構優化過程將很好地服務于醫療和航空航天工業，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？
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