创建内部多孔晶格结构

将固体体积的内部替换为薄的内部结构有时会非常有用，比如可以大大减轻 3D 打印物体的重量、减少所用材料数量等。从而降低成本或实现多孔结构设计的功能性用途，同时仍保持结构的稳定性。Simpleware 软件中包含分别针对掩膜（Mask）和面模型（Surface）的创建内部结构工具 Lattice factory 和 Internal structure wizard。

点击 Image processing — Additional — Advanced filters — Lattice factory。

• Mask generator：生成一个由晶格填充整个图像域的新掩膜。
• Background Generator：生成一个由晶格定义灰度值的新背景图像，包含 Uint8、Uint16、Int16、Float32 数据类型可选。
• Active mask as domain：生成一个晶格填充活动掩膜体积的新掩膜。
• Shell active mask：生成一个晶格和外壳填充活动掩膜体积的新掩膜。

软件内置的几种晶胞类型：

Custom equations 除以上晶胞类型外，还可以通过自定义方程创建内部结构。方程中可以包含如下：abs、exp、ceil、floor、ln、log10、sqrt、sin、sinh、cos、cosh、tan、tanh、asin、acos、atan、min、max、if。If 函数的应用如：if(test, trueValue, falseValue)，test 可以包含 <、>、=、|、( )。创建自定义方程时建议先创建一个由其生成掩膜的背景图像。

X periods、Y periods 和 Z periods 参数可用于设置填充整个图像域内晶胞基元的数量。数值越大，晶格越细。

X phase、Y phase 和 Z phase 参数用于按照设置相位（以度为单位）偏移晶格结构的位置。

Target volume fraction 可定义生成掩膜内的相对体积分数。有效数值范围是 0-100，典型值为 20-40。数值越低，晶格的开放程度就越高。请注意，非常低的数值可能会导致丢失相邻单元之间的连接，而非常高的数值可能会导致封闭的体积。

Min shell thickness 参数设置晶格外壳的最小厚度（像素为单位），仅可在 Shell active mask 模式使用。其他模式下该参数不可用，典型值为 3。

点击 Surface tools — Other — Internal structure wizard 为面对象（Surfaces）创建内部结构。

1. Introduction：设置面板首先显示内部结构的简短介绍和建议，点击 Next >。

2. Select CAD model：显示本项目文件中所有 Surfaces 列表下的模型，选择目标对象并点击 Next >。

3. Set general parameters：使用通用参数定义如何用内部结构填充模型内部体积，点击 Next >。

• Shell：设置外壳的厚度（mm），或者勾选 No shell 创建开放的晶格结构。
• Inner shell triangulation：控制定义晶格结构单元的尺寸。滑块越靠近 Fine，创建的单元越小，从而能更准确地表示结构。因此也会需要更多的单元定义结构表面，导致更长的生成时间和更大的文件。
• Fill small cavities：有时模型中包含非常小的体积区域。在这种情况下，通常最好是完全填充这些间隙，而不是试图创建一个非常小的内部结构。勾选 Fill small cavities 可以确保填充所有低于设置 Minimum internal cavity size (mm) 数值的孔隙。

4. Choose internal structure type：设置晶胞参数，点击 Next >。

• Unit cell type：可创建晶格的单胞类型有 Schwarz primitive、Schwarz primitive (Pinched)、Schwarz diamond、Schwarz 'W'、Schoen gyroid、Neovius’ surface、Double Schoen gyroid、Cylinder grid、Schwarz primitive (2.5D)、Schwarz primitive (Pinched) (2.5D)、Schwarz ‘W’ (2.5D)。
• Target Volume Fraction (%)：控制晶格的填充体积，100% 即填充整个体积。
• Unit Cell Size (mm)：X、Y、Z 方向单胞的尺寸。
• Unit Cell Preview：展示所选晶格类型不同尺寸的单胞，可选为 1×1×1、2×2×2、3×3×3。点击 Launch… 预览效果，可通过鼠标旋转查看细节。

5. Final options：创建内部结构的最后一步，设置完成后点击 Finish。

• CAD name：设置生成新面对象的名称。
• Apply light internal post-smoothing：为内部结构应用轻微的平滑处理，增强内部三角形的质量。
• Decimation：尝试将内部曲面的三角形数量减少至指定的百分比。

• Simpleware 软件内置手册 Simpleware–Image processing / Advanced filters / Lattice factory
• Simpleware 软件内置手册 Simpleware surface tools / Other / Internal structure wizard