航空航天领域的晶格结构增材制造，主要分为两类：一类是以BCC和FCC为代表的基于支柱的结构，另一类是借助表面的TPMS单元。TPMS这种数学上定义的三重周期最小表面，因其每一点的平均曲率都为零而受到重视。这种设计灵感源自生物结构，能够通过局部最小化表面积来实现功能梯度效果，比如提高可制造性和流体渗透性。在增材制造中，这种非自相交的周期性图案被广泛应用。 TPMS结构又可细分为片材和骨架两种形态。前者是给表面加厚形成的固体，后者是用TPMS分隔体积后填充而成的。这两类结构都没有节点和曲率不连续点，所以能有效减少应力集中，增强整体强度。 除了TPMS，还有很多基于平板的晶格也很常用。这种由二维平面层堆叠而成的三维物体，通常比基于支柱的晶格更坚硬，不过重量更大且打印难度也更高。它们往往由六边形或三角形单元细胞构成。 支柱类结构通常通过节点连接薄而直的横梁来形成。这些单元有实心和空心桁架的不同变体，还拥有简单立方等多种形状。常见的比如体心立方和体心立方就是其中的典型代表。 晶格的特性分类非常丰富。比如共形晶格就是为了适应部件边界而让细胞在长度和形状上不均匀变化；随机模式则是让细胞或支柱在周期性排列中存在随机的大小、形状和方向变化。混合晶格则是通过排列不同类型的单元来达到特定性能。 这里还要提到一个重要指标：金属泡沫的孔隙率通常在40%到98%之间。这种结构属于广义的蜂窝范畴，但和传统蜂窝不同之处在于其单元形状随机且无固定方向。 自然界中其实广泛存在着类似的材料。比如软木、松质骨和木材就属于这种类型的蜂窝结构。这些结构往往以挤压成型的单元为特征，形状统一且大小相同。 在这些基础之上，又出现了一些新的子类。比如负泊松比结构就引起了广泛关注。与普通蜂窝不同的是，这种结构在拉伸时会横向扩展，从而提升了剪切模量和断裂刚度等性能。 这就引出了另一种有趣的设计——Nature-inspired 3D printing-based double-graded aerospace negative Poisson’s ratio metastructure。这项研究主要围绕Design、Fabrication、Investigation和优化展开。 在三维设计空间里，按照排列方式可以把晶格分为周期性和伪周期性两种。前者的单元特性保持不变；后者则允许单元的类型、大小和厚度发生变化。 这种大小和厚度的变化分别被称为按大小梯度和按厚度梯度。按大小梯度是沿指定方向逐渐改变单元尺寸但保持厚度不变；按厚度梯度则是保持尺寸不变但改变厚度。 这种梯度还可以通过同时改变细胞的大小、类型和厚度来实现。而在工程应用中特别受重视的正是那些具有高强度重量比的晶格结构。 这种空间填充单元之所以备受瞩目，是因为它通过重复形状的图案发展而来，并且展现出了显著的减重潜力。在这个概念引入之前，大家通常把蜂窝及开孔和闭孔泡沫材料统称为蜂窝结构。 然而事实并非如此简单。晶格结构与泡沫和蜂窝结构在很多方面都存在显著差异。比如在孔隙率、单元形状以及空间中的方向性上都有很大不同。 综上所述，航空航天领域的晶格结构增材制造涉及众多复杂的分类与特性。了解这些信息对于设计和优化新型材料至关重要。