Новому виду структуры материалов для 3D-печати научились у природы

Новому виду структуры материалов для 3D-печати научились у природы

Новому виду структуры материалов для 3D-печати научились у природы

09 февраля
Покажи другу:

Природа творит поистине удивительные вещи с ограниченным набором материалов для дизайна. Трава, например, способна поддерживать свой вес, противостоять нагрузке сильного ветра, и восстанавливаться после сжатия.

Такая устойчивость растений присутствует в них благодаря сочетанию его полых трубчатых макроструктуры и пористой или сотовой микроструктуры. Эти компоненты строения растений вместе придают траве необходимые механические свойства.

Вдохновленные природной клеточной структурой, исследователи из Института биологически вдохновленной инженерии Висса при Гарвардском университете, школы инженерных и прикладных наук Джона Полсона (SEAS) и Массачусетского технологического института разработали новый способ 3D-печати материалов с независимо перестраиваемой макро- и микромасштабной пористостью с помощью чернил из пенокерамики.

Их подход может быть использован для изготовления легких конструкционных материалов, теплоизоляции или каркасов для клеточных тканей.

«Расширяя композиционное пространство печатных материалов, мы можем изготовить легкие конструкции с исключительной прочностью», заявляет Дженнифер Льюис, доктор биологических наук, профессор Института Висса и руководитель исследования.

Пенокерамические чернила, используемые в лаборатории д-ра Льюис, содержат частицы окиси алюминия, воды и воздуха.

«Пенокерамика интересна тем, что вы можете добавить шаблон сотовой микроструктур в более крупные сотовые макроструктуры в цифровом виде», утверждает Джозеф Муф, аспирант лаборатории д-ра Льюис и первый автор исследовательской работы. «После того, как чернила затвердевают, структура, получаемая в результате, состоит из воздуха, окруженного керамическим материалом в несколько слоев. По мере того, как увеличивается пористость структуры, ей приобретаются свойства, которых в ином случае не наблюдалось бы».

Контролируя микроструктуру пены, исследователи настроили свойства чернил и то, как они деформируются в микромасштабе. После оптимизации, команда распечатала легковесные гексагональной и треугольной соты, с перестраиваемой геометрией, плотностью и жесткостью.

«Этот процесс объединяет в себе наилучшие характеристики», описывает работу Лорна Гибсон, кандидат технических наук, профессор материаловедения и инженерии Массачусетского технологического института, соавтор работы. «Вы получаете микроструктурный контроль с обработкой пены и управление глобальным проетированием с помощью печати. В связи с тем, что мы печатаем то, что уже содержит конкретные микроструктуры, мы не должны проектировать каждый отдельный блок. Это позволяет нам производить структуры с конкретным строением более контролируемым образом, чем раньше».

«Теперь мы можем производить многофункциональные материалы, в которых сочетающиеся различные свойства материалов, включая механические характеристики и теплопроводность, могут быть оптимизированы в структуре, напечатанной в один проход», заявил Муф.

В то время как команда сосредоточила свое внимание на одном керамическом материале в рамках этого исследования, пенные чернила для печати могут быть изготовлены из множества других материалов, в том числе других типов керамики, металлов и полимеров.

«Эта работа представляет собой важный шаг на пути к масштабируемому изготовлению спроектированных пористых материалов», надеется д-р Льюис.

Источник: http://www.3dprintingprogress.com/articles/10595/new-level-of-control-over-the-structure-of-3d-print...





Комментарии (0)


Чтобы оставить комментарий вам необходимо авторизоваться


количество
пользователей

2339

количество
работ

4789