Νέα εφαρμογή τρισδιάστατης εκτύπωσης σε “μεταλλικό” τιτάνιο λύνει προβλήματα μηχανικής

Οι κυτταρικές δομές που κατασκευάζονται από κράματα μετάλλων θα μπορούσαν να ενισχύσουν τα πάντα, από εμφυτεύματα οστών έως μέρη πυραύλων—αν δεν συνέχιζαν να σπάνε υπό πίεση. Οι ερευνητές μέχρι στιγμής έχουν περάσει χρόνια προσπαθώντας να λύσουν προβλήματα άνισης κατανομής βάρους σε αυτά τα

τεχν

ητά «μεταϋλικά» με

μι

κρή επιτυχία. Όπως αναφέρεται σε πρόσφατη μελέτη που δημοσιεύτηκε στο


Προηγμένα Υλικά


Ωστόσο, μια ομάδα στο Πανεπιστήμιο RMIT της Αυστραλίας φαίνεται να έχει βρει επιτέλους τη λύση αφού άντλησε έμπνευση από φυτά και κοράλλια, με κάποια βοήθεια από ένα εργαλείο 3D εκτύπωσης αιχμής.

Χρησιμοποιώντας ένα κοινό κράμα τιτανίου, οι μηχανικοί κατασκεύασαν δικτυωτές δομές αποτελούμενες από κοίλα στηρίγματα — το καθένα εμποτισμένο με μια πρόσθετη, λεπτή ταινία που διατρέχει όλη του.

Σύμφωνα με τον Ma Qian

διακεκριμένος καθηγητής προηγμένης κατασκευής και μελέτης στο RMIT, η ομάδα συνδύασε «δύο συμπληρωματικές δομές πλέγματος για να κατανείμει ομοιόμορφα το

στρες

, αποφεύγουμε τα αδύναμα σημεία όπου το άγχος συνήθως συγκεντρώνεται».

«Αυτά τα δύο στοιχεία μαζί δείχνουν δύναμη και ελαφρότητα που δεν έχουν ξαναδεί μαζί στη φύση», συνέχισε ο Qian στο α

προφίλ του πανεπιστημίου

δημοσιεύθηκε τη Δευτέρα.

Για να κατασκευάσουν τα δικτυωτά μεταϋλικά τους, οι ερευνητές χρησιμοποίησαν μια εξαιρετικά προηγμένη διαδικασία κατασκευής γνωστή ως σύντηξη λέιζερ σε σκόνη, στην οποία μια ισχυρή δέσμη λέιζερ λιώνει τους κόκκους τιτανίου σε στρώσεις απευθείας στη θέση τους. Οι επακόλουθες δοκιμές αντοχής ενός κύβου που κατασκευάστηκε από το νέο, κοίλο δικτυωτό πλέγμα άντεξε 50 τοις εκατό περισσότερο βάρος από ένα εξίσου πυκνό χυτό WE54, ένα κράμα μαγνησίου που χρησιμοποιείται συνήθως για την αεροδιαστημική μηχανική.

Αν και το ελαστικό μεταϋλικό μπορεί ήδη να αντέξει θερμοκρασίες έως και 350 βαθμούς Κελσίου (662 Φαρενάιτ), οι κατασκευαστές του πιστεύουν ότι η χρήση πιο ανθεκτικών στη θερμότητα κραμάτων τιτανίου θα μπορούσε να αυξήσει αυτό το όριο έως και 600 βαθμούς Κελσίου (1.112 Φαρενάιτ). Αν ναι, η μεταλλοτεχνία θα μπορούσε να βρει περισσότερες χρήσεις στην κατασκευή πυραύλων, ακόμη και στα drones πυρόσβεσης.

[Related:



Titanium

-fused bone tissue connects this bionic hand to a patient’s nerves


.]

Εν τω μεταξύ, η ομάδα πιστεύει ότι αυτές οι δομές πλέγματος θα μπορούσαν επίσης να αποδειχθούν χρήσιμες σε εμφυτεύματα ανθρώπινων οστών, καθώς η κοίλωσή τους μπορεί να επιτρέψει την αναγέννηση των οστικών κυττάρων καθώς ο εξοπλισμός συγχωνεύεται με το

σώμα

του ασθενούς.

Τούτου λεχθέντος, μπορεί να περάσει λίγος χρόνος μέχρι να γίνει κοινός τόπος το μεταϋλικό τιτανίου. Όπως εξήγησε ο επικεφαλής συγγραφέας της μελέτης και υποψήφιος διδάκτορας Jordan Noronha στο χαρακτηριστικό του RMIT, «Δεν έχουν όλοι μια μηχανή σύντηξης κρεβατιού με σκόνη λέιζερ στην αποθήκη τους».

Ωστόσο, οι Noronha, Qian και οι συνάδελφοί τους πιστεύουν ότι η τεχνολογική πρόοδος και η αυξημένη προσβασιμότητα του εξοπλισμού θα διευκολύνουν τελικά και τους άλλους να αξιοποιήσουν τον μετα-υλικό σχεδιασμό τους.