Inteligentne obiekty dzięki drukowi 3D

Fot. Pixabay CC0

Naukowcy z Wyższej Szkoły Inżynierii i Nauk Stosowanych Uniwersytetu Pensylwanii stworzyli obiekty wydrukowane w 3D, które wykonują ruchy pod wpływem określonych bodźców, a wszystko to bez użycia czujników elektronicznych ani mikroprocesorów.

Podczas swoich prac wykorzystali oni dobrze znane fakty. Jak wyjaśnia Jordan Raney, który prowadził całe badanie: "Wiele materiałów pochłania wodę i rozszerza się, ale we wszystkich kierunkach. Oznacza, że stosunek szerokości i długości belek pozostaje taki sam, a my potrzebowaliśmy ekspansji tylko w jednym kierunku."

Osiągnęli ją dzięki wielomateriałowej drukarce 3D, osadzając włókna szklane lub celuloze w równoległych liniach wzdłuż belek. Wbudowane włókna ograniczają wydłużanie się belek, pozwalając jednocześnie na ich rozszerzanie. Naukowcy badali zarówno materiały bistabilne (obiekty, które mogą pomieścić jedną z dwóch konfiguracji geometrycznych w nieskończoność), jak i materiały reagujące, które zmieniają kształt w określonych warunkach. Dzięki drukowi 3D połączyli te dwie dziedziny nauki w jedną całość.

Dzięki wpłynięciu na stosunek długości do szerokości, można przewidzieć ruch. "Kompresja sieci zatrzymuje energię elastyczną w materiale. Gdybyśmy mogli w sposób kontrolowany wykorzystać otoczenie do zmiany geometrii belek, konstrukcja przestałaby być bistabilna i musiałaby uwolnić swoją zmagazynowaną energię odkształcenia." - jak wyjaśnia Raney.

Zespół zaprojektował skrzynkę, która po ekspozycji na odpowiedni rozpuszczalnik może sama otwierać się i zamykać po określonym czasie, a także sztuczną pułapkę, która zamyka się tylko wtedy, gdy obciążenie mechaniczne zostanie zastosowane w wyznaczonym przedziale czasu.

Tego typu mechaniczne reakcje mogą znaleźć zastosowanie w zaworach, które zamykają się automatycznie, gdy tylko wejdą w kontakt z zanieczyszczeniem. Możliwości są nieograniczone, a projekt ten jest dowodem na ciągły rozwój technologii druku 3D.

(KB)