Struktury kratowe a silniejsze materiały do druku 3D

Fot. Pixabay CC0

Naukowcy z Imperial College London i University of Sheffield przeprowadzili badania polegając na analizie struktury siatki obiektów drukowanych 3D i porównaniu ich do struktury metalicznego monokryształu. Odkryli, że kratownice kierują się zasadami metalurgicznymi i prawie dokładnie replikują monokrystaliczne struktury metali.

Na czym polega podobieństwo? W obu strukturach płaszczyzny atomowe czy węzły są ustawione w linii. Zwiększa to odporność na odkształcenia w ekstremalnych temperaturach, nie jest jednak pozbawione wad, gdyż powodują większą łamliwość. Gdyby jednak wewnętrzne sieci trójwymiarowych obiektów drukowanych mogłyby być modelowane jako struktury polikrystaliczne, obiekty te powinny być silniejsze.

Na tym właśnie skupił się zespół. Badacze stworzyli modele polikrystalicznych struktur atomowych, przeskalowali je i utworzyli mezostruktury do druku 3D, nazwane przez nich meta-kryształami sieci. Eksperymenty wykazały, że tego typu były siedmiokrotnie silniejsze niż standardowe.

Jak podkreśla profesor Iain Todd z Sheffield: "Takie podejście do rozwoju materiałów ma potencjalnie daleko idące konsekwencje dla sektora produkcji dodatków. Połączenie fizycznej metalurgii z zaprojektowanymi metamateriałami pozwoli inżynierom tworzyć odporne na zniszczenia materiały o pożądanej wytrzymałości, a także poprawi wydajność materiałów konstrukcyjnych w odpowiedzi na obciążenia zewnętrzne. "

(KB)