مواد و ساخت پیشرفته

نوع جدیدی از ساختار مشبک چاپ سه‌بعدی از تیتانیوم با استحکام بالا و وزن سبک خود محققان را شگفت زده کرد. این سازه از دو ساختار شبکه‌ای مختلف استفاده می‌کند که با هم ادغام شده‌اند تا نقاط ضعفی که معمولاً در این اشکال پیچیده یافت می‌شوند را از بین ببرد. محققان مؤسسه سلطنتی فناوری ملبورن استرالیا، طرح‌های شبکه‌های توخالی را با الهام از گیاه نیلوفر آبی با ساقه توخالی و اندام لوله‌مرجانی به عنوان نقطه شروع در نظر گرفتند و سپس راه‌هایی را برای کاهش مقدار بالای تنش ایجاد شده در نقاط اتصال بررسی کردند.

پروفسور ما کیان نویسنده ارشد این مطالعه جدید در این باره گفت در حالت ایده‌آل، استرس در همه مواد پیچیده سلولی باید به طور یکنواخت پخش شود. با این حال برای اکثر توپولوژی‌ها، معمول است که کمتر از نیمی از مواد عمدتاً بار فشاری را تحمل کنند، در حالیکه حجم بیشتر مواد از نظر ساختاری ناچیز است. محققان شبکه لوله‌ای را با پوشاندن یک شبکه دوم در بالای آن تقویت کردند و یک مقطع نازک ایکس شکل که از لوله‌ها و اتصالات عبور می‌کند، اضافه کردند که بار را در آزمایش تراکم بسیار یکنواخت‌تر توزیع می‌کند.

این مسئله از لحاظ فرم یک شکل بسیار پیچیده است اما ساخت آن با استفاده از یک چاپگر سه‌بعدی همجوشی بستر پودری لیزری به اندازه کافی آسان است و محققان مکعب حاصل را آزمایش کردند و دریافتند که آن 50 درصد قوی‌تر از آلیاژ منیزیم ریخته‌گری WE54 (ماده‌ای با چگالی مشابه که در صنایع هوافضا استفاده می‌شود) است. آنها می‌گویند بسته به نوع چاپگرهای موجود، اندازه آن از میلی‌متر تا چند متر خواهد بود و به طور عادی تا 350 درجه سانتی‌گراد مقاومت می‌کند، یا اگر آن را با یک آلیاژ تیتانیوم مقاوم‌تر به گرما بسازند تا 600 درجه سانتی‌گراد را تحمل می‌کند.

این محققان می‌گویند این سازه در مناطقی که استحکام و وزن سبک حیاتی است، مفید خواهد بود و در میان کاربردهای تجاری احتمالی آن می‌توان به ساخت قطعات هواپیما و موشک را نام برد. جالب توجه است که آنها همچنین مدعی هستند که این سازه می‌تواند برای ایمپلنت‌های استخوانی در پزشکی مفید باشد، جاییکه شکل پیچیده و نیمه‌خالی ممکن است در نهایت با ترکیب شدن با بدن با سلول‌های استخوانی دوباره رشد کرده، پر شود.

کیان اذعان کرد همه یک دستگاه همجوشی بستر پودری لیزری در انبار خود ندارند. با این حال با پیشرفت فناوری، این دستگاه در دسترس‌تر می‌شود و فرآیند چاپ بسیار سریع‌تر می‌شود و مخاطبان گسترده‌تری را قادر می‌سازد تا این فراماده چندتوپولوژیکی را در اجزای خود پیاده‌سازی کنند. نکته مهم این است که پرینت سه‌بعدی فلزی امکان ساخت آسان شکل شبکه را برای کاربردهای واقعی فراهم می‌کند.

منبع

ارتباط با ستاد در صفحات تلگرام - اینستاگرام - بله