Forskere efterligner krystalgitre for at lave stærkere 3D-printede objekter

Et team af forskere fra Imperial College London og University of Sheffield har udviklet en måde at efterligne egenskaberne ved krystalgitre for at lave stærkere 3D-printede materialer. I deres papir offentliggjort i tidsskriftet Natur , gruppen beskriver, hvordan de overførte karakteristika ved mikroskopiske strukturer til 3D-printede polymer- og rustfrit stålgitter med noder og stivere analoge med krystallers atomer og bindinger. Banden Seob Jung og Markus Buehler med MIT tilbyder et nyheder og synspunkter om arbejdet udført af teamet i Storbritannien i samme tidsskrift.

Forskerne bemærker, at mikroskopiske krystalkorn ligger i hjertet af metaller, giver dem styrke og modstand mod brud. De bemærker endvidere, at orienteringen af ​​korngitter i sådanne krystaller er vigtig for at tilvejebringe en sådan styrke. Ikke altid stille op, eller støde op mod en anden struktur hjælper med at forhindre materialer lavet af dem i at udbrede små brud, gør dem mere robuste. I denne nye indsats, forskerne anvendte de samme ideer på meget større 3D-printede objekter med håbet om også at give dem mere styrke.

Forskerne påpeger, at 3D-print bruges til at skabe objekter af mange typer, hvoraf det ene er gitter. Sådanne genstande ligner typisk de tværskraverede bindingsværker, der findes på jernbanebroer. Men på grund af måden de er lavet på, lag for lag, sådanne gitter er genstand for fuldstændig fejl, hvis blot en enkelt celle svigter. For at gøre dem stærkere, forskerne programmerede en 3D-printer til at skabe gitter med de samme egenskaber som stærke krystalgitre, med kasselignende former, der fungerer som individuelle celler, eller korn - i deres tests, de brugte kornstørrelser fra fem til fyrre millimeter på tværs.

Forskerne fandt ud af, at deres tilgang førte til øget styrke i de gitterlignende objekter, de udskrev. De fortæller også, at som med krystaller, jo mindre kornstørrelse, jo stærkere er det resulterende objekt. De fandt også ud af, at de kunne få en printer til at skræddersy korn og den måde, de blev printet på, for at efterligne specifikke krystaller, hver tilbyder forskellige positive egenskaber i det endelige produkt. De foreslår, at deres teknik kan føre til brugen af ​​3D-print i så kritiske applikationer som blæserblade til flymotorer.

© 2019 Science X Network