Un nuevo tipo de estructura reticular impresa en 3D ha sorprendido a los investigadores por su resistencia y su peso ligero. Utiliza dos estructuras reticulares diferentes fusionadas para eliminar los puntos débiles que normalmente se encuentran en estas formas complejas.
Los investigadores del RMIT en Melbourne, Australia, tomaron diseños de celosías de puntales huecos como punto de partida, inspirados en los nenúfares de tallo hueco y los corales de tubos de órganos, y luego buscaron formas de reducir las altas concentraciones de tensión creadas en los puntos de unión.
«Lo ideal es que la tensión en todos los materiales celulares complejos se distribuya uniformemente», afirmó el distinguido profesor Ma Qian, autor principal de un nuevo estudio. «Sin embargo, para la mayoría de las topologías, es común que menos de la mitad del material soporte principalmente la carga de compresión, mientras que el mayor volumen de material es estructuralmente insignificante».
Los investigadores reforzaron la red tubular superponiendo una segunda red en la parte superior, agregando una sección transversal delgada en forma de X que atraviesa los tubos y las juntas y distribuye la carga mucho más uniformemente en las pruebas de compresión.
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Es una forma muy compleja, pero bastante fácil de fabricar utilizando una impresora 3D de fusión de lecho de polvo láser, y los investigadores probaron el cubo resultante para encontrar que era un 50% más fuerte que la aleación de magnesio fundido WE54, un material de densidad similar utilizado en el sector aeroespacial.
Su tamaño puede variar, dicen, desde milímetros hasta varios metros, dependiendo de las impresoras disponibles, y ofrece resistencia a temperaturas de hasta 350 °C tal cual, o hasta 600 °C con una actualización a una más resistente al calor. aleación de titanio.
Los investigadores dicen que será útil en áreas donde la resistencia y el peso ligero son críticos, nombrando piezas de aviones y cohetes entre posibles aplicaciones comerciales. Curiosamente, también dicen que podría ser útil para implantes óseos médicos, donde la forma compleja y parcialmente vacía puede eventualmente llenarse con células óseas regeneradas a medida que se fusiona con el cuerpo.
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¿Será fácil de fabricar? «No todo el mundo tiene una máquina de fusión láser de lecho de polvo en su almacén», admitió Qian. «Sin embargo, a medida que la tecnología se desarrolle, será más accesible y el proceso de impresión será mucho más rápido, lo que permitirá que un público más amplio implemente nuestra tecnología de alta resistencia». «Los metamateriales multitopología en sus componentes. Es importante destacar que la impresión 3D de metal permite una fácil fabricación de formas netas para aplicaciones reales».
El equipo de RMIT convoca a empresas que quieran colaborar y comercializar estos metamateriales en una variedad de aplicaciones, y dice que continuará perfeccionando el diseño de la red en busca de mayor resistencia y menor peso.
El artículo está disponible en la revista. Materiales avanzados.
Fuente: RMIT
