Ett team av forskare från Imperial College London och University of Sheffield har utvecklat ett sätt att efterlikna egenskaperna hos kristallgitter för att göra starkare 3D-utskrivna material. I deras papper publicerad i tidskriften Natur , gruppen beskriver hur de överförde egenskaper hos mikroskopiska strukturer till 3D-tryckta polymer- och rostfria gitter med noder och strävor analoga med kristallernas atomer och bindningar. Gang Seob Jung och Markus Buehler med MIT erbjuder en News and Views-bit om arbetet som gjorts av teamet i Storbritannien i samma tidning.

Forskarna noterar att mikroskopiska kristallkorn ligger i hjärtat av metaller, ger dem styrka och motståndskraft mot frakturering. De noterar vidare att orienteringen av korngitter i sådana kristaller är viktig för att ge sådan styrka. Ställer inte alltid upp, eller stöta mot en annan struktur hjälper till att förhindra att material tillverkade av dem sprider små sprickor, gör dem mer robusta. I denna nya ansträngning, forskarna tillämpade samma idéer på mycket större 3D-utskrivna objekt i hopp om att ge dem mer styrka också.

Forskarna påpekar att 3D-utskrift används för att skapa objekt av många typer, varav ett är galler. Sådana föremål liknar vanligtvis de korsstreckade takstolarna som finns på järnvägsbroar. Men på grund av hur de är gjorda, lager på lager, sådana gitter är föremål för fullständigt fel om bara en enda cell misslyckas. För att göra dem starkare, forskarna programmerade en 3D-skrivare för att skapa galler med samma egenskaper som starka kristallgitter, med lådliknande former som fungerar som individuella celler, eller spannmål – i sina tester, de använde kornstorlekar från fem till fyrtio millimeter i diameter.

Forskarna fann att deras tillvägagångssätt ledde till ökad styrka i de gallerliknande föremål som de tryckte. De rapporterar också att som med kristaller, ju mindre kornstorlek, desto starkare blir föremålet. De fann också att de kunde få en skrivare att skräddarsy korn och hur de trycktes för att efterlikna specifika kristaller, var och en erbjuder olika positiva egenskaper i slutprodukten. De föreslår att deras teknik kan leda till användning av 3D-utskrift i sådana kritiska tillämpningar som fläktblad för flygplansmotorer.

© 2019 Science X Network