С помощью нее дизайнеры, разработчики, архитекторы и производители получают возможность усложнять конструкции, не меняя физических свойств материалов, а наоборот, совершенствуя качество готового продукта.
Улучшенное качество продукта подразумевает его способность выдерживать больший вес, в то время как сама конструкция облегчается и требует меньших затрат материалов при производстве. Такого результата можно добиться благодаря уникальному дизайну и структуре объекта, которые рассчитываются с помощью компьютерных программ.
Инженер-исследователь Далон П. Лайлс, работающий в лаборатории Университета Пердью и в компании 3rd Dimension Industrial 3D Printing, решил воплотить в жизнь концепцию решетчатой структуры из алюминия, напечатанной на 3D-принтере. Известно, что с помощью решетчатой конструкции можно добиться большей прочности при меньшем весе и материалоемкости.
«Мы хотели доказать, что мы можем разработать проект детали, распечатать ее и провести эксперименты, – рассказывает Лайлс. – Я исследовал материалы, которые могут использоваться для внутреннего наполнения медицинских имплантатов, будучи достаточно легкими и прочными. В процессе работы я наткнулся на информацию о металлической пене и структурной геометрии. Углубившись в этот вопрос, я решил попытаться применить эти технологии. Конструкция, которую мы разработали, может быть использована в самых различных целях. В частности, в последнее время мы рассматриваем варианты ее применения в укреплении керамических изделий, но это, скорее, личный сторонний проект».
Для создания этой детали Лайлс использовал 3D-принтер ProX 200 от 3D Systems. В качестве материала был применен сплав алюминия AlSi12. Готовый продукт – это куб со стороной 24 мм и весом 3,9 грамм. Лайлс разработал конструкцию сам, используя SolidWorks.
«В принципе, я создал проект формы, а затем заполнил ее перекладинами по периметру, – объясняет исследователь. – В течение декабря я займусь этим вплотную и придумаю множество разных решетчатых конструкций, которые мы будем тестировать».
В ходе первого эксперимента, проведенного над свеженапечатанной алюминиевой конструкцией, на нее встал взрослый мужчина весом 75 кг. Ему потребовалось несколько попыток удержать равновесие на маленьком кубе, в ходе которых боковые части структуры разрушились из-за неравномерности нагрузки. Однако в итоге конструкция смогла успешно выдержать вес стоящего на ней человека.
После этого команда исследователей решила выяснить, какой максимальный вес может выдержать решетчатая конструкция. Они распечатали на 3D-принтере еще 3 куба и провели нагрузочные тесты. По их результатам оказалось, что максимальный вес, который может выдержать структура, прежде чем она разрушится – около 408 кг. Учитывая, что сам куб весит 3,9 грамм, он выдерживает вес, примерно в 104 615 раз больше своего собственного! Несомненно, конструкции с такими характеристиками можно найти применение в самых разных отраслях промышленности, в архитектуре и других областях.
поделиться статьей с друзьями
добавить сообщение