3D nyomtatott extrém teherbírású alumínium kocka

Egy 3D nyomtatással készült kocka alakú alumínium rács, melynek mindössze 3,9 g az önsúlya, akár 408 kg-os terhelést, azaz a saját súlyának több mint 100 000-szeresét is elbírja.

latticeaniHa nagy teherbírású, könnyű anyagokat kell alkalmaznunk, általában kevés opció közül választhatunk. Alkalmazhatunk szénszálas struktúrákat, amiket például az autók karosszéria elemeitől kezdve a jégkorong ütőkön és teniszütőkön keresztül, egészen az utasszállító repülőgép alkatrészekig szinte mindenhol alkalmaznak. A modern technológiáknak köszönhetően azonban már hagyományos anyagokból is sikeresen készíthetünk olyan alkatrészeket, melyek hasonló teherbírás-súly aránnyal rendelkeznek. A 3D nyomtatási technológiák segítségével, aminek a tervezők, építészek, fejlesztők és megmunkálók újabb és újabb kihasználási lehetőségeit fedezik fel, olyan kifinomult formákat készíthetünk, melyek nem az alapanyag fizikai tulajdonságainak megváltoztatásával, hanem a kész termék adottságainak fejlesztésével érik el ugyanazt a hatást.

aluminum_lattice_1

Ennek köszönhetően az alkatrészek, vagy azok egyes részei kevesebb anyag felhasználása, így csökkentett súly mellett nagyobb teherbírást mutatnak. Mindezt az egyedi formákkal és az anyagok rétegekből való összekapcsolásával érik el.

Dahlon P Lyles, a Purdue Egyetem labortechnikusa és kutatási asszisztense, aki a 3rd Dimension Industrial 3D Printing vállalat társmérnöke, egy 3D nyomtatással készült rácsos alumínium szerkezet segítségével bizonyította, hogy ezek a struktúrák kisebb anyagfelhasználás mellett is hatalmas teherbírásra képesek.

“Azt szerettük volna bizonyítani, hogy meg tudjuk tervezni, ki tudjuk nyomtatni, és tesztelni is tudjuk,” mondta Lyles. “A legfőbb célom az volt, hogy megfelelő kitöltőanyagot találjak az implantátumokhoz, amivel a súlyuk csökkenthető, de a mechanikai szilárdság megmarad. A strukturális geometria és a fém habok területén végeztem kutatásokat, majd eldöntöttem, hogy elkészítem az általam tervezett szerkezetet. Ez a struktúra számtalan területen kihasználható. Korábban kerámia anyagok rétegelésén és megerősítésén dogloztunk, de ez a projekt sokkal közelebb áll hozzám.”

aluminum_lattice_4

Az alumínium rács nyomtatásához a 3D Systems ProX 200 3D nyomtatóját használták. A szerkezetet AlSi12-ből egy alumínium ötvözetből nyomtatták, a végeredmény pedig egy 24mm-es kocka lett, ami csupán 3,9 g. A kockát maga Lyles tervezte SolidWorks segítségével.

A frissen nyomtatott alumínium kocka első tesztjét egy 75 kg-os emberrel végezték. Az egyensúlyozásból kifolyólag a külső felület több helyen sérült, azonban a szerkezet így is képes volt megtartani a súlyt.

aluminum_lattice_2

Ezután úgy döntöttek próbára teszik a 3D nyomtatott szerkezetet, ezért további 3 kockát készítettek a töréstesztekhez. Végeredményben a kockák 408 kg-os terhelés után roppantak össze, ami azt jelenti, hogy a mindössze 3,9 g-os alumínium rács képes a saját súlyának 100 000-szeresét is megtartani. Ezzel az eredménnyel a tervezett struktúra szinte korlátlan felhasználási lehetőséget jelent, hiszen az iparban, az orvostudományban, az építészetben, és számos más területen is jól kiaknázhatók a kiváló adottságai.

Forrás: 3dprint.com