Arizona State University i PADT Otrzymuj dotację na badania biomedyczne i drukowanie 3D

Arizona State University i Phoenix Analysis and Design Technologies (PADT) są częstymi współpracownikami, którzy właśnie otrzymali $ 17,5 000 $ Small Business Technology Transfer (STTR) Phase 1 Grant od NASA. Celem grantu jest umożliwienie obu instytucjom dalszego studiowania biomimetyki i druku 3D.

"Mamy zaszczyt kontynuować zaawansowane badania nad biomimikrią z naszymi dobrymi przyjaciółmi i partnerami w ASU" - powiedział Rey Chu, główny i współzałożyciel PADT. "Łącząc nasze doświadczenie w drukowaniu 3D i modelowaniu komputerowym, uważamy, że nasze badania zapewnią przełom w sposobie projektowania obiektów dla NASA i naszej szerokiej gamy klientów zajmujących się wytwarzaniem produktów."

PADT niedawno pomógł NASA rozwinąć ponad 100 części dla Misji Oriona, jego załogowego lotu kosmicznego na Marsa. Aplikacje NASA na tę ostatnią dotację będą obejmowały projektowanie i produkcję materiałów o wysokiej wydajności do stosowania w wymiennikach ciepła, lekkich konstrukcjach i powłokach odpornych na zanieczyszczenia kosmiczne. Jeśli pierwsza faza zakończy się powodzeniem, PADT i ASU będą kwalifikowały się do otrzymania kolejnej, większej dotacji z NASA.

"Nowe technologie obrazowania i wytwarzania, w tym drukowanie 3D, otwierają możliwości naśladowania struktur biologicznych w sposób to było bezprecedensowe w historii ludzkości "- powiedział Dhruv Bhate, profesor nadzwyczajny na Arizona State University. "Nasza zdolność do budowania odpornych konstrukcji przy jednoczesnym znacznym zmniejszeniu wagi przyniesie korzyści projektantom i producentom, którzy wykorzystują tę technologię."

Rozmawialiśmy z Bhate i Ericem Millerem, współzałożycielem i dyrektorem w PADT, aby uzyskać dalsze szczegóły o pracy, która będzie miała miejsce w ramach grantu.

Jakie rodzaje struktur biologicznych będą badane w ramach grantu?

"W fazie I badania koncentrują się na gniazda owadów i związek między materiałem a projektem, ponieważ gniazda są skonstruowane z szeregu materiałów, takich jak wosk pszczeli, papier i glina. Podstawowym modelem naturalnym jest dziki grzebień pszczoły miodnej wraz z gniazdami innych owadów społecznych, takich jak osy i szerszenie. Tego typu struktury są idealne do replikacji z drukowaniem 3D, ponieważ owady budują również struktury w sposób addytywny. Wiele z tych kształtów można wytworzyć tylko przy użyciu procesu addytywnego, zarówno w przyrodzie, jak iw przemyśle. "

W jaki sposób biomimikra w przeszłości była stosowana w takich branżach jak przemysł lotniczy?

" Hexahedral płyty warstwowe, które są jak jedna warstwa, płaskiekonstrukcja ula, od dziesięcioleci była stosowana w projektowaniu samolotów. Wiele samolotów wykonanych z kompozytów z włókna węglowego używa płaskich struktur heksadecymalnych, aby zapewnić lekkość. Dzięki drukowaniu 3D producenci mogą wykorzystać tę sprawdzoną strukturę i wyjść poza płaskie panele.

Niedawnym przykładem biomimetyki w przemyśle lotniczym był projekt koncepcyjny opracowany przez inżynierów Airbusa, którzy dostosowali wzorce żywienia w amazońskiej lilii wodnej do projektu spoilera skrzydłowego, który ma być drukowany w 3D w metalu z procesem zgrzewania laserowego. Airbus zbadał również wykorzystanie tekstury powierzchni, które naśladują skórkę rekina w celu zmniejszenia oporu. "

Jakiego rodzaju prace wykonano do tej pory przy użyciu biomasy? ASU i PADT?

" W 2016 r. PADT wygrał wielomilionowy grant od America Makes, krajowego instytutu innowacji w dziedzinie produkcji dodatków, do prowadzenia badań nad strukturami kratownicowymi, rodzajem struktury, która ma potencjał do zmiany infrastruktury i rozwoju produktu jako całości, szczególnie w przemyśle lotniczym i medycznym. Częścią tych badań było opracowanie modeli predykcyjnych do mechanicznego zachowania materiałów komórkowych, w tym struktur plastra miodu.

ASU i PADT opublikowały również artykuł na temat biomimetycznych materiałów komórkowych na 2016 r. Solidne sympozjum na temat składania produktów, największa konferencja naukowa w Ameryce o Additive Manufacturing.

Grant STTR jest pierwszym grantem badawczym PADT, a ASU wygrało jako zespół, który bezpośrednio wiąże się z wykorzystaniem biomimetyki w projektowaniu prowadzącym. "

Jakie branże będą brane pod uwagę skupić się na czerpaniu korzyści z badań?

"Przemysł lotniczy jest głównym beneficjentem tych badań. W przemyśle lotniczym, konstrukcje muszą mieć pewne właściwości, takie jak wytrzymałość lub izolacja, a jednocześnie pozostać wyjątkowo lekkie.

Idąc dalej, prace te można zastosować do przemysłu obronnego w zakresie projektowania pancerza, do przemysłu biomedycznego dla poprawa projektowania implantów i zastosowań konsumenckich, takich jak obuwie, w których ważna jest amortyzacja i trwałość.

Te same zalety biomimetyki w świecie lotniczym - mniejsza waga dla większej wytrzymałości w złożonych kształtach - również przynoszą korzyści Branża motoryzacyjna. W miarę przechodzenia przemysłu motoryzacyjnego na bardziej wydajne pojazdy elektryczne, struktury wykorzystujące biomimikę staną się bardziej rozpowszechnione. "