Badacze dostarczają więcej do druku mechanicznych metamateriałów 3D

Odkrywając tworzenie mechanicznych metamateriałów poza wcześniejszymi projektami mikro-architektur geometrycznych, zespół badawczy złożony z naukowców z TU Delft i Wydziału Mechanicznego, Politechnika Milano współpracował z drukowanymi 3D strukturami kratownicowymi, tworząc wielomateriałowe bryły komórkowe . Ostatecznym celem było dostosowanie modułu sprężystości i niezwykłych właściwości, takich jak współczynnik Poissona w różnych kierunkach. Inne nietypowe właściwości w metamateriałach mechanicznych obejmują:

Do tej pory przeprowadzono kilka wcześniejszych badań z ujemnym współczynnikiem Poissona w nadziei na manipulowanie właściwościami funkcji metamaterialnych.

"Regulacja współczynnika Poissona w mechanice metamateriały w szerokim zakresie wartości ujemnych i dodatnich pozwalają na opracowanie bogatego zestawu nowych funkcjonalności. Na przykład ujemne wartości współczynników Poissona (tj. Auksetyczne mechaniczne metamateriały) można połączyć z wartościami dodatnimi (tj. Konwencjonalnymi metamateriałami mechanicznymi) w celu zaprojektowania implantów ortopedycznych o zwiększonej długowieczności i umożliwienia złożonych lokalnych uruchomień w miękkiej robotyzacji przy użyciu jednego dalekiego pola życie "- stwierdzają naukowcy. "Jednocześnie dostosowanie sztywności mechanicznych metamateriałów pozwala na dostosowanie ich nośności i zgodności. Na przykład mechaniczne metamateriały o skrajnie wysokich ujemnych lub dodatnich współczynnikach Poissona często nie mają wysokich modułów sprężystości. "

W tym badaniu zespół połączył nowe projekty geometryczne ze złożonymi rozkładami przestrzennymi, drukowanymi w 3D, aby dostosować współczynnik Poissona i moduł sprężystości. Wykorzystali również modele obliczeniowe w procesie projektowania, po czym wiele różnych próbek wydrukowano w 3D, przy użyciu trzech różnych komórek elementarnych. Do wykonania piętnastu próbek użyto drukarki 3D Connex3 firmy Object500, z których pięć pozostało miękkich, a pozostałe wykonano z wielu materiałów. Twarde próbki zostały wydrukowane przy użyciu VeroCyan, a miękkie zostały wykonane przy użyciu Agilus30 Black. Powstały również systemy chwytania i szpilki, wykorzystujące Ultimaker, druk 3D z PLA CD3D .

"Próby mechaniczne na rozciąganie został przeprowadzony w ramach kontroli przemieszczenia przy użyciu maszyny do testowania mechanicznego LLOYD (LR5K) z obciążeniem 100 N i szybkością skoku 2 mm / min "- stwierdzili naukowcy. "Czas, siłę i przemieszczenie rejestrowano przy częstotliwości próbkowania 20 Hz. Zastosowano siłę i przemieszczenieobliczyć naprężenie i odkształcenie w stosunku do początkowego przekroju i początkowej swobodnej długości próbek. Sztywność struktury określono przy użyciu zmierzonych wartości naprężenia i odkształcenia. Odkształcenie próbek zostało również przechwycone przez kamerę cyfrową, która została później wykorzystana do obliczenia współczynników Poissona w obu kierunkach za pomocą analizy obrazu. "

Dokładność została potwierdzona dla" symulacji numerycznych "poprzez pomiar ich na modelach testowych .

"Wyniki tego badania wyraźnie pokazują, że zarówno przypadkowe, jak i racjonalne rozkłady fazy twardej można wykorzystać do niezależnego dostosowania modułu sprężystości i współczynnika Poissona miękkiego mechanicznego metamateriału" - podsumowali naukowcy.

Co sądzisz o tych wiadomościach? Daj nam znać twoje myśli! Dołącz do dyskusji na temat tego i innych tematów drukowania 3D na stronie 3DPrintBoard.com.