3D-geprinte metalen worden sinds de jaren tachtig gebruikt om een ​​breed scala aan onderdelen voor verschillende industrieën te produceren. Deze materialen hebben vaak kleine poriën erin (ongeveer tientallen micrometers groot), die groter kunnen worden als er een belasting op wordt uitgeoefend, vanwege hun productieproces. Het team van onderzoekers heeft geanalyseerd wat er met deze "microholtes" gebeurt wanneer er een belasting op wordt uitgeoefend om te begrijpen hoe deze ductiele metalen (die energie kunnen absorberen) breken.

"Bijvoorbeeld, de meeste structurele elementen in auto's zijn gemaakt van ductiel metaal, zodat ze bij een aanrijding energie kunnen opnemen. Dit betekent dat de veiligheid wordt verhoogd als er zich een verkeersongeval voordoet. Dus, begrijpen en voorspellen hoe ductiele metalen breuk gelijk staat aan het optimaliseren van het ontwerp van energie-absorberende structuren bij impacts in kritieke industriële sectoren, " zegt een van de auteurs van de studie, Guadalupe Vadillo van het onderzoeksteam Nonlinear Solid Mechanics van de afdeling Continuum Mechanics and Structural Analysis van de UC3M.

Haar onderzoek is onlangs gepubliceerd in de Internationaal tijdschrift voor plasticiteit en heeft twee mechanismen geïdentificeerd die het falen van het materiaal veroorzaken. Ten eerste, het verschijnen en groeien van microporiën die ervoor zorgen dat het materiaal zacht wordt totdat het breekt, en ten tweede, samensmelting, die optreedt wanneer verschillende microporiën in het materiaal samenkomen en met elkaar in wisselwerking staan, het versnellen van de breuk.

"Tijdens dit werk we hebben vastgesteld hoe de microholtes of intrinsieke microporiën in het materiaal groeien, krimpen en interageren met elkaar door de breuk van dit materiaal te versnellen of te vertragen, afhankelijk van de viscositeit van het materiaal (hoe snel het vervormt bij belasting), de snelheid waarmee de belasting op het materiaal wordt uitgeoefend en het laadpad (richting en andere factoren), ' zegt Guadalupe Vadillo.

Vooruitgang op dit gebied verbetert ons begrip van hoe 3D-geprinte ductiele metalen zich gedragen en zal ons helpen bij het ontwerpen en produceren van stevigere onderdelen en componenten in verschillende industrieën. Deze materialen kunnen worden gebruikt in processen waar energieabsorptie belangrijk is, zoals bij de fabricage van nieuwe rompen in de lucht- en ruimtevaartindustrie, verschillende auto-onderdelen in de auto-industrie of voor het ontwikkelen van implantaten in de biomedische industrie.